用于活塞冷却喷嘴性能实验台架的气压加载供油装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种用于活塞冷却喷嘴性能实验台架的气压加载供油装置，其中，充气油箱的中下部与活塞冷却喷嘴的进油口之间的供油管上安装有供油阀门，回油油箱安装于活塞冷却喷嘴的喷射口的下方并位于充气油箱的上方，回油阀门安装于回油油箱与充气油箱之间的回油管上，充气油箱的中上部与气压调节器的出气口之间的气管上安装有进气阀门，进气阀门与充气油箱之间的气管上相通连接有排气管，排气阀门安装于排气管上，气压调节器的进气口与高压气源连接。采用本实用新型所述气压加载供油装置为活塞冷却喷嘴提供机油，不用传统电动机、压缩机，机油无温升，控制更加精确，实验结果更加准确，更加节能和环保。
【专利说明】
用于活塞冷却喷嘴性能实验台架的气压加载供油装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种活塞冷却喷嘴性能实验台架的附件，尤其涉及一种用于活塞冷却喷嘴性能实验台架的气压加载供油装置。
【背景技术】
[0002]活塞冷却喷嘴(S卩PCN)作为汽车发动机的重要组成部分，其性能的优劣对发动机运动活塞的润滑、冷却效果具有极其重要的作用。
[0003]活塞冷却喷嘴由喷嘴体和单向阀组成，基于汽车发动机规格、型号的多样性，活塞冷却喷嘴的规格、型号也很多，但其结构形式大致相似。
[0004]活塞冷却喷嘴的开关特性、流量特性测试是出厂检验项目，要求对所有出厂产品进行100%全数检验测试。活塞冷却喷嘴的规格、型号不同，其技术指标要求有所差异。
[0005]活塞冷却喷嘴需要检测的技术指标参数包括:
[0006]a)开启压力:流量由低到高上升到规定值时的供油压力值。如:30mL、200kPa土20kPa。
[0007]b)关闭压力:流量由高到底下降到规定值时的供油压力值。如:30mL、大于170kPa。
[0008]c)泄漏流量:开启前指定压力值时的流量值。如:150kPa、小于0.lL/min。
[0009]d)泄油量:流量由低到高上升到规定压力值时的流量值。如:400kPa、1.15L/min?1.55L/min。
[0010]e)打靶位置:供油压力达到泄油流量测试压力值时，油束喷射打击的位置。如:400kPa、喷入指定区域内流量大于等于90%。
[0011 ]在对活塞冷却喷嘴进行开关特性、流量特性检测时，要求以汽车机油为检测介质，并要求按如下几个阶段顺序提供供油压力:
[0012]a)排气:将供油压力快速升高至开启压力之上，以排出供油管路和活塞冷却喷嘴内的空气。
[0013]b)低速降压:低速将供油压力降低至10kPa以下，在此阶段测试关闭压力、泄漏流量。
[0014]c)低速升压:低速将供油压力升高至略高于开启压力，在此阶段测试开启压力。
[0015]d)快速升压:快速将供油压力升高至略高于泄油量、打靶位置测试压力，在此阶段测试泄油量、打靶位置。
[0016]e)快速降压:快速将供油压力下降至零。
[0017]因此，进行活塞冷却喷嘴的开关特性、流量特性检测时，可调压力供油装置是必须的。
[0018]通过控制供油装置的供油压力，对活塞冷却喷嘴进行压力扫描，用压力传感器测试压力、用流量传感器检测流量，同步获得其压力、流量和打靶位置测试曲线，从曲线上提取各特征物理量。图1所示是目前的德国大众活塞冷却喷嘴性能实验台架给出的压力、流量特征曲线。
[0019]传统的可调压力供油装置可归纳为如下4种结构:
[0020]传统结构一:如图2所示，采用进油节流调压测试油路:通过人工调节球阀2的开度，实现供油压力的调节；图2中还示出了高压栗1、流量传感器3(为了采集数据，否则可用流量表)、压力传感器4(为了采集数据，否则可用压力表)和活塞冷却喷嘴5，球阀2是改变供给活塞冷却喷嘴5的机油压力的主要部件，流量传感器3、压力传感器4用作观察了解实时流量和油压。
[0021]传统结构二:如图3所示，采用旁路节流调压测试油路:通过程控调节快速切换阀7，改变旁路流量大小，并利用调速阀6改变旁路流速，实现供油压力的调节；图3中的高压栗1、流量传感器3、压力传感器4和活塞冷却喷嘴5与图2相同。
[0022]传统结构三:如图4所示，采用进油节流调压测试油路:通过程控调节比例阀9的开度，并利用节流阀8改变旁路流速，实现供油压力的调节。
[0023]传统结构四:如图5所示，与结构一、结构二、结构三用普通电机驱动高压栗运行不同，它采用变频电机10驱动高压栗I运行，通过程序控制变频电机10的转速，实现供油压力的调节。
[0024]上述传统可调压力供油装置的缺陷如下:
[0025]结构一需要人工手动调节球阀的开度，实验台架的检测效率低，操作人员的劳动强度大，检测结果的置信度依赖于操作人员的操作技能与责任心。
[0026]结构一、结构二、结构三、结构四存在I个共同的缺点:由于电动机、油栗、电磁阀等的发热，检测介质机油会产生较大的温升。
[0027]为了解决检测介质机油的温升，需要采取恒温措施。
[0028]通常采用如下2种恒温措施:
[0029]a)恒温措施一:采用带制冷功能的恒温油箱。
[0030]b)恒温措施二:采用电加热恒温油箱。
[0031]对于恒温措施一:由于制冷压缩机不允许快速起、停切换工作，恒温油箱需要同时具有制冷、加热2套系统，制冷系统连续运行，通过油温测量反馈控制加热系统的加热功率，实现机油温度的恒温控制;其缺点是实验台架运行的耗电成本会比较高，制冷系统还会产生较大的运行噪音。
[0032]对于恒温措施二:将检测介质机油温度设定为高于环境温度，如50°C，并加装吹风散热功能，通过油温测量反馈控制加热系统的加热功率，实现机油温度的恒温控制;其缺点是实验台架运行的耗电成本会比较高，需要配制专用混合检测介质机油以达到需要的粘度系数，加热高温会导致介质机油粘度系数发生变化和持续不断地炭化，需要高频度地更换检测介质机油，实验台架的运行成本较高。
【实用新型内容】
[0033]本实用新型的目的就在于为了解决上述问题而提供一种机油无温升且噪音低的用于活塞冷却喷嘴性能实验台架的气压加载供油装置。
[0034]本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的:
[0035]—种用于活塞冷却喷嘴性能实验台架的气压加载供油装置，包括充气油箱、供油阀门、回油阀门、回油油箱、进气阀门、排气阀门、气压调节器和高压气源，所述充气油箱的中下部与所述活塞冷却喷嘴的进油口之间的供油管上安装有所述供油阀门，所述回油油箱安装于所述活塞冷却喷嘴的喷射口的下方并位于所述充气油箱的上方，所述回油阀门安装于所述回油油箱与所述充气油箱之间的回油管上，所述充气油箱的中上部与所述气压调节器的出气口之间的气管上安装有所述进气阀门，所述进气阀门与所述充气油箱之间的气管上相通连接有排气管，所述排气阀门安装于所述排气管上，所述气压调节器的进气口与所述高压气源连接。
[0036]上述结构中，充气油箱、进气阀门、排气阀门、气压调节器和高压气源构成气体控制装置，用于对充气油箱内的的气体压力进行控制，从而实现对充气油箱内的机油压力的控制，进而实现对活塞冷却喷嘴内的机油压力的控制；充气油箱、供油阀门、回油阀门和回油油箱则构成机油控制装置，用于向活塞冷却喷嘴提供机油并回收喷出的机油；充气油箱则是气路与油路相互关联的纽带，充气油箱内上部空间的气体对下部机油的压力使机油进入活塞冷却喷嘴用于实验；由于空气具有可压缩性，所以充气油箱的机油输出压力不会产生突变，而是一个平稳的渐变过程，输出供油压力的上升、下降速率取决于空气注入、排出的流速;气压调节器采用成熟应用的气源处理元件，一方面将Sbar的外供气源的气体压力调节为6.5bar，另一方面可以在供气的同时喷射少量油雾，具有润滑功能。
[0037]所述进气阀门和所述排气阀门分别为相互并联连接的两套;从而能够更好地实现对进气和排气的低速率和高速率的控制。
[0038]作为优选，每套所述进气阀门包括进气电磁阀和进气角座阀，每套所述排气阀门包括排气电磁阀和排气角座阀，所述供油阀门包括供油电磁阀和供油角座阀，所述回油阀门包括回油电磁阀和回油角座阀，所述进气电磁阀的控制输入端、所述排气电磁阀的控制输入端、所述供油电磁阀的控制输入端和所述回油电磁阀的控制输入端分别与控制器的控制输出端连接，所述进气电磁阀的进气口、所述排气电磁阀的进气口、所述供油电磁阀的进气口和所述回油电磁阀的进气口分别与所述气压调节器的出气口连接，所述进气电磁阀的出气口与所述进气角座阀的控制端连接，所述排气电磁阀的出气口与所述排气角座阀的控制端连接，所述供油电磁阀的出气口与所述供油角座阀的控制端连接，所述回油电磁阀的出气口与所述回油角座阀的控制端连接，所述进气角座阀安装于所述充气油箱与所述气压调节器之间的气管上，所述排气角座阀安装于所述排气管上，所述供油角座阀安装于所述充气油箱与所述活塞冷却喷嘴之间的供油管上，所述回油角座阀安装于所述回油油箱与所述充气油箱之间的回油管上。
[0039]上述结构中，通过各电磁阀控制对应的气动的角座阀，再由角座阀控制相应的气体或机油流量，不但便于控制，而且能够避免采用电磁阀直接控制流量产生的气体或机油受热升温的问题，保证了气体和机油在传输过程中温度不变，从而利于更加精确控制活塞冷却喷嘴所需的机油压力并获得更加准确的实验结果。
[0040]为了更好地实现进气和排气控制，每套所述进气阀门所在的气管上和每套所述排气阀门所在的排气管上分别串联连接有节流阀。
[0041]为了降低排气噪音，每一个所述进气电磁阀的排气孔、每一个所述排气电磁阀的排气孔、所述供油电磁阀的排气孔、所述回油电磁阀的排气孔和每一个所述排气角座阀的排气口分别安装有用于消除排气声音的消音器。
[0042]为了便于获得更加准确的活塞冷却喷嘴的实时供油压力和流量参数，所述充气油箱的中下部与所述活塞冷却喷嘴的进油口之间的油管上还安装有流量传感器和压力传感器，所述流量传感器的信号输出端和压力传感器的信号输出端分别与所述控制器的信号输入端连接。
[0043]具体地，所述进气电磁阀、所述排气电磁阀、所述供油电磁阀和所述回油电磁阀均为三口二位电磁阀。三口二位电磁阀是一种成熟应用的电磁换向阀，传统的使用方法是自A口进气，在电磁控制下向P 口、R 口切换供气，但本实用新型对三口二位电磁阀的使用采用如下优选方式:P 口作为进气口连接气压调节器，R 口接排气用的消音器，A 口作为出气口连接角座阀。这样，角座阀处于常闭状态，三口二位电磁阀与角座阀之间只需要连接一跟管路，三口二位电磁阀切断供气时，利用角座阀的弹簧自动复位。
[0044]优选地，所述充气油箱内的机油上方的空间占所述充气油箱内的整个空间的四分之一至三分之一，所述充气油箱与所述气压调节器连接的位置位于所述充气油箱内的机油上方。
[0045]本实用新型的有益效果在于:
[0046]采用本实用新型所述气压加载供油装置为活塞冷却喷嘴提供机油，不用传统电动机、压缩机，机油无温升，控制更加精确，实验结果更加准确，更加节能和环保;具体优点如下:
[0047]1、检测介质机油无温升，采用常温检测介质机油，无需配置专用混合检测介质机油以达到需要的粘度系数，介质机油相对廉价。
[0048]2、无需采取恒温措施，可降低设备运行耗电成本。
[0049]3、无需采取恒温措施，介质机油粘度系数相对稳定且不会产生炭化，从而可降低更换检测介质机油的频度，可降低实验台架的运行成本。
[0050]4、实验台架无压缩机、电动机，检测操作环境噪声水平低。
[0051]5、实验台架无压缩机、电动机，实验台架近源强电磁干扰减少，测试曲线干扰毛刺改善，测试结果的重复性与再现性评价指标有所提高。
【附图说明】
[0052]图1是目前德国大众公司的活塞冷却喷嘴性能实验台架给出的压力、流量特征曲线不意图；
[0053]图2是可调压力供油装置的传统结构一的原理图；
[0054]图3是可调压力供油装置的传统结构二的原理图；
[0055]图4是可调压力供油装置的传统结构三的原理图；
[0056]图5是可调压力供油装置的传统结构四的原理图；
[0057]图6是本实用新型所述用于活塞冷却喷嘴性能实验台架的气压加载供油装置的原理图；
[0058]图7是本实用新型所述气压加载供油装置用于活塞冷却喷嘴性能实验台架时的主视结构示意图；
[0059]图8是本实用新型所述气压加载供油装置用于活塞冷却喷嘴性能实验台架时的右视结构示意图；
[0060]图9是本实用新型所述气压加载供油装置应用时所得的压力、流量随时间变化的曲线示意图。
【具体实施方式】
[0061 ]下面结合附图对本实用新型作进一步说明:
[0062]如图6所示，本实用新型所述用于活塞冷却喷嘴性能实验台架的气压加载供油装置，包括充气油箱13、供油阀门、回油阀门、回油油箱11、进气阀门、排气阀门、气压调节器16和高压气源15，所述进气阀门包括第一进气电磁阀22、第一进气角座阀18、第二进气电磁阀20、第二进气角座阀21，所述排气阀门包括第一排气电磁阀31、第一排气角座阀17、第二排气电磁阀33、第二排气角座阀19，所述供油阀门包括供油电磁阀34和供油角座阀23，所述回油阀门包括回油电磁阀32和回油角座阀12，充气油箱13内的机油上方的空间占充气油箱13内的整个空间的四分之一至三分之一，一般体积为10升，充气油箱13的中下部与活塞冷却喷嘴5的进油口之间的供油管28上安装有供油角座阀23、流量传感器3和压力传感器4，回油油箱11安装于活塞冷却喷嘴5的喷射口的下方并位于充气油箱13的上方，回油角座阀12安装于回油油箱11与充气油箱13之间的回油管29上，充气油箱13的中上部位于充气油箱13内的机油上方的位置与气压调节器16的出气口之间的气管30上安装有并联连接的第一进气角座阀18和第二进气角座阀21，第一进气角座阀18和第二进气角座阀21与充气油箱13之间的气管上相通连接有两条排气管(图中未标记)，第一排气角座阀17和第二排气角座阀19分别安装于两条排气管上，气压调节器16的进气口与高压气源15连接，流量传感器3的信号输出端和压力传感器4的信号输出端分别与控制器(图中未示)的信号输入端连接，第一进气电磁阀22的控制输入端、第二进气电磁阀20的控制输入端、第一排气电磁阀31的控制输入端、第二排气电磁阀3 3的控制输入端、供油电磁阀34的控制输入端和回油电磁阀3 2的控制输入端分别与控制器的控制输出端连接，第一进气电磁阀22的进气口、第二进气电磁阀20的进气口、第一排气电磁阀31的进气口、第二排气电磁阀33的进气口、供油电磁阀34的进气口和回油电磁阀32的进气口分别与气压调节器16的出气口连接，第一进气电磁阀的22出气口与第一进气角座阀18的控制端连接，第二进气电磁阀20的出气口与第二进气角座阀21的控制端连接，第一排气电磁阀31的出气口与第一排气角座阀17的控制端连接，第二排气电磁阀3 3的出气口与第二排气角座阀19的控制端连接，供油电磁阀34的出气口与供油角座阀23的控制端连接，回油电磁阀3 2的出气口与回油角座阀12的控制端连接，第一进气角座阀18、第二进气角座阀21所在的气管上以及第一排气角座阀17、第二排气角座阀19所在的排气管上分别串联连接有节流阀8，第一进气电磁阀22的排气孔、第二进气电磁阀20的排气孔、第一排气电磁阀31的排气孔、第二排气电磁阀33的排气孔、供油电磁阀34的排气孔、回油电磁阀32的排气孔、第一排气角座阀17的排气口和第二排气角座阀19的排气口分别安装有用于消除排气声音的消音器14，
[0063 ] 上述第一进气电磁阀2 2、第二进气电磁阀20、第一排气电磁阀31、第二排气电磁阀33、供油电磁阀34和回油电磁阀32均为三口二位电磁阀。三口二位电磁阀是一种成熟应用的电磁换向阀，传统的使用方法是自A 口进气，在电磁控制下向P 口、R 口切换供气，但本实用新型对三口二位电磁阀的使用采用如下优选方式:P 口作为进气口连接气压调节器16，R 口接排气用的消音器14，A 口作为出气口连接各角座阀。这样，各角座阀处于常闭状态，三口二位电磁阀与各角座阀之间只需要连接一跟对应管路，三口二位电磁阀切断供气时，利用各角座阀的弹簧自动复位。
[0064]如图7和图8所示，应用时，将本气压加载供油装置的各部件安装于实验台架26上，活塞冷却喷嘴5安装于实验台架26上的夹具25上，图8中的24表示安装于实验台架26上的所有电磁阀，图7和图8中还示出了打靶位置测试装置27，该装置与本气压加载供油装置无关，所以不作具体说明。
[0065]结合图6、图7和图8，利用本气压加载供油装置为活塞冷却喷嘴5提供机油进行实验时，本气压加载供油装置的主要工作原理如下:
[0066]高速升压排气:通过控制器控制第一排气电磁阀31、第二排气电磁阀33、回油电磁阀32对应关闭第一排气角座阀17、第二排气角座阀19、回油角座阀12，通过控制器控制第一进气电磁阀22、第二进气电磁阀20、供油电磁阀34对应开启第一进气角座阀18、第二进气角座阀21、供油角座阀23，高速升压至设定压力(高于开启压力，如300kPa);
[0067]低速降压:关闭回油角座阀12、第一进气角座阀18、第二进气角座阀21、第二排气角座阀19(或第一排气角座阀17)，开启第一排气角座阀17(或第二排气角座阀19)、供油角座阀23。低速降压至设定压力(低于关闭压力，如10kPa);
[0068]低速升压:关闭回油角座阀12、第二进气角座阀21(或第一进气角座阀18)、第一排气角座阀17、第二排气角座阀19，开启第一进气角座阀18(或第二进气角座阀21)、第一进气角座阀18，低速升压至设定压力(高于开启压力，如250kPa);
[0069]高速升压:关闭第一排气角座阀17、第二排气角座阀19、回油角座阀12，开启第一进气角座阀18、第二进气角座阀21、供油角座阀23，高速升压至设定压力(高于泄油量/打靶位置检测压力，如420kPa);
[0070]高速降压:关闭回油角座阀12、第一进气角座阀18、第二进气角座阀21，开启第一排气角座阀17、第二排气角座阀19、供油角座阀23，高速降压至OkPa;
[0071]回油:关闭第一进气角座阀18、第二进气角座阀21、供油角座阀23，开启第一排气角座阀17、第二排气角座阀19、回油角座阀12，回油油箱11内的检测介质机油返回充气油箱13ο
[0072]检测操作期间，用流量传感器3测试体积流量、用压力传感器4测试供油压力，可得到压力、流量和时间的测试曲线，如图9所示，从该曲线上可获得所需要的特征物理量。
[0073]说明:上述控制方法是本气压加载供油装置的优选使用方法，并非唯一方法，也不是本实用新型的保护方案。
[0074]上述实施例只是本实用新型的较佳实施例，并不是对本实用新型技术方案的限制，只要是不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案，均应视为落入本实用新型专利的权利保护范围内。
【主权项】
1.一种用于活塞冷却喷嘴性能实验台架的气压加载供油装置，其特征在于:包括充气油箱、供油阀门、回油阀门、回油油箱、进气阀门、排气阀门、气压调节器和高压气源，所述充气油箱的中下部与所述活塞冷却喷嘴的进油口之间的供油管上安装有所述供油阀门，所述回油油箱安装于所述活塞冷却喷嘴的喷射口的下方并位于所述充气油箱的上方，所述回油阀门安装于所述回油油箱与所述充气油箱之间的回油管上，所述充气油箱的中上部与所述气压调节器的出气口之间的气管上安装有所述进气阀门，所述进气阀门与所述充气油箱之间的气管上相通连接有排气管，所述排气阀门安装于所述排气管上，所述气压调节器的进气口与所述高压气源连接。2.根据权利要求1所述的用于活塞冷却喷嘴性能实验台架的气压加载供油装置，其特征在于:所述进气阀门和所述排气阀门分别为相互并联连接的两套。3.根据权利要求1或2所述的用于活塞冷却喷嘴性能实验台架的气压加载供油装置，其特征在于:每套所述进气阀门包括进气电磁阀和进气角座阀，每套所述排气阀门包括排气电磁阀和排气角座阀，所述供油阀门包括供油电磁阀和供油角座阀，所述回油阀门包括回油电磁阀和回油角座阀，所述进气电磁阀的控制输入端、所述排气电磁阀的控制输入端、所述供油电磁阀的控制输入端和所述回油电磁阀的控制输入端分别与控制器的控制输出端连接，所述进气电磁阀的进气口、所述排气电磁阀的进气口、所述供油电磁阀的进气口和所述回油电磁阀的进气口分别与所述气压调节器的出气口连接，所述进气电磁阀的出气口与所述进气角座阀的控制端连接，所述排气电磁阀的出气口与所述排气角座阀的控制端连接，所述供油电磁阀的出气口与所述供油角座阀的控制端连接，所述回油电磁阀的出气口与所述回油角座阀的控制端连接，所述进气角座阀安装于所述充气油箱与所述气压调节器之间的气管上，所述排气角座阀安装于所述排气管上，所述供油角座阀安装于所述充气油箱与所述活塞冷却喷嘴之间的供油管上，所述回油角座阀安装于所述回油油箱与所述充气油箱之间的回油管上。4.根据权利要求3所述的用于活塞冷却喷嘴性能实验台架的气压加载供油装置，其特征在于:每套所述进气阀门所在的气管上和每套所述排气阀门所在的排气管上分别串联连接有节流阀。5.根据权利要求3所述的用于活塞冷却喷嘴性能实验台架的气压加载供油装置，其特征在于:每一个所述进气电磁阀的排气孔、每一个所述排气电磁阀的排气孔、所述供油电磁阀的排气孔、所述回油电磁阀的排气孔和每一个所述排气角座阀的排气口分别安装有用于消除排气声音的消音器。6.根据权利要求3所述的用于活塞冷却喷嘴性能实验台架的气压加载供油装置，其特征在于:所述充气油箱的中下部与所述活塞冷却喷嘴的进油口之间的油管上还安装有流量传感器和压力传感器，所述流量传感器的信号输出端和压力传感器的信号输出端分别与所述控制器的信号输入端连接。7.根据权利要求3所述的用于活塞冷却喷嘴性能实验台架的气压加载供油装置，其特征在于:所述进气电磁阀、所述排气电磁阀、所述供油电磁阀和所述回油电磁阀均为三口二位电磁阀。8.根据权利要求1所述的用于活塞冷却喷嘴性能实验台架的气压加载供油装置，其特征在于:所述充气油箱内的机油上方的空间占所述充气油箱内的整个空间的四分之一至三分之一，所述充气油箱与所述气压调节器连接的位置位于所述充气油箱内的机油上方。
【文档编号】F15B11/06GK205533480SQ201620299820
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年4月12日
【发明人】李代生, 邓红梅, 王军, 罗承刚, 王莹, 程发斌
【申请人】中国工程物理研究院总体工程研究所