泄漏测试方法及泄漏测试设备与流程

本发明涉及一种用于对发动机中的泄漏进行检测的泄漏测试方法，并且还涉及构造成用于对发动机中的泄漏进行检测的泄漏测试设备。

背景技术：

存在已知的对发动机中的泄漏进行检测的泄漏测试方法，该发动机包括：凸轮轴，该凸轮轴以可旋转的方式设置；曲轴，该曲轴联接至凸轮轴并以可旋转的方式设置；以及多个气缸，多个气缸中的每个气缸均设置有由凸轮轴驱动的进气门和排气门，并且每个气缸包括由曲轴驱动的活塞以及气缸壁限定的燃烧室(参见日本专利申请公开No.10-153518(JP 10-153518 A))。为了将已引入至进气口和排气口的流体供给至全部气缸的燃烧室中，使未联接至曲轴的进气凸轮轴和排气凸轮轴旋转以打开全部气缸中的每个气缸的进气门或排气门。以此方式，流体被供给至全部气缸的燃烧室。

在上述泄漏测试中，为了用流体(例如空气)充满全部气缸的燃烧室，凸轮轴被旋转以打开和关闭全部气缸中的每个气缸的燃烧室的进气门或排气门。因此，在泄漏测试开始之前花费较长的时间。特别地，用流体充满具有较大内容积的燃烧室花费大量时间。因此，将流体供给至具有较大内容积的燃烧室需要给予优先考虑。

技术实现要素：

本发明提供能够减少泄漏测试所需时间的泄漏测试方法和泄漏测试设备。

本发明的第一方面涉及对发动机中的泄漏进行检测的泄漏测试方法，该发动机包括：凸轮轴，该凸轮轴以可旋转的方式设置；曲轴，该曲轴联接至凸轮轴并以可旋转的方式设置；以及多个气缸。每个气缸设置有由凸轮轴驱动的进气门和排气门，并且每个气缸包括由气缸壁、发动机缸盖以及曲轴驱动的活塞限定的燃烧室。该泄漏测试方法包括：将曲轴的曲轴转角设定至曲轴的特定相位，该特定相位为如下相位：在该相位，当曲轴被置于该特定相位时，各自包括内容积变得比全部多个气缸的燃烧室的内容积的平均值大的燃烧室的气缸中的每个气缸的进气门或排气门处于打开状态；当曲轴处于所设定的曲轴转角处时，在将除了与燃烧室连通的、其中分别设置有进气门和排气门的进气口、排气口以及在泄漏测试时被供给流体的发动机开口以外的发动机的开口密封的状态下，通过该进气口和该排气口并且通过该进气口和该排气口以外的该发动机开口注入用于泄漏测试的流体；以及在完成流体的注入之后测量发动机中的压力。

本发明的第二方面涉及构造为用于对发动机中的泄漏进行检测的泄漏测试设备，该发动机包括：凸轮轴，该凸轮轴以可旋转的方式设置；曲轴，该曲轴联接至凸轮轴并且以可旋转的方式设置；以及多个气缸。每个气缸设置有由凸轮轴驱动的进气门和排气门，并且每个气缸包括由气缸壁、发动机缸盖以及曲轴驱动的活塞限定的燃烧室。该泄漏测试设备包括设定部、注入部和测量部。设定部构造为用于将曲轴的曲轴转角设定至曲轴的特定相位。当曲轴被置于该特定相位时，各自包括内容积变得比全部多个气缸的燃烧室的内容积的平均值大的燃烧室的气缸中的每个气缸的进气门或排气门处于打开状态。该注入部构造为：在曲轴处于由设定部设定的曲轴转角处时，在将除了与燃烧室连通的、其中分别设置有进气门和排气门的进气口、排气口以及在泄漏测试时被供给流体的发动机开口以外的发动机的开口密封的状态下，通过该进气口和该排气口并且通过该进气口和该排气口以外的该发动机开口注入用于泄漏测试的流体。测量部构造为用于在完成由注入部进行的流体的注入之后测量发动机中的压力。

通过根据上述方面的泄漏测试方法和泄漏测试设备，对发动机中的泄漏进行的泄漏测试是在供给流体之前设定的曲轴转角处执行的，而无需在供给流体之后旋转曲轴和凸轮轴。因此，减少了泄漏测试所需的时间。此外，具有较大内容积——用流体充满需要大量时间——的每个燃烧室的进气门或排气门处于打开状态。因此，即使燃烧室具有较大内容积也能够快速地被流体充满。另一方面，即使在具有较小内容积——用流体充满不需要大量时间——的每个燃烧室的进气门和排气门处于关闭状态的情况下，测量精确度也不太可能受到影响。此外，具有较小内容积的每个燃烧室相对快速地被通过活塞环的间隙流动到燃烧室中的流体充满。

附图说明

下文将参照附图来描述本发明的示例性实施方式的特征、优势以及技术和工业意义，附图中相同的编号表示相同的元件，其中：

图1为示出根据本发明的实施方式的发动机的示意性构造的截面图；

图2为示出根据本发明的实施方式的泄漏测试设备的示意性系统配置的框图；

图3为示出第一气缸至第四气缸中的每个气缸的进气门和排气门的开度与第一气缸至第四气缸的燃烧室的内容积之间的关系的一个示例的图表；

图4为示出处于相位调节位置的发动机和处于泄漏检查位置的发动机的视图；

图5为示出通过设定单元设定曲轴转角的状态的视图；以及

图6为示出通过测量单元执行测量的状态的视图。

具体实施方式

下文将参照附图描述本发明的实施方式。采用根据本发明的实施方式的泄漏测试方法和泄漏测试设备对发动机中的泄漏进行测试，该发动机包括：凸轮轴；曲轴，该曲轴经由正时带联接至凸轮轴；以及各自包括燃烧室的多个气缸。图1为示出根据本实施方式的发动机的示意性构造的截面图。

根据本实施方式的发动机100例如包括以可旋转的方式设置的凸轮轴101、联接至凸轮轴101并且以可旋转的方式设置的曲轴102、以及多个气缸108。每个气缸108在进气侧设置有由凸轮轴101驱动的至少一个进气门103并且在排气侧设置有由凸轮轴101驱动的至少一个排气门104。此外，每个气缸108包括由气缸壁106、发动机缸盖112以及曲轴102驱动的活塞105限定的燃烧室107。空气经其被吸入燃烧室107中的至少一个进气口109和排气经其从燃烧室107被排出的至少一个排气口110与燃烧室107连通。进气门103设置在相应的进气口109中，并且排气门104设置在相应的排气口110中。

图2为示出根据本实施方式的泄漏测试设备的示意性系统配置的框图。根据本实施方式的泄漏测试设备1包括设定单元2、加压单元3和测量单元4。在对发动机100中的泄漏进行泄漏测试时，设定单元2设定曲轴102要被放置的曲轴转角。加压单元3将用于泄漏测试的流体注入发动机100中。测量单元4测量发动机100中的压力。设定单元2可以起到设定部的功能，加压单元3可以起到注入部的功能，并且测量单元4可以起到测量部的功能。

设定单元2是设定部的一个示例。设定单元2包括使曲轴102旋转的驱动装置21(例如马达)、检测驱动装置21的驱动轴的旋转角度的旋转传感器22(例如编码器)、多个进气压力传感器23、以及多个排气压力传感器24。每个进气压力传感器23检测相应的一个进气口109中的压力。每个排气压力传感器24检测相应的一个排气口110中的压力。例如，发动机100的齿圈与驱动装置21的小齿轮啮合。驱动装置21基于由旋转传感器22检测到的旋转角度并且经由小齿轮和齿圈使曲轴102旋转至规定的曲轴转角(旋转角度)。

设定单元2的硬件配置主要包括微型计算机。该微型计算机例如包括：执行计算处理的中央处理单元(CPU)；存储器，比如随机存取存储器(RAM)以及存储例如由CPU执行的计算程序的只读存储器(ROM)；以及接收来自外部装置的信号并且向外部装置输出信号的接口部(I/F)。CPU、存储器和接口部经由例如数据总线连接至彼此。

尽管驱动装置21构造为经由小齿轮和齿圈联接至曲轴102，但该构造不局限于此。例如，可以采用如下的构造：其中，与驱动装置21的驱动轴相附接的三爪机构保持联接至齿圈或曲轴的曲轴皮带轮。

当进气门103和排气门104(下文中称为“进气和排气门103、104”)打开时，进气口109和排气口110(下文中称为“进气和排气口109、110”)中的压力分别变化。由于这种压力变化，因而确定了进气和排气门103、104打开的时机。此外，如下文所述的，对于每个发动机，预先设定每个气缸108的进气和排气门103、104的开度与该气缸108的燃烧室107的内容积之间的关系。因此，当确定了进气和排气门103、104中的至少一者打开的时机时，能够基于进气和排气门103、104中的该至少一者的开度与燃烧室107的内容积之间的关系来确定发动机100的曲轴102的曲轴转角。以此方式，设定单元2基于分别由进气压力传感器23和排气压力传感器24检测到的进气口109和排气口110中的压力变化来计算曲轴102的曲轴转角。然而，计算曲轴102的曲轴转角的方法不局限于此。

设定单元2可以通过使用例如摄像机来识别例如曲轴皮带轮的标志(例如表示第一气缸108中的上止点的位置的标志)从而计算曲轴102的曲轴转角。替代性地，设定单元2可以通过使用由设置在曲轴102或凸轮轴101上的旋转传感器检测到的值来计算曲轴102的曲轴转角。设定单元2通过使用驱动装置21来使曲轴102旋转，使得计算出的曲轴102的曲轴转角与规定的曲轴转角一致。

加压单元3是注入部的一个示例。加压单元3包括将压缩空气(流体的一个示例)泵出的泵31。泵31经由例如管道联接至进气口109、排气口110和加油口的开口111(进气和排气口109、110以外的发动机100的开口的一个示例)。泵31将压缩空气通过进气口109、排气口110和加油口的开口111泵入发动机100中。泵31联接至加油口的开口111。然而，泵31所联接至的开口不局限于此。泵31可以联接至例如油位计的开口或油过滤器的开口。泵31可以联接至油循环通道上的规定的开口。

测量单元4是测量部的一个示例。测量单元4包括多个进气压力传感器41、多个排气压力传感器42以及油压传感器43。每个进气压力传感器41检测相应的一个进气口109中的压力。每个排气压力传感器42检测相应的一个排气口110中的压力。油压传感器43检测加油口中的压力。测量单元4基于由进气压力传感器41检测到的进气口109中的压力、由排气压力传感器42检测到的排气口110中的压力以及由油压传感器43检测到的加油口中的压力来执行对发动机100中的空气的泄漏的检查。设定单元2、加压单元3和测量单元4可以构造成彼此成一体。

在泄漏测试中，例如，流体通过进气和排气口109、110被供给至发动机100中。在常规方法中，在开始供给流体之后，有必要通过旋转凸轮轴101来打开和关闭每个气缸108的燃烧室107的进气门103或排气门104，以将流体供给至气缸108的燃烧室107中。因此，执行此步骤花费较长的时间。特别地，用流体充满具有较大内容积的燃烧室107花费大量时间。因此，将流体供给至具有较大内容积的燃烧室107需要给予优先考虑。

相比之下，在根据本实施方式的泄漏测试方法中，将曲轴102的曲轴转角设定至曲轴102的特定相位。当曲轴102被置于该特定相位时，各自包括内容积变得比全部多个气缸108的燃烧室107的内容积的平均值大的燃烧室107的气缸108中的每个气缸的进气门103或排气门104处于打开状态。在曲轴102处于所设定的曲轴转角(下文称为“目标曲轴转角”)处的情况下，通过其中分别设置有进气门103和排气门104的进气口109和排气口110并且通过进气和排气口109、110以外的发动机100的开口注入用于泄漏测试的流体。然后，在从开始注入流体经过规定的时间段之后(在完成流体的注入之后)，测量发动机100中的压力。

以此方式，以设定的曲轴转角对发动机100中的泄漏进行泄漏测试，而无需在供给流体之后旋转曲轴102和凸轮轴101。因此，减少了泄漏测试所需的时间。此外，具有较大内容积——用流体充满需要大量时间——的每个燃烧室107(即，内容积变得大于全部多个气缸108的燃烧室107的内容积的平均值的每个燃烧室107)的进气门103或排气门104处于打开状态。因此，流体通过处于打开状态的进气门103或处于打开状态的排气门104被快速地供给至燃烧室107中。因此，即使具有较大内容积的燃烧室107也能够快速地被流体充满。另一方面，即使在具有较小的内容积——用流体充满不需要大量时间——的每个燃烧室107(即，内容积变得小于全部多个气缸108的燃烧室107的内容积的平均值的每个燃烧室107)的进气门103和排气门104处于关闭状态的情况下，测量精确度也不太可能受到影响。这是因为燃烧室107的内容积变小。此外，具有较小的内容积的每个燃烧室107相对快速地被如下流体充满，其中该流体是通过进气和排气口109、110以外的发动机100的开口被供给的并且随后通过活塞105的活塞环的间隙流动到燃烧室107中。

接下来将详细描述设定曲轴102的目标曲轴转角的方法的一个示例。图3为示出第一气缸至第四气缸中的每个气缸的进气门和排气门的开度与第一气缸至第四气缸的燃烧室的内容积之间的关系的一个示例的图表。在图3中，横坐标轴表示曲轴102的曲轴转角，纵坐标轴表示进气和排气门103、104中的每一者的开度(0％至100％)以及每个燃烧室107的内容积。

对于每个发动机，预先设定了每个气缸108的进气和排气门103、104的开度与该气缸108的燃烧室107的内容积之间的关系。在通常的泄漏测试中，如图3中所示，曲轴102的曲轴转角被设定成0°至20°的范围内的角度。当曲轴102被置于0°至20°的范围内的曲轴转角处时，压缩空气通过进气和排气口109、110以及加油口被注入，并且随后测量发动机100中的压力。

在此情况下，例如，尽管第三气缸108的燃烧室107的内容积大致处于最大值(活塞105在下止点附近)，但进气和排气门103、104被完全关闭。因此，用压缩空气充满第三气缸108的燃烧室107需要花费较长的时间。

另一方面，在根据本实施方式的泄漏测试方法中，如图3所示，曲轴102的目标曲轴转角设定为例如150°至170°的范围内的角度。

在此情况下，第一和第四气缸108中的每个气缸的燃烧室107的内容积大致处于最大值(活塞105在下止点附近)，并且第一气缸108的排气门104和第四气缸108的进气门103处于打开状态。因此，压缩空气分别通过第一气缸108的处于打开状态的排气门104以及第四气缸108的处于打开状态的进气门103被快速供给至第一气缸108的燃烧室107中和第四气缸108的燃烧室107中。因此，即使燃烧室107具有较大内容积也能够快速地被压缩空气充满。

在此情况下，特别优选的是将目标曲轴转角设定为例如150°至170°的范围内的中间值160°，使得包括具有较大内容积的燃烧室107的第一气缸108的排气门104以及包括具有较大内容积的燃烧室107的第四气缸108的进气门103不被完全关闭。另一方面，第二和第三气缸108中的每一者的燃烧室107的内容积大致处于最小值(活塞105在上止点附近)，并且第二和第三气缸108中的每一者的进气和排气门103、104处于关闭状态。然而，即使在进气和排气门103、104处于关闭状态的情况下，第二和第三气缸108中的每一者的燃烧室107仍被通过活塞环的间隙流动到燃烧室107中的压缩空气快速地充满。这是因为第二和第三气缸108中的每一者的燃烧室107的内容积大致处于最小值。

如以上所述的，通过根据本实施方式的泄漏测试方法，全部气缸108的燃烧室107快速地被压缩空气充满。因此，在经过规定的时间段之后对发动机100中的压力进行测量时，全部燃烧室107均完全充满压缩空气。因此，压缩空气在发动机100中几乎不流动。因此，能够显著降低压力测量值的变化。

如以上所述的为每个发动机设定的目标曲轴转角预先储存在例如设定单元2的存储器中。在泄漏测试时，设定单元2能够从存储器自动检索相应的发动机100的目标曲轴转角并且将曲轴102设定至检索到的目标曲轴转角。

接下来将描述根据本实施方式的泄漏测试方法的具体过程。例如，如图4所示，其上放置有发动机100的输送托盘200被例如输送机201输送并且通过止挡件202停止在相位调节位置处。在该相位调节位置处，设定单元2通过使用气缸机构使驱动装置21靠近发动机100，并且使驱动装置21的小齿轮与发动机100的齿圈彼此啮合。

如图5所示，设定单元2通过使用气缸使进气压力传感器23联接至进气口109并且使排气压力传感器24联接至排气口110。设定单元2通过旋转驱动装置21而使曲轴102旋转(以执行用曲轴起动)，从而在进气和排气门103、104完全关闭的情况下使用活塞105来增大燃烧室107中的压力。此时，进气压力传感器23和排气压力传感器24分别检测进气口109中的压力和排气口110中的压力。

设定单元2基于从进气压力传感器23和排气压力传感器24输出的压力的变化来计算曲轴102的曲轴转角。设定单元2通过使用驱动装置21来使曲轴102旋转，使得计算出的曲轴102的曲轴转角与所设定的目标曲轴转角一致。

在设定了曲轴102的目标曲轴转角之后释放止挡件202。然后，输送托盘200被例如输送器201输送并且通过止挡件202停止在泄露检查位置处(图4)。测量单元4可以在不将输送托盘200移动至泄露检查位置的情况下在相位调节位置处执行泄露检查。

如图6所示，测量单元4通过使用气缸使进气压力传感器41联接至进气口109、使排气压力传感器42联接至排气口110并且使油压传感器43联接至加油口的开口111。测量单元4可以使用设定单元2的进气压力传感器23和排气压力传感器24。

加压单元3驱动泵31以将压缩空气注入进气口109、排气口110以及加油口的开口111中。被注入进气和排气口109、110中的压缩空气穿过处于打开状态的进气和排气门103、104并且随后被供给至燃烧室107中。同时，被注入加油口的开口111中的压缩空气被供给至曲轴室113并且通过活塞环的间隙从曲轴室113被供给至燃烧室107中。

此时，例如，具有较大内容积(活塞105在下止点附近)的每个燃烧室107的进气门103或排气门104处于打开状态。因此，能够从处于打开状态的进气门103或处于打开状态的排气门104用压缩空气快速充满具有较大内容积的每个燃烧室107。另一方面，具有较小内容积(活塞105在上止点附近)的每个燃烧室107的进气和排气门103、104处于关闭状态。然而，即使在进气和排气门103、104处于关闭状态的情况下，每个燃烧室107也能够相对快速地被通过活塞环的间隙流动到燃烧室107中的压缩空气充满。

在开始通过加压单元3执行压缩空气的注入经过规定的时间段之后，测量单元4的进气压力传感器41、排气压力传感器42和油压传感器43分别检测进气口109中的压力、排气口110中的压力以及加油口的开口111中的压力。此时，全部燃烧室107完全充满压缩空气。因此，压缩空气在发动机100中几乎不流动。因此，能够显著降低压力测量值的变化。因此，测量单元4的进气压力传感器41、排气压力传感器42和油压传感器43能够以高精确度检测进气口109中的压力、排气口110中的压力以及加油口的开口111中的压力。

例如，当由进气压力传感器41、排气压力传感器42和油压传感器43检测到的压力的变化量变得等于或大于规定值时，测量单元4确定发动机100中发生了泄漏，从而以高精确度检测泄漏。

在上述根据本实施方式的泄漏测试方法中，将曲轴102的曲轴转角设定至曲轴102的特定相位。当曲轴102被置于特定相位时，各自包括内容积变得比全部多个气缸108的燃烧室107的内容积的平均值大的燃烧室107的气缸108中的每个气缸的进气门103或排气门104处于打开状态。当曲轴102被设定至该曲轴转角之后，通过进气和排气口109、110并且通过进气和排气口109、110以外的发动机100的开口注入用于泄漏测试的流体，其中，进气口109和排气口110中分别设置有进气门103和排气门104。然后，在开始注入流体经过规定的时间段之后，测量发动机100中的压力。

因此，对发动机100中的泄漏进行的泄漏测试是在供给流体之前设定的曲轴转角处执行的，而无需在供给流体之后旋转曲轴102和凸轮轴101。因此，减少了泄漏测试所需的时间。此外，具有较大内容积——用流体充满需要大量时间——的每个燃烧室107的进气门103或排气门104处于打开状态。因此，流体通过处于打开状态的进气门103或处于打开状态的排气门104被快速供给至燃烧室107中。因此，即使燃烧室107具有较大内容积仍能够快速地被流体充满。另一方面，即使在具有较小内容积——用流体充满不需要大量时间——的每个燃烧室107的进气门103和排气门104处于关闭状态的情况下，测量精确度也不太可能受到影响。此外，具有较小内容积的每个燃烧室107相对快速地被通过活塞105的活塞环的间隙流动到燃烧室107中的流体充满。

本发明不局限于上述实施方式，并且在本发明的范围内可以对上述实施方式实施各种改变。在上述实施方式中，泄漏测试方法应用于包括四个气缸的发动机100。然而，本发明所适用的发动机不局限于四气缸发动机。例如，根据本实施方式的泄漏测试方法可以应用于包括六个气缸或八个气缸的发动机。根据本实施方式的泄漏测试方法可以应用于包括预定数目的气缸的发动机。在上述实施方式中，泄漏测试是通过将压缩空气注入发动机100中来执行的。然而，待注入发动机100中的流体不局限于压缩空气。例如，泄漏测试是可以通过将规定的液体注入发动机中来执行的。