一种复合式喷油泵凸轮轴相位及供油时刻检测装置及方法与流程

本发明属于柴油机测试技术领域，具体描述一种用于油泵试验台检测复合喷油泵凸轮轴相位及供油时刻的装置及方法。

背景技术：

喷油泵是柴油机最重要的部件，被视为柴油发动机的“心脏”部件，喷油泵一旦出问题会使整个柴油机工作失常，12缸以上的高速大功率柴油机的喷油泵一般采用多缸喷油泵通过具有柔性的弹性联轴节连接在一起组成复合式多缸喷油泵，高速大功率柴油机随着试验过程中随着柴油机转速和负荷的增加，所需供油量增加，造成复合式多缸喷油泵所承受的负载增加，同时复合式多缸喷油泵各喷油泵所承受的负载并不完全一致，弹性连轴节的调节作用有限，会导致复合式多缸喷油泵各喷油泵的转速不均匀，造成各喷油泵凸轮轴相位的一致性发出改变，进而影响高速大功率柴油机各缸的供油时刻。

传统的油泵试验台能够完成单个多缸喷油泵的供油量检测、喷油泵的预行程调整、喷油泵和喷油器油量不均匀性检测等功能。但由于设备功能的局限性使其对无法进行复合式多缸喷油泵凸轮轴相位检测和供油时刻测试的功能，无法对复合式多缸喷油泵通过连轴节连接在一起后凸轮轴相位差异、喷油时刻的差异对喷油泵进行进一步的分析。

技术实现要素：

本发明为了解决上述问题，的目的是提供一种用于油泵试验台检测复合喷油泵凸轮轴相位及供油时刻的装置及方法。

为达以上发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于油泵试验台检测复合喷油泵凸轮轴相位及供油时刻的装置，复合喷油泵由喷油泵ⅰ和喷油泵ⅱ复合而成；所述喷油泵ⅰ的驱动端通过联轴节ⅰ与步进驱动电机输出端相连；所述步进驱动电机的输出端安装有缺齿的齿轮盘ⅰ，对应所述的齿轮盘ⅰ设置有用以对步进驱动电机输出端的转速和相位信号进行检测磁电传感器ⅰ；所述联轴节ⅰ与喷油泵ⅰ的驱动端之间安装有缺齿的齿轮盘ⅱ；齿轮盘ⅱ的结构同所述齿轮盘ⅰ的结构；对应所述的齿轮盘ⅱ设置有用以检测喷油泵ⅰ驱动端的转速及相位信号的磁电传感器ⅱ；所述喷油泵ⅰ的输出端和喷油泵ⅱ的驱动端通过联轴节ⅱ相连，所述喷油泵ⅱ的输出端安装有角标仪，用以检测喷油泵ⅱ输出端的转速和相位信号；所述喷油泵ⅰ、喷油泵ⅱ的顶部均设置有多个出油阀，每个所述出油阀分别通过所对应的高压油管与喷油器相连通；在高压油管与所对应的出油阀之间安装有与高压油管相联通的压力测量接头ⅰ，并在所述的压力测量接头ⅰ上安装有用以检测高压油管泵端油管压力的压力传感器ⅰ；高压油管与所对应的喷油器之间安装有与高压油管相联通的压力测量接头ⅱ，并在所述的压力测量接头ⅱ上安装有用以检测高压油管喷嘴端油管压力的压力传感器ⅱ；所述的磁电传感器ⅰ、磁电传感器ⅱ均与与压力传感器ⅰ、压力传感器ⅱ以及上位机相连通，并进行同步采集;通过对比电机输出端、喷油泵ⅰ驱动端、喷油泵ⅱ输出端转速及相位信号的一致性判断两个喷油泵实际连接状态下各泵凸轮轴的相位一致性。

对应每个所述的喷油器设置有用以测量喷油器喷油量的量杯。

所述喷油泵ⅰ和喷油泵ⅱ的齿条连接在一起，通过齿条调节装置

控制齿条行程；所述齿条调节装置安装在喷油泵ⅰ输入端，伸出的齿条穿过固定支架的调节孔，并通过调节孔前后的压紧螺帽固定齿条伸长量；齿条伸成量的确定为拉升状态调节孔前端的齿条长度减去自由状态调节孔前端的齿条长度。

利用一种用于油泵试验台检测复合喷油泵凸轮轴相位及供油时刻的装置对复合喷油泵凸轮轴相位及供油时刻进行检测的方法为：连接完成油泵试验台试验所需的水、油路相关配套设备，确定角标仪的光栅基准位置与喷油泵ⅱ最后一个出油阀凸轮轴上死点位置的角度差、确定高压油管ⅰ和喷油泵ⅱ各出油阀相对于喷油泵ⅱ最后一个出油阀凸轮轴上死点位置的角度差；启动步进驱动电机，设置测量转速和循环数；调节齿条调节装置，设置齿条行程；使用上位机同步采集不同转速、不同齿条行程下角标仪测量的转速及相位信号以及压力传感器ⅰ、压力传感器ⅱ1测量得到泵端、嘴端压力数据；为保证测量精度及准确性，对高压油管ⅰ和喷油泵ⅱ各出油阀位置的高压油管进行检测时，同步对高压油管ⅰ和喷油泵ⅱ所连接的所有高压油管泵端、嘴端压力进行测量；磁电传感器ⅰ、磁电传感器ⅱ、角标仪测量的转速及相位信号，以齿轮盘、齿轮盘ⅱ的缺齿位置以及角标仪的光栅基准位置为基准，分析在不同转速、不同齿条行程下步进驱动电机、高压油管ⅰ和喷油泵ⅱ每转一圈转速及相位信号的一致性，判断复合式喷油泵在实际安装状态下高压油管ⅰ和喷油泵ⅱ凸轮轴相位的一致性；得到高压油管ⅰ和喷油泵ⅱ在不更换的喷油器情况下不同转速、不同齿条行程下基于转角信号的高压油管泵端、嘴端压力曲线；述喷油泵ⅰ和喷油泵ⅱ的齿条连接在一起，通过齿条调节装置

控制齿条行程。所述齿条调节装置安装在喷油泵ⅰ输入端，伸出的齿条穿过固定支架的调节孔，并通过调节孔前后的压紧螺帽固定齿条伸长量。齿条伸成量的确定为拉升状态调节孔前端的齿条长度减去自由状态调节孔前端的齿条长度。

将相同转速、相同齿条行程下各出油阀对应的高压油管泵端、嘴端压力曲线每个压力数值点对应的转角数值去除间隔角进行对比，同时根据出油阀开启压力和关闭压力得到出油阀开启时刻、结束时刻以及持续期；分析高压油管ⅰ和喷油泵ⅱ各出油阀出油规律的一致性；如图4所示，此为喷油泵ⅰ第一个出油阀高压油管泵端压力曲线，出油阀开启压力400bar，对应的凸轮轴转角为-23deg，关闭压力340bar，对应的凸轮轴转角为-1deg，出油阀的喷油持续期为-1-（-23）=22deg；依此方法得到喷油泵ⅰ和喷油泵ⅱ所有出油阀开启压力和关闭压力得到出油阀开启时刻、结束时刻以及持续期，即可高压油管ⅰ和喷油泵ⅱ各出油阀出油规律的一致性；更换不同类型喷油器进行试验，得到高压油管ⅰ和喷油泵ⅱ在更换各种喷油器的情况下不同转速、不同齿条行程下基于转角信号的高压油管泵端、嘴端压力曲线；在上述试验过程中，各喷油器末端设有量杯，可分析在不同转速、不同齿条行程下高压油管ⅰ和喷油泵ⅱ出油阀油量的一致性。

本发明提出的一种用于油泵试验台检测复合喷油泵凸轮轴相位及供油时刻的装置，采用上述技术方案可实现喷油器雾化质量检测、喷油器的流量检测、喷油器油量不均匀性检测等功能，又可实现复合式喷油泵在实际工作状态下不同转速、不同齿条行程检测各喷油泵凸轮轴的相位一致性，高压油管泵端、嘴端压力的一致性；扩展了设备的使用范围，提高了油泵试验台对喷油泵和喷油器测量和评价的准确性。

附图说明

图1为复合式喷油泵安装到油泵试验台上的示意图：

图2为齿轮盘结构示意图：

图3为图2的a-a剖视图；

图4为齿条行程调节装置示意图：

图5为泵端压力曲线示意图；

图6为嘴端压力曲线示意图。

图中：1、步进驱动电机，2、齿轮盘ⅰ，3、联轴节ⅰ，4、齿轮盘ⅱ，5、喷油泵ⅰ，6、联轴节ⅱ，7、喷油泵ⅱ，8、角标仪，9、高压油管，10、压力测量接头ⅰ，11、压力测量接头ⅱ，12、喷油器，13、量杯，14、滑轨，15、磁电传感器ⅱ，16、磁电传感器ⅰ，17、上位机，18、压力传感器ⅰ，19、压力传感器ⅱ，21、齿条调节装置，22、出油阀，23、固定支架，24、前端齿条，25、压紧螺帽。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明所示的具体实施方式进行详细描述，本领域技术人员根据本发明内容对本发明的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明。

如图1所示，一种用于油泵试验台检测复合喷油泵凸轮轴相位及供油时刻的装置，复合喷油泵由喷油泵ⅰ5和喷油泵ⅱ7复合而成；所述喷油泵ⅰ5的驱动端通过联轴节ⅰ3与步进驱动电机1输出端相连；所述步进驱动电机1的输出端安装有缺齿的齿轮盘ⅰ2，对应所述的齿轮盘ⅰ2设置有用以对步进驱动电机输出端的转速和相位信号进行检测磁电传感器ⅰ16；所述联轴节ⅰ3与喷油泵ⅰ5的驱动端之间安装有缺齿的齿轮盘ⅱ4；齿轮盘ⅱ4的结构同所述齿轮盘ⅰ2的结构；齿轮盘ⅱ4、齿轮盘ⅰ2的结构如图2、图3所示；对应所述的齿轮盘ⅱ4设置有用以检测喷油泵ⅰ驱动端的转速及相位信号的磁电传感器ⅱ15；所述喷油泵ⅰ5的输出端和喷油泵ⅱ7的驱动端通过联轴节ⅱ6相连，所述喷油泵ⅱ7的输出端安装有角标仪8，用以检测喷油泵ⅱ7输出端的转速和相位信号；所述喷油泵ⅰ5、喷油泵ⅱ7的顶部均设置有多个出油阀22，每个所述出油阀22分别通过所对应的高压油管9与喷油器12相连通；在高压油管9与所对应的出油阀22之间安装有与高压油管相联通的压力测量接头ⅰ10，并在所述的压力测量接头ⅰ上安装有用以检测高压油管泵端油管压力的压力传感器ⅰ18；高压油管与所对应的喷油器之间安装有与高压油管相联通的压力测量接头ⅱ11，并在所述的压力测量接头ⅱ上安装有用以检测高压油管喷嘴端油管压力的压力传感器ⅱ19；所述的磁电传感器ⅰ16、磁电传感器ⅱ15、压力传感器ⅰ18、压力传感器ⅱ19均与上位机17相连通，所述的磁电传感器ⅰ16、磁电传感器ⅱ15用于测量齿轮盘ⅰ2、齿轮盘ⅱ4的转速及相位信号并与压力传感器ⅰ10、压力传感器ⅱ11与上位机17相连通，并进行同步采集。通过对比电机1输出端、喷油泵ⅰ5驱动端、喷油泵ⅱ7输出端转速及相位信号的一致性判断两个喷油泵实际连接状态下各泵凸轮轴的相位一致性。

对应每个所述的喷油器设置有用以测量喷油器喷油量的量杯。

如图4所示，所述喷油泵ⅰ和喷油泵ⅱ的齿条连接在一起，通过齿条调节装置21控制齿条行程;所述齿条调节装置21安装在喷油泵ⅰ5输入端，伸出的前端齿条24穿过固定支架23的调节孔，并通过调节孔前后的压紧螺帽25固定齿条伸长量。齿条伸成量的确定为拉升状态调节孔前端的齿条长度减去自由状态调节孔前端的齿条长度。

利用一种用于油泵试验台检测复合喷油泵凸轮轴相位及供油时刻的装置对复合喷油泵凸轮轴相位及供油时刻进行检测的方法为：连接完成油泵试验台试验所需的水、油路等相关配套设备，将齿轮盘ⅰ2、齿轮盘ⅱ4的缺齿位置以及角标仪8的光栅基准位置调整至同一角度。启动步进电机1，设置测量转速和循环数。调节齿条调节装置21，设置齿条行程。使用上位机17同步采集不同转速、不同齿条行程下磁电传感器ⅰ16、磁电传感器ⅱ15、角标仪8测量的转速及相位信号，以齿轮盘2、齿轮盘ⅱ4的缺齿位置以及角标仪8的光栅基准位置为基准，分析在不同转速、不同齿条行程下步进电机1、高压油管ⅰ5和喷油泵ⅱ7每转一圈转速及相位信号的一致性，判断复合式喷油泵在实际安装状态下高压油管ⅰ5和喷油泵ⅱ7凸轮轴相位的一致性;判断方法：试验前将齿轮盘ⅰ2、齿轮盘ⅱ4及角标仪8的缺齿位置调整至同一位置，启动油泵试验台，转速固定至900r/min。假设齿轮盘ⅰ2、齿轮盘ⅱ4的齿数为90缺1齿，角标仪8的光栅数量为720缺1个，齿轮盘ⅰ2、齿轮盘ⅱ4通过磁电磁电传感器ⅰ16、磁电传感器ⅱ15得到的信号为正旋信号，一个齿为一个正旋信号，一圈应出现90缺1个，角标仪8得到的信号为方波信号，一圈应出现720缺1个。一角标仪的方波信号为齿轮盘ⅰ2、齿轮盘ⅱ4的正旋信号的八倍，齿轮盘ⅰ2和齿轮盘ⅱ4齿数相同，因此当步进驱动电机1输出端、喷油泵ⅰ5驱动端、喷油泵ⅱ7输出端转速及相位信号相同时，除缺齿位置外，当齿轮盘ⅰ4采集到一个正旋信号时，齿轮盘ⅱ4应也刚好采集到一个正旋信号，角标仪8刚好采集到8个方波信号。当齿轮盘ⅱ4所采集得到的正旋信号多余或不足一个时，可认为其转速升高或减小，并记录时间差异。当角标仪8所采集得到的方波信号多余或不足8个时，可认为其转速升高或减小，记录时间差异。得到步进驱动电机1输出端、喷油泵ⅰ5驱动端、喷油泵ⅱ7输出端轴系旋转一圈各位置转速的一致性。将步进驱动电机1输出端、喷油泵ⅰ5驱动端、喷油泵ⅱ7输出端的转速信号转换长角域信号，根据转速不一致时齿轮盘ⅰ2、齿轮盘ⅱ4及角标仪8在旋转一圈内，各个正旋信号内的齿轮盘ⅰ2、齿轮盘ⅱ4及角标仪8之间的时间差异计算相位角差异。得到步进驱动电机1输出端、喷油泵ⅰ5驱动端、喷油泵ⅱ7输出端轴系旋转一圈各位置相位角的一致性;

通过角标仪8所检测的喷油泵ⅱ7的转速、压力传感器ⅰ18和压力传感器ⅱ19的信号，得到以喷油泵ⅱ转角信号为横坐标的高压油管泵端、嘴端压力曲线，其中转角信号是通过角标仪8的转速获得，角标仪为720缺1光栅，一圈720缺1个方波信号，每一个方波信号代表0.5deg，试验前，确定角标仪8缺齿位置和喷油泵ⅰ5和喷油泵ⅱ7各出油阀22位置凸轮轴上止点位置的夹角，启动油泵试验台，测量高压油管泵端、嘴端压力曲线和角标仪转速信号。将角标仪8的转速信号转换成角度信号，将角度信号作为横坐标，压力数值作为纵坐标，导入油管泵端、嘴端压力数据，形成以喷油泵ⅱ转角信号为横坐标的高压油管泵端、嘴端压力曲线。

对于每个喷油泵的出油阀22有一个固定的出油开启压力，假设开启压力为400bar，记录喷油泵ⅰ5和喷油泵ⅱ7所有高压油管泵端压力曲线左侧压力上升时第一次达到400bar对应的曲轴转角数值，并计算之间的差值，其差值即为喷油泵ⅰ5和喷油泵ⅱ7的各出油阀的实际喷油间隔角，对于喷油泵ⅰ和喷油泵ⅱ有理论喷油间隔角，对比实际喷油间隔角和理论喷油间隔角差异可判断喷油泵各出油阀22喷油开启时刻一致性。同样根据喷油泵ⅰ5和喷油泵ⅱ7出油阀22出油关闭压力得到对应的曲轴转角数值，计算出油阀22出油关闭压力的曲轴转角数值与出油阀22出油开启压力曲轴转角数值之间的曲轴转角差值，得到喷油泵ⅰ5和喷油泵ⅱ7各出油阀22的喷油持续期，对比喷油泵ⅰ5和喷油泵ⅱ7各出油阀22喷油持续期的一致性，判断喷油泵ⅰ5和喷油泵ⅱ7所有喷油泵各出油阀22位置喷油持续期的一致性、喷油压力及喷油时刻数据，判断所有喷油泵各出油阀位置喷油压力、相位的一致性。

将各个部件完成安装后，连接完成油泵试验台试验所需的水、油路等相关配套设备，确定角标仪8的光栅基准位置与喷油泵ⅱ7最后一个出油阀凸轮轴上死点位置的角度差、确定高压油管ⅰ5和喷油泵ⅱ7各出油阀相对于喷油泵ⅱ7最后一个出油阀凸轮轴上死点位置的角度差。启动步进电机1，设置测量转速和循环数。调节齿条调节装置21，设置齿条行程。使用上位机17同步采集不同转速、不同齿条行程下角标仪8测量的转速及相位信号以及压力传感器ⅰ18、压力传感器ⅱ19测量得到泵端、嘴端压力数据;为保证测量精度及准确性，对高压油管ⅰ5和喷油泵ⅱ7各出油阀22位置的高压油管9进行检测时，同步对高压油管ⅰ5和喷油泵ⅱ7所连接的所有高压油管泵端、嘴端压力进行测量。磁电传感器ⅰ16、磁电传感器ⅱ15、角标仪8测量的转速及相位信号，以齿轮盘2、齿轮盘ⅱ4的缺齿位置以及角标仪8的光栅基准位置为基准，分析在不同转速、不同齿条行程下步进电机1、高压油管ⅰ5和喷油泵ⅱ7每转一圈转速及相位信号的一致性，判断复合式喷油泵在实际安装状态下高压油管ⅰ5和喷油泵ⅱ7凸轮轴相位的一致性。得到高压油管ⅰ5和喷油泵ⅱ7在不更换的喷油器12情况下不同转速、不同齿条行程下基于转角信号的高压油管9泵端、嘴端压力曲线；如图5和图6所示，图5为基于转角信号的高压油管泵端曲线，图6为基于转角信号的高压油管嘴端曲线，此两条曲线以喷油泵ⅱ的转角信号为横坐标，以压力数值为纵坐标。

将相同转速、相同齿条行程下各出油阀22对应的高压油管9泵端、嘴端压力曲线每个压力数值点对应的转角数值去除间隔角进行对比，同时根据出油阀22开启压力和关闭压力得到出油阀开启时刻、结束时刻以及持续期;分析高压油管ⅰ5和喷油泵ⅱ7各出油阀22出油规律的一致性。

更换不同类型喷油器进行试验，得到高压油管ⅰ5和喷油泵ⅱ7在更换各种喷油器的情况下不同转速、不同齿条行程下基于转角信号的高压油管泵端、嘴端压力曲线。

将相同转速、相同齿条行程下各出油阀22对应的高压油管9泵端、嘴端压力曲线每个压力数值点对应的转角数值去除间隔角进行对比，同时根据喷油器12开启压力和关闭压力得到喷油器12开启时刻、结束时刻以及持续期。分析各喷油器12喷油规律的一致性。

在上述试验过程中，各喷油器12末端设有量杯13，可分析在不同转速、不同齿条行程下高压油管ⅰ5和喷油泵ⅱ7出油阀油量的一致性。

本复合式喷油泵凸轮轴相位及供油时刻检测装置及方法所采用的角标仪为avl李斯特测试设备有限公司的365c。