CN115791016B - 一种火花塞油封性能测试设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种火花塞油封性能测试设备，属于火花塞油封测试领域，包括横板、测试箱壳体、上端盖、气门室盖工装、半导体制冷片、气密性检测机构和高温模拟喷溅机构，测试箱壳体套接设于横板上，横板将测试箱壳体分为上下两层空间，高温模拟喷溅机构设于测试箱壳体侧壁上，用于提供高温环境，气密性检测机构设于横板上，通过检测气密性检测机构的气压可以判断油封是否失效，上端盖设于测试箱壳体的开口端上，气门室盖工装贯穿设于上端盖中部，半导体制冷片设于气门室盖工装上，以便制造低温环境。

Description

一种火花塞油封性能测试设备

技术领域

本发明属于火花塞油封测试领域，具体是一种火花塞油封性能测试设备。

背景技术

火花塞油封的作用是密封发动机的火花塞安装孔和气门室盖，防止外部的灰尘、机油等异物入侵，同时隔绝气门室盖，防止气门室盖内的机油在工作中渗透进火花塞安装孔内，导致汽车打火失败、加速无力及怠速不稳。

火花塞油封属于静态密封部件，在实际的发动机工况下，火花塞油封在工作时受到温度变化冲击、劣化机油介质喷溅的影响，工作环境较为恶劣；而温度因素中，除了发动机工作升温后的高温影响，也有高纬度地区极寒天气下低温环境启动的影响。以往火花塞油封的寿命试验，一般需要在发动机实机实验中完成，无法单独的评价火花塞油封的耐久寿命。因此，火花塞油封开发时进行的相关型式试验是完全符合实际工况的，而之后的试验，多为普通的静载密封常压下的密封性能试验，没有相关的工况验证。如何在火花塞油封开发完成后，通过工装台架实验评价火花塞油封的寿命，而不是非要等到发动机实机产出后才能验证，是一个亟待解决的问题。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本发明提供了一种既可以模拟发动机工作中长时间高温和机油喷溅工况的、也能够模拟低温启动后逐渐升温工况的火花塞油封性能测试设备；利用半导体制冷片的快速制冷效果，再配合气门室盖工装，使得待测油封上端密封区域的温度急速降低，模拟启动前的低温环境；再通过高温模拟喷溅机构，使机油的温度达到发动机工作时的温度，将机油喷溅到待测油封上去，模拟机油实际工作时高温喷溅的恶劣情况，达到完全模拟发动机实际工况的效果，然后通过气密性检测机构确认油封的可靠性。

本发明采取的技术方案如下：本发明提出的一种火花塞油封性能测试设备，包括横板、测试箱壳体、上端盖、气门室盖工装、半导体制冷片、气密性检测机构和高温模拟喷溅机构，所述测试箱壳体套接设于横板上，横板将测试箱壳体分为上下两层空间，所述高温模拟喷溅机构设于测试箱壳体侧壁上，所述气密性检测机构设于横板上，所述上端盖设于测试箱壳体的开口端上，所述气门室盖工装贯穿设于上端盖中部，所述半导体制冷片设于气门室盖工装上。

进一步地，所述测试箱壳体包括底板和侧板，所述底板设于横板下方，所述侧板垂直设于底板上壁边缘处，所述侧板有多组，侧板的中部与横板的侧壁结合，所述侧板位于横板上方处贯穿设有出油口，同一侧的所述侧板位于横板下方处设有抽油口，与抽油口相对的所述侧板位于横板下方处设有加热口。

进一步地，横板中部设有用于进出气体用的内腔芯管，横板靠近内腔芯管处设有贯穿的下油孔。

进一步地，所述高温模拟喷溅机构包括温度传感器、机油循环泵、油加热器和环状喷油管，所述机油循环泵的进液端设于抽油口内，所述机油循环泵的出液端设于出油口内，机油循环泵配合下油孔可以将机油从横板下方循环往复抽向上方，以便进行长时间的耐久性测试，所述油加热器贯穿设于加热口内，油加热器可以对横板下方的机油加热，使机油温度达到发动机工作时的温度，所述环状喷油管贯穿侧板设于机油循环泵的出液端，所述温度传感器靠近抽油口贯穿设于侧板上，温度传感器用于感知并控制机油的温度。

进一步地，所述气密性检测机构包括气管、压力表、中央气密管、测试安装管和待测油封，所述气管设于内腔芯管的外端，所述中央气密管设于横板上壁中部，中央气密管底部与内腔芯管连通，用于监测中央气密管内气压的所述压力表设于气管上，所述测试安装管外壁下端螺纹套入中央气密管上端内壁，所述待测油封设于测试安装管上，测试安装管可拆卸更换，根据待测油封尺寸的不同，可以制作多组不同端口尺寸的测试安装管，便于更换使用。

进一步地，所述环状喷油管包括支管和环形管，所述支管贯穿侧板设于机油循环泵的出液端，所述环形管环绕测试安装管设于支管上，所述环形管上圆周阵列设有多角度喷嘴，所述多角度喷嘴从多个不同的角度向待测油封的表面喷射机油，实现全方位模拟气门室盖内曲轴运转过程中向火花塞油封喷溅机油的效果。

进一步的，所述上端盖中部设有贯穿的螺纹安装孔，所述螺纹安装孔下端设有锥度坡孔，所述上端盖的底部环形设有密封槽，上端盖通过密封槽与测试箱壳体上端开口处密封。

进一步地，所述气门室盖工装包括低温仓体，所述低温仓体螺纹连接设于螺纹安装孔内，所述低温仓体中部设有中央冷槽，所述低温仓体下端设有锥度堵头，锥度堵头与锥度坡孔为锥度密封配合，以防止机油喷溅时产生泄露，所述锥度堵头下端设有火花塞槽口，所述火花塞槽口将待测油封的开口处密封，使中央气密管形成密闭的腔体，通过检测密闭腔体内的气压判断待测油封是否有泄露。

进一步地，所述半导体制冷片中部设有制冷片安装法兰，方便半导体制冷片与气门室盖工装安装，使中央冷槽密闭，更利于中央冷槽快速降温。

采用上述结构本发明取得的有益效果如下：

1、环状喷油管上的多角度喷嘴可以将经过加热的机油多角度环绕喷射到待测油封上，实现模拟曲轴工作时，曲轴上的机油喷溅到油封上的效果；

2、油加热器可以将测试箱壳体底部的机油加热到需求的温度，达到发动机正常工作时机油的温度，再经机油循环的作用，将高温的机油运送到上部的油封试验区域，实现模拟高温机油的工况并测试高温下的油封可靠性；

3、利用半导体制冷片对气门室盖工装的中央冷槽区域降温，摒弃了传统的压缩机降温，使结构简单、设备成本低廉，又因制冷空间狭小，使得制冷能耗的能源浪费较小，对与火花塞槽口区域密封配合的待测油封实现快速降温，模拟了发动机在高纬度极寒天气下启动时的工况，当制冷区域达到设定温度后，再利用油加热器缓慢加热机油，再喷溅到油封上，使待测油封经历从低温到高温的过程，实现完全模拟低温启动至高温工作后的全过程工况；

4、本发明的气门室盖工装和测试安装管设计为分体式的、可旋转拆卸的机构，此部分机构的设置主要是为了针对不同规格尺寸的火花塞油封设计，气门室盖工装底部的火花塞槽口可以根据待测试产品的尺寸加工成不同规格尺寸的工装，测试安装管的顶端管径和管长也可根据待测试产品的尺寸加工，其余尺寸均不需要再做变更，当需要测试不同产品时，可将此部分拆卸，更换相适配的工装，而无需单独制作一个额外的整体测试设备；

5、中央气密管配合待测油封、火花塞槽口形成了一个密闭的空间，再从内腔芯管外接一个压力表，可以监控当前密闭空间内的气压变化，测试后，可根据压力表变化判断油封的可靠性。

附图说明

图1为本发明提出的一种火花塞油封性能测试设备的结构示意图；

图2为本发明提出的一种火花塞油封性能测试设备的爆炸图；

图3为本发明提出的一种火花塞油封性能测试设备的俯视图；

图4为图3中A-A的剖视图；

图5为图3中B-B的剖视图；

图6为测试箱壳体的结构示意图；

图7为图5中I部分的放大图；

图8为环状喷油管的结构示意图；

图9为图8中II部分的放大图；

图10为上端盖的剖视图；

图11为气门室盖工装的结构示意图；

图12为气门室盖工装的剖视图；

图13为半导体制冷片的结构示意图。

其中，1、测试箱壳体，2、温度传感器，3、机油循环泵，4、油加热器，5、气管，6、压力表，7、上端盖，8、气门室盖工装，9、半导体制冷片，10、中央气密管，11、测试安装管，12、环状喷油管，13、待测油封，14、底板，15、侧板，16、横板，17、下油孔，18、内腔芯管，19、抽油口，20、加热口，21、出油口，22、支管，23、环形管，24、多角度喷嘴，25、锥度坡孔，26、螺纹安装孔，27、密封槽，28、中央冷槽，29、低温仓体，30、锥度堵头，31、火花塞槽口，32、制冷片安装法兰，33、气密性检测机构，34、高温模拟喷溅机构。

附图用来提供对本发明的进一步理解，且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1、图2和图4所示，本发明提出的一种火花塞油封性能测试设备，包括横板16、测试箱壳体1、上端盖7、气门室盖工装8、半导体制冷片9、气密性检测机构33和高温模拟喷溅机构34，测试箱壳体1套接设于横板16上，横板16将测试箱壳体1分为上下两层空间，高温模拟喷溅机构34设于测试箱壳体1侧壁上，气密性检测机构33设于横板16上，上端盖7设于测试箱壳体1的开口端上，气门室盖工装8贯穿设于上端盖7中部，半导体制冷片9设于气门室盖工装8上。

如图6所示，测试箱壳体1包括底板14和侧板15，底板14设于横板16下方，侧板15垂直设于底板14上壁边缘处，侧板15有多组，侧板15的中部与横板16的侧壁结合，侧板15位于横板16上方处贯穿设有出油口21，同一侧的侧板15位于横板16下方处设有抽油口19，与抽油口19相对的侧板15位于横板16下方处设有加热口20。

如图6所示，横板16中部设有用于进出气体用的内腔芯管18，横板16靠近内腔芯管18处设有贯穿的下油孔17。

如图2-图6所示，高温模拟喷溅机构34包括温度传感器2、机油循环泵3、油加热器4和环状喷油管12，机油循环泵3的进液端设于抽油口19内，机油循环泵3的出液端设于出油口21内，机油循环泵3配合下油孔17可以将机油从横板16下方循环往复抽向上方，以便进行长时间的耐久性测试，油加热器4贯穿设于加热口20内，油加热器4可以对横板16下方的机油加热，使机油温度达到发动机工作时的温度，环状喷油管12贯穿侧板15设于机油循环泵3的出液端，温度传感器2靠近抽油口19贯穿设于侧板15上，温度传感器2用于感知并控制机油的温度。

图2-图7所示，气密性检测机构33包括气管5、压力表6、中央气密管10、测试安装管11和待测油封13，气管5设于内腔芯管18的外端，中央气密管10设于横板16上壁中部，中央气密管10底部与内腔芯管18连通，用于监测中央气密管10内气压的压力表6设于气管5上，测试安装管11外壁下端螺纹套入中央气密管10上端内壁，待测油封13设于测试安装管11上，测试安装管11可拆卸更换，根据待测油封13尺寸的不同，可以制作多组不同端口尺寸的测试安装管11，便于更换使用。

如图8和图9所示，环状喷油管12包括支管22和环形管23，支管22贯穿侧板15设于机油循环泵3的出液端，环形管23环绕测试安装管11设于支管22上，环形管23上圆周阵列设有多角度喷嘴24，多角度喷嘴24从多个不同的角度向待测油封13的表面喷射机油，实现全方位模拟气门室盖内曲轴运转过程中向火花塞油封喷溅机油的效果。

如图10所示，上端盖7中部设有贯穿的螺纹安装孔26，螺纹安装孔26下端设有锥度坡孔25，上端盖7的底部环形设有密封槽27，上端盖7通过密封槽27与测试箱壳体1上端开口处密封。

如图11和图12所示，气门室盖工装8包括低温仓体29，低温仓体29螺纹连接设于螺纹安装孔26内，低温仓体29中部设有中央冷槽28，低温仓体29下端设有锥度堵头30，锥度堵头30与锥度坡孔25为锥度密封配合，以防止机油喷溅时产生泄露，锥度堵头30下端设有火花塞槽口31，火花塞槽口31将待测油封13的开口处密封，使中央气密管10形成密闭的腔体，通过检测密闭腔体内的气压判断待测油封13是否有泄露。

如图13所示，半导体制冷片9中部设有制冷片安装法兰32，方便半导体制冷片9与气门室盖工装8安装，使中央冷槽28密闭，更利于中央冷槽28快速降温。

具体使用时，打开上端盖7，从上方倒入适量的机油，机油从横板16上的下油孔17流入横板16下方，然后将待测油封13取出，同时根据待测油封13的尺寸，选择与之相匹配的气门室盖工装8和测试安装管11，将测试安装管11与中央气密管10连接，然后将待测油封13嵌入测试安装管11端口内腔；

然后，将气门室盖工装8旋拧进入上端盖7的螺纹安装孔26内，使锥度堵头30和锥度坡孔25密封配合，然后将上端盖7压在测试箱壳体1的侧板15上端，并通过螺栓和密封槽27内的密封配合安装，此时，气门室盖工装8下端的火花塞槽口31将待测油封13压住并固定，使中央气密管10与测试安装管11、待测油封13、火花塞槽口31、内腔芯管18和气管5之间形成密闭的空间，然后通过气管5向中央气密管10内充入额定压力的空气，通过压力表6持续观察气体压力的变化，若压力无变化，则表明当前气密性检测机构33的气密性可靠，可以进行下一步；

将半导体制冷片9通过制冷片安装法兰32安装在气门室盖工装8上端，给半导体制冷片9通电，使半导体制冷片9的下端为制冷端，受半导体制冷片9的影响，气门室盖工装8中心的中央冷槽28温度急速下降，当达到设定的试验温度后，停止对半导体制冷片9通电，此时火花塞槽口31受中央冷槽28内的低温影响，其温度也同时下降，进而使待测油封13的环境温度同时下降，实现模拟火花塞油封在低温环境下开始工作之前的状态；

然后，启动油加热器4和机油循环泵3，在机油循环泵3的作用下，机油从环状喷油管12的多角度喷嘴24中喷出，并喷溅到待测油封13上，在持续喷溅的同时，机油的温度也在油加热器4的作用下缓慢升高，模拟发动机工作后机油缓慢升温的现象，当温度传感器2检测到机油温度达到发动机正常工作状态时的温度后（90-100度左右），油加热器4停止加热，机油循环泵3持续工作，机油持续喷溅到待测油封13上，若机油温度降低，则油加热器4再次开始加热，如此循环，直至喷射时间达到计划试验的时间后停止；

当停止喷溅机油后，观察压力表6上的压力有无变化，若压力降低，则表明待测油封13经过模拟喷溅后失效，密封可靠性差，若压力无变化，则表明油封质量达标；

若需要测试其他规格的油封，只需要更换与油封尺寸相适应的测试安装管11和气门室盖工装8即可。

以上对本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种火花塞油封性能测试设备，其特征在于：包括横板（16）、测试箱壳体（1）、上端盖（7）、气门室盖工装（8）、半导体制冷片（9）、气密性检测机构（33）和高温模拟喷溅机构（34），所述测试箱壳体（1）套接设于横板（16）上，所述高温模拟喷溅机构（34）设于测试箱壳体（1）侧壁上，所述气密性检测机构（33）设于横板（16）上，所述上端盖（7）设于测试箱壳体（1）的开口端上，所述气门室盖工装（8）贯穿设于上端盖（7）中部，所述半导体制冷片（9）设于气门室盖工装（8）上；

横板（16）中部设有内腔芯管（18），横板（16）靠近内腔芯管（18）处设有贯穿的下油孔（17）；

所述气密性检测机构（33）包括气管（5）、压力表（6）、中央气密管（10）和测试安装管（11），所述气管（5）设于内腔芯管（18）的外端，所述压力表（6）设于气管（5）上，所述中央气密管（10）设于横板（16）上壁中部，所述中央气密管（10）底部与内腔芯管（18）连通，所述测试安装管（11）下端外壁螺纹套入中央气密管（10）上端内壁；

所述测试箱壳体（1）包括底板（14）和侧板（15），所述底板（14）设于横板（16）下方，所述侧板（15）垂直设于底板（14）上壁边缘处，所述侧板（15）位于横板（16）上方处贯穿设有出油口（21），同一侧的所述侧板（15）位于横板（16）下方处设有抽油口（19），与抽油口（19）相对的所述侧板（15）位于横板（16）下方处设有加热口（20）；

所述高温模拟喷溅机构（34）包括环状喷油管（12）、温度传感器（2）、机油循环泵（3）和油加热器（4），所述环状喷油管（12）套接设于气密性检测机构（33）外圈，所述机油循环泵（3）的进液端设于抽油口（19）内，所述机油循环泵（3）的出液端设于出油口（21）内，所述油加热器（4）贯穿设于加热口（20）内，所述温度传感器（2）靠近抽油口（19）贯穿设于侧板（15）上；

所述环状喷油管（12）包括支管（22）和环形管（23），所述支管（22）贯穿侧板（15）设于机油循环泵（3）的出液端，所述环形管（23）环绕测试安装管（11）设于支管（22）上，所述环形管（23）上圆周阵列设有多角度喷嘴（24）。

2.根据权利要求1所述的一种火花塞油封性能测试设备，其特征在于：所述上端盖（7）中部设有贯穿的螺纹安装孔（26），所述螺纹安装孔（26）下端设有锥度坡孔（25），所述上端盖（7）的底部环形设有密封槽（27）。

3.根据权利要求2所述的一种火花塞油封性能测试设备，其特征在于：所述气门室盖工装（8）包括低温仓体（29），所述低温仓体（29）螺纹连接设于螺纹安装孔（26）内，所述低温仓体（29）中部设有中央冷槽（28），所述低温仓体（29）下端设有锥度堵头（30），所述锥度堵头（30）下端设有火花塞槽口（31）。

4.根据权利要求3所述的一种火花塞油封性能测试设备，其特征在于：所述半导体制冷片（9）中部设有制冷片安装法兰（32）。

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