JP4355933B2 - 漏洩試験方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンのシリンダブロック等の複数の内部空間を有するワークの漏れを検出するための漏洩試験方法及び装置に関するものである。

例えば自動車用の水冷式エンジンのシリンダブロックには、一般的に、潤滑油の通路であるオイルホール、冷却水の通路であるウォータジャケット及びクランクシャフト等を収容するクランクケースが形成されており、これら３系統の内部空間は、その機能上、外部及び相互間に漏れがあってはならない。シリンダブロックは、一般的に鋳鉄、アルミニウム合金等によって鋳造されるが、複雑な形状であることから、鋳巣、ワレ、ピンホール等の欠陥が生じ易く、オイルホール、ウォータジャケット及びクランクケースに漏れが生じることがある。このため、鋳造されたシリンダブロックは、漏洩試験を行って漏れの有無を検査する必要がある。

シリンダブロックの漏洩試験は、一般的に、オイルホール、ウォータジャケット及びクランクケースの開口部をマスキングし、これらの内部空間に圧縮空気を充填して、その圧力の変化に基づいて漏れを測定することによって行われる。このとき、ワークの内部空間と同時に、一定容積のマスタ室に圧縮空気を充填し、これらの差圧を検出することにより、圧縮空気の断熱圧縮、膨張による温度変化を補償して測定精度を高めるようにした差圧式漏洩試験が知られている。差圧式漏洩試験に関する先行技術としては、例えば特許文献１に記載されたものがある。
特開２０００−２０５９９１

従来、シリンダブロックの漏洩試験は、オイルホール、ウォータジャケット及びクランクケースについて、外部への漏れとともに、これら相互間の漏れを検出するために、個別に行われている。また、オイルホールとウォータジャケットに異なる圧力の圧縮空気を充填し、これらの圧力変化を監視して相互間の漏れを検出することにより、これらの漏れを同時に測定することが可能である。

しかしながら、クランクケースは、その内容積が大きいため、オイルホール及びウォータジャケットからクランクケースへの漏れを検出することが困難であり、また、圧縮空気の充填及び差圧の測定に時間がかかる。ウォータジャケットは、冷却水通路であり、潤滑油の通路であるオイルホール及びクランクケースとの間の漏れを確実に防止する必要があるため、漏れの規格が最も厳しく、測定に時間がかかる。このように、オイルホール、ウォータジャケット及びクランクケースでは、圧縮空気の充填時間及び差圧の測定時間が異なるため、これらの漏洩試験を同時に行った場合、圧縮空気の充填又は排気と差圧の測定が同時に行われることになり、圧縮空気の充填、排気の際に生じるマスキングのシール部の変形等の影響による測定精度の低下が問題となる。

このため、従来は、オイルホール、ウォータジャケット及びクランクケースの３系統の漏れを測定するため、それぞれのマスキング、圧縮空気の充填及び差圧の測定を行う設備を有する２つ又は３つのステーションを使用してシリンダブロックの漏洩試験を行っている。その結果、漏洩試験装置が大型で高価となり、測定時間も長くかかっている。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、ワークに形成された複数の内部空間について、その漏れを同時に測定することができる漏洩試験方法及び装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、請求項１に係る発明は、ワークの内部空間及び一定容積のマスタ室に加圧ガスを充填する加圧工程と、加圧ガスが充填された前記内部空間と前記マスタ室とを連通させて、これらの内部の加圧ガスを平衡状態とする平衡工程と、前記内部空間と前記マスタ室との連通を遮断して、これらの間に生じる差圧に基づいて、前記内部空間の漏れを検出する検出工程とを有する漏洩試験方法であって、
複数の内部空間を有するワークに対して、各内部空間の開口部をマスキング治具によって密閉し、密閉された各内部空間に対応するマスタ室を設け、一の内部空間について、検出工程を実行しているとき、他の内部空間について、平衡工程又は検出工程を実行することを特徴とする。
請求項２の発明に係る漏洩試験方法は、上記請求項１の構成において、前記内部空間に、ダミー容積を挿入することを特徴とする。
請求項３の発明に係る漏洩試験方法は、上記請求項１又は２の構成において、前記複数の内部空間に、異なる圧力の加圧ガスを充填することを特徴とする。
請求項４に係る発明は、ワークの内部空間及び一定容積のマスタ室に加圧ガスを充填する加圧工程と、加圧ガスが充填された前記内部空間と前記マスタ室とを連通させて、これらの内部の加圧ガスを平衡状態とする平衡工程と、前記内部空間と前記マスタ室との連通を遮断して、これらの間に生じる差圧に基づいて前記内部空間の漏れを検出する検出工程とを実行する漏洩試験装置であって、
複数の内部空間を有するワークに対して、各内部空間の開口部をマスキング治具によって密閉し、密閉された各内部空間に対応するマスタ室を設け、一の内部空間について、検出工程を実行しているとき、他の内部空間について、平衡工程又は検出工程を実行することを特徴とする。
請求項５の発明に係る漏洩試験装置は、上記請求項４の構成において、前記内部空間に、ダミー容積を挿入することを特徴とする。
請求項６の発明に係る漏洩試験方法は、上記請求項４又は５の構成において、前記複数の内部空間に、異なる圧力の加圧ガスを充填することを特徴とする。

本発明に係る漏洩試験方法及び装置によれば、ワークの一の内部空間の検出工程に対して、他の内部空間の加圧工程の影響による測定精度の低下がないので、同時に複数の内部空間の漏れの測定を行うことができる。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図２及び図３に示すように、本実施形態に係る漏洩試験装置１は、Ｖ型エンジンのシリンダブロック（ワークＷ）の内部空間であるオイルホール２、ウォータジャケット３及びクランクケース４の漏れを測定するためのものであって、圧縮空気源５と、圧力調整装置６Ａ、６Ｂ、６Ｃと、差圧センサ７Ａ、７Ｂ、７Ｃと、圧力センサ８Ａ、８Ｂ、８Ｃと、マスタ室９Ａ、９Ｂ、９Ｃと、マスキング装置１０とを備えている。

圧縮空気源５は、ポンプ、アキュムレータ等からなり、オイルホール２、ウォータジャケット３、クランクケース４及びマスタ室９Ａ、９Ｂ、９Ｃに充填する圧縮空気（加圧ガス）を生成するものである。圧力調整装置６Ａ、６Ｂ、６Ｃは、圧力制御弁等からなり、圧縮空気源５からオイルホール２、ウォータジャケット３、クランクケース４及びマスタ室９Ａ、９Ｂ、９Ｃに供給する圧縮空気を一定圧力に調整するためのものであり、オイルホール２及びマスタ室９Ａには０．６ＭＰａ、ウォータジャケット及びマスタ室９Ｂには０．３ＭＰａ、クランクケース４及びマスタ室９Ｃには０．１ＭＰａの圧縮空気を供給するようになっている。

圧力調整装置６Ａは、管路１１Ａ及びこの管路１１Ａから２つに分岐した管路１２Ａ、１３Ａを介してオイルホール２及びマスタ室９Ａに接続されている。管路１１Ａには、供給バルブ１４Ａ及び排気バルブ１５Ａが設けられ、管路１２Ａ、１３Ａには、それぞれ差圧バルブ１６Ａ、１７Ａが設けられている。差圧センサ７Ａは、管路１２Ａ、１３Ａ間に接続されて、オイルホール２とマスタ室９Ａとの差圧を検出する。また、圧力センサ８Ａは、管路１２Ａに接続されて、オイルホール２の圧力を検出する。

これにより、次のようにしてオイルホール２の漏れを測定することができる。供給バルブ１４Ａ、差圧バルブ１６Ａ及び１７Ａを開き、排気バルブ１５Ａを閉じて、オイルホール２及びマスタ室９Ａに圧縮空気（０．６ＭＰａ）を充填する（加圧工程）。供給バルブ１４Ａを閉じて、オイルホール２とマスタ室９Ａの内部の圧縮空気を平衡状態とする（平衡工程）。次いで、差圧バルブ１６Ａ、１７Ａを閉じ、差圧センサ７Ａによって、オイルホール２とマスタ室９Ａとの差圧を検出し、この差圧に基づいてオイルホール２の漏れを測定する（検出工程）。その後、排気バルブ１５Ａ及び差圧バルブ１６Ａ、１７Ａを開いて、オイルホール２及びマスタ室９Ａの圧縮空気を排気する（排気工程）。

圧力調整装置６Ｂは、管路１１Ｂ及びこの管路１１Ｂから２つに分岐した管路１２Ｂ、１３Ｂを介してウォータジャケット３及びマスタ室９Ｂに接続されている。管路１１Ｂには、供給バルブ１４Ｂ及び排気バルブ１５Ｂが設けられ、管路１２Ｂ、１３Ｂには、それぞれ差圧バルブ１６Ｂ、１７Ｂが設けられている。差圧センサ７Ｂは、管路１２Ｂ、１３Ｂ間に接続されて、ウォータジャケット３とマスタ室９Ｂとの差圧を検出する。また、圧力センサ８Ｂは、管路１２Ｂに接続されて、ウォータジャケット３の圧力を検出する。

これにより、次のようにしてウォータジャケット３の漏れを測定することができる。上記オイルホール２の場合と同様、供給バルブ１４Ｂ、差圧バルブ１６Ｂ及び１７Ｂを開き、排気バルブ１５Ｂを閉じて、ウォータジャケット３及びマスタ室９Ｂに圧縮空気（０．３ＭＰａ）を充填する（加圧工程）。供給バルブ１４Ｂを閉じて、ウォータジャケット３とマスタ室９Ｂの内部の圧縮空気を平衡状態とする（平衡工程）。次いで、差圧バルブ１６Ｂ、１７Ｂを閉じ、差圧センサ７Ｂによって、ウォータジャケット３とマスタ室９Ｂとの差圧を検出し、この差圧に基づいてウォータジャケット３の漏れを測定する（検出工程）。その後、排気バルブ１５Ｂ及び差圧バルブ１６Ｂ、１７Ｂを開いて、ウォータジャケット３及びマスタ室９Ｂの圧縮空気を排気する（排気工程）。

圧力調整装置６Ｃは、管路１１Ｃ及びこの管路１１Ｃから２つに分岐した管路１２Ｃ、１３Ｃを介してクランクケース４及びマスタ室９Ｃに接続されている。管路１１Ｃには、供給バルブ１４Ｃ及び排気バルブ１５Ｃが設けられ、管路１２Ｃ、１３Ｃには、それぞれ差圧バルブ１６Ｃ、１７Ｃが設けられている。差圧センサ７Ｃは、管路１２Ｃ、１３Ｃ間に接続されて、クランクケース４とマスタ室９Ｃとの差圧を検出する。また、圧力センサ８Ｃは、管路１２Ｃに接続されて、クランクケース４の圧力を検出する。

これにより、次のようにしてクランクケース４の漏れを測定することができる。上記オイルホール２及びウォータジャケット３の場合と同様、供給バルブ１４Ｃ、差圧バルブ１６Ｃ及び１７Ｃを開き、排気バルブ１５Ｃを閉じて、クランクケース４及びマスタ室９Ｃに圧縮空気（０．１ＭＰａ）を充填する（加圧工程）。供給バルブ１４Ｃを閉じて、クランクケース４とマスタ室９Ｃの内部の圧縮空気を平衡状態とする（平衡工程）。次いで、差圧バルブ１６Ｃ、１７Ｃを閉じ、差圧センサ７Ｃによって、クランクケース４とマスタ室９Ｃと差圧を検出し、この差圧に基づいてクランクケース４の漏れを測定する（検出工程）。その後、排気バルブ１５Ｃ及び差圧バルブ１６Ｃ、１７Ｃを開いて、クランクケース４及びマスタ室９Ｃの圧縮空気を排気する（排気工程）。

このように、漏れを測定する内部空間とマスタ室内部の圧縮空気を一旦平衡状態とした後、これらの差圧に基づいて漏れを測定することにより、圧縮空気の断熱圧縮、膨張による温度変化を補償して測定精度を高めることができる。

マスキング装置１０は、ワークＷのオイルホール２、ウォータジャケット３及びクランクケース４の開口部を密閉するマスキング治具１８、１９、２０と、クランクケース４（シリンダボアを含む）に挿入されるダミー容積治具２１、２２（ダミー容積）とを備えており、ワークＷのオイルホール２、ウォータジャケット３及びクランクケース４をそれぞれ独立した密閉内部空間として管路１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃに接続し、また、ダミー容積治具２１、２２によって、クランクケース４の内容積を充分小さくするようになっている。

圧縮空気源５、圧力調整装置６Ａ〜Ｃ、差圧センサ７Ａ〜Ｃ、圧力センサ８Ａ〜Ｃ、供給バルブ１４Ａ〜Ｃ、排気バルブ１５Ａ〜Ｃ、差圧バルブ１６Ａ〜Ｃ、差圧バルブ１７Ａ〜Ｃ及びマスキング装置１０は、制御装置及び漏れ演算装置に接続されており、マスキング装置１０にワークＷをセットし、所定のサイクルに従って、オイルホール２、ウォータジャケット３及びクランクケース４及びマスタ室９Ａ〜Ｃに圧縮空気を充填し、差圧センサ７Ａ〜Ｃ及び圧力センサ８Ａ〜Ｃの検出に基いて、オイルホール２、ウォータジャケット３及びクランクケース４を漏れを測定するようになっている。

次に、漏洩試験装置１によって、ワークＷのオイルホール２、ウォータジャケット３及びクランクケース４の漏れを測定するサイクルについて、図１を参照して説明する。
ワークＷをマスキング装置１０にセットし、オイルホール２、ウォータジャケット３及びクランクケース４を密閉して、これら３つの密閉内部空間に管路１２Ａ〜Ｃを接続する。

ａ時点で供給バルブ１４Ａを閉じ、供給バルブ１４Ｂ、１４Ｃ、差圧バルブ１６Ｂ、１７Ｂ及び差圧バルブ１６Ｂ、１７Ｃを開いて、ウォータジャケット３、クランクケース４及びマスタ室９Ｂ、９Ｃに同時に圧縮空気（ウォータジャケット：０．３ＭＰａ、クランクケース：０．１ＭＰａ）を供給する（ウォータジャケット３及びクランクケース４の加圧工程）。このとき、クランクケース４は、ダミー容積治具２１、２２によって、その内容積が充分小さくなっているので、迅速に圧縮空気の充填を完了することができる。

ｂ時点で供給バルブ１４Ｂ、１４Ｃを閉じて、ウォータジャケット３とマスタ室９Ｂ及びクランクケース４とマスタ室９Ｃの内部の圧縮空気を平衡状態とする（ウォータジャケット３及びクランクケース４の平衡工程）。次いで、ｃ時点でクランクケース４側の差圧バルブ１６Ｃ、１７Ｃを閉じて、差圧センサ７Ｃによって、クランクケース４とマスタ室９Ｃとの差圧を検出し、この差圧に基づいて、クランクケース４の漏れを測定する（クランクケース４の検出工程）。このとき、ウォータジャケット３側は平衡工程であり、安定した状態にあるため、圧縮空気の充填、排気の際に生じるマスキング治具１８、１９、２０のシールの変形等の影響によって測定精度が低下することがない。なお、クランクケース４が検出工程にあるとき、ウォータジャケット３が平衡工程にあればよく、ウォータジャケット３とクランクケース４が同時に平衡工程に移行する必要はない。

ここで、ウォータジャケット３とクランクケース４との間で内部的な漏れがある場合には、高圧（０．３ＭＰａ）のウォータジャケット３側から低圧（０．１ＭＰａ）のクランクケース４側へ圧縮空気が漏れて、クランクケース４内の圧力が上昇するため、この圧力変化を圧力センサ８Ｃによって監視することにより、ウォータジャケット３とクランクケース４との間の内部的な漏れを検出することができる。

クランクケース４の検出工程の終了後、ｄ時点で排気バルブ１５Ｃを開いて、クランクケース４及びマスタ室９Ｃの圧縮空気を排気すると共に（クランクケース４の排気工程）、供給バルブ１４Ａ及び差圧バルブ１６Ａ、１７Ａを開いて、オイルホール２及びマスタ室９Ａに圧縮空気（０．６ＭＰａ）を充填する（オイルホール２の加圧工程）。このとき、ウォータジャケット３側では、平衡工程を継続している。

ｅ時点で供給バルブ１４Ａを閉じて、オイルホール２とマスタ室９Ａの内部の圧縮空気を平衡状態とすると共に（オイルホール２の平衡工程）、差圧バルブ１６Ｂ、１７Ｂを閉じて、差圧センサ７Ｂによって、ウォータジャケット３とマスタ室９Ｂとの差圧を検出し、この差圧に基づいて、ウォータジャケット３の漏れを測定する（ウォータジャケット３の検出工程）。このとき、オイルホール２側は平衡工程であり、安定した状態にあるため、圧縮空気の充填、排気の際に生じるマスキング治具１８、１９、２０のシールの変形等の影響によって測定精度が低下することがない。

一方、オイルホール２側では、平衡工程の終了後、ｆ時点で差圧バルブ１６Ａ、１７Ａを閉じて、差圧センサ７Ａによって、オイルホール２とマスタ室９Ａとの差圧を検出し、この差圧に基づいて、オイルホール２の漏れを測定する（オイルホール２の検出工程）。このとき、ウォータジャケット２側は検出工程であり、安定した状態にあるため、圧縮空気の充填、排気の際に生じるマスキング治具１８、１９、２０のシールの変形等の影響によって測定精度が低下することがない。

ここで、オイルホール３は、最も高圧（０．６ＭＰａ）の圧縮空気が充填されるので、ウォータジャケット３又はクランクケース４との間で内部的な漏れがある場合、いずれの場合でも、オイルホール３の圧力が低下することになるので、このような内部的な漏れも差圧センサ７Ａによって確実に検出することができる。

そして、オイルホール２及びウォータジャケット３の検出工程が終了した後、ｇ時点で排気バルブ１５Ａ、１５Ｂを開いて、オイルホール２、ウォータジャケット３及びマスタ室９Ａ、９Ｂの圧縮空気を排気する。

このようにして、ワークＷのオイルホール２、ウォータジャケット３及びクランクケース４からなる３系統の内部空間について、測定部位間の相互の影響を解消し、測定時間の相違を調整し、かつ、相互の内部的な漏れの検出を可能とすることができるので、これらの漏れを同時に測定することが可能となる。これにより、シリンダブロックの漏洩試験の工程を集約して１つのステーションによる測定が可能となり、漏洩試験設備の小型化、低コスト化及び測定時間の短縮を達成することができる。

なお、上記実施形態では、一例として、シリンダブロックの漏洩試験について説明しているが、本発明は、これに限らず、トランスミッションケース等の複数の内部空間を有するワークの漏洩試験方法及び装置に同様に適用することができる。

本発明の一実施形態に係る漏洩試験方法の工程を示す図である。 本発明の一実施形態に係る漏洩試験装置のマスキング装置の概略構成を示す図である。 本発明の一実施形態に係る漏洩試験装置の概略構成を示す回路図である。

符号の説明

１ 漏洩試験装置、２ オイルホール（内部空間）、３ ウォータジャケット（内部空間）、４ クランクケース（内部空間）、９Ａ〜Ｃ マスタ室、２１、２２ ダミー容積治具（ダミー容積）、Ｗ ワーク

Claims (6)

1. ワークの内部空間及び一定容積のマスタ室に加圧ガスを充填する加圧工程と、加圧ガスが充填された前記内部空間と前記マスタ室とを連通させて、これらの内部の加圧ガスを平衡状態とする平衡工程と、前記内部空間と前記マスタ室との連通を遮断して、これらの間に生じる差圧に基づいて、前記内部空間の漏れを検出する検出工程とを有する漏洩試験方法であって、
   複数の内部空間を有するワークに対して、各内部空間の開口部をマスキング治具によって密閉し、密閉された各内部空間に対応するマスタ室を設け、一の内部空間について、検出工程を実行しているとき、他の内部空間について、平衡工程又は検出工程を実行することを特徴とする漏洩試験方法。
2. 前記内部空間に、ダミー容積を挿入することを特徴とする請求項１に記載の漏洩試験方法。
3. 前記複数の内部空間に、異なる圧力の加圧ガスを充填することを特徴とする請求項１又は２に記載の漏洩試験方法。
4. ワークの内部空間及び一定容積のマスタ室に加圧ガスを充填する加圧工程と、加圧ガスが充填された前記内部空間と前記マスタ室とを連通させて、これらの内部の加圧ガスを平衡状態とする平衡工程と、前記内部空間と前記マスタ室との連通を遮断して、これらの間に生じる差圧に基づいて前記内部空間の漏れを検出する検出工程とを実行する漏洩試験装置であって、
   複数の内部空間を有するワークに対して、各内部空間の開口部をマスキング治具によって密閉し、密閉された各内部空間に対応するマスタ室を設け、一の内部空間について、検出工程を実行しているとき、他の内部空間について、平衡工程又は検出工程を実行することを特徴とする漏洩試験装置。
5. 前記内部空間に、ダミー容積を挿入することを特徴とする請求項４に記載の漏洩試験装置。
6. 前記複数の内部空間に、異なる圧力の加圧ガスを充填することを特徴とする請求項４又は５に記載の漏洩試験装置。

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