共轨泵进油计量阀可靠性测试装置和测量方法与流程

本发明属于共轨泵技术领域，具体涉及一种共轨泵进油计量阀可靠性测试装置和测量方法。

背景技术：

共轨泵是电控高压共轨燃油喷射系统的重要组成部分，其一般由低压输油泵、进油计量阀和高压泵组成。ecu通过控制进油计量阀调节低压输油泵输送到高压泵的流量从而调节共轨泵的出油量，以适应不同运转工况下的供油量调节。因此，进油计量阀的可靠性对电控高压共轨燃油喷射系统乃至整个发动机的运转有着至关重要的影响，在进油计量阀开发和量产阶段都要进行可靠性测试。目前还没有成熟的方案解决进油计量阀的可靠性测试难题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种共轨泵进油计量阀可靠性测试装置和测量方法，解决现有技术中在进油计量阀可靠性测试较难的技术问题。

为了解决上所技术问题，本发明采取如下技术方案：

共轨泵进油计量阀可靠性测试装置，包括盛有校准油的第一油箱t1、第二油箱t2和两套供油系统；

齿轮式油泵从第二油箱t2中吸油，依次经过第一粗滤过滤器、第一精滤过滤器和第一热交换器送至第一油箱t1中，第一油箱t1中设置有液位计和第一温度传感器；

每套供油系统包括：齿轮式油泵从第一油箱t2中吸油，经过第二粗滤过滤器和第二精滤过滤器分别送至八个进油计量阀进口；齿轮式油泵的出口压力由第一溢流阀调节，并由蓄能器加以稳定；通过第一压力传感器测量齿轮式油泵出口的出油压力，通过第二温度传感器测量齿轮式油泵出口的出油温度；每个进油计量阀的出口安装一个电动换向阀；电动换向阀不通电时，对应的进油计量阀出口经第二溢流阀连通第二油箱t2，第二溢流阀调节进油计量阀的出口压力，并通过第二压力传感器测量进油计量阀出口的出油压力，通过第三温度传感器测量进油计量阀出口的出油温度；电动换向阀通电时，对应的进油计量阀出口经第三精滤过滤器和流量计连通第二油箱t2。

所述液位计、第一温度传感器、第一热交换器、第一压力传感器、第二温度传感器、第二压力传感器和第三温度传感器均与工控机电连接。

本发明所述的共轨泵进油计量阀可靠性测试装置，能够实现对16个进油计量阀同时测试，通过调整pwm信号的相位差大大降低了对供油系统的要求，应用共轨泵进油计量阀可靠性测试装置可进行固定进油压力和出油压力下的正弦颤振测试、开关测试，不通油时的加速可靠性测试以及固定进油压力和出油压力下各个进油计量阀的流量测试。本发明涉及的测试装置和测试方法在保证进油温度和清洁度的前提下可同时测试多个进油计量阀，操作简便、过程可控，对共轨泵进油计量阀的可靠性测试来说意义重大。

进一步改进，所述每套供油系统包括一个阀块，阀块上开设有第一安装口、第二安装口、第三安装口、第四安装口、第五安装口、第六安装口、第七安装口、第八安装口和第九安装口，以及八个进油计量阀安装口和八个电动换向阀安装口；

所述第一安装口用于安装第一溢流阀、第二安装口用于安装第二压力传感器、第三安装口用于安装第三温度传感器、第四安装口连接至第二精滤过滤器出口作为阀块进油口、第五安装口用于安装第二温度传感器、第六安装口用于安装第一压力传感器、第七安装口连接至第二精滤过滤器出口作为阀块进油口、第八安装口用于安装第二溢流阀，第九安装口通过油管与第二油箱t2连通；

每个进油计量阀安装口中对应安装一个进油计量阀，每个电动换向阀安装口对应安装一个电动换向阀。

通过将16个进油计量阀分别安装在两个一体式阀块上，省却了大量管路连接，使得整个测试装置结构紧凑、维护方便。

进一步改进，所述进油计量阀通过阀座安装在阀块上。通过设置配套的阀座便于更换不同型号的进油计量阀，不用更换阀块，节省成本。

进一步改进，所述进油计量阀的控制信号由工控机、第一数据采集卡、驱动电路、霍尔式电流传感器和霍尔式电流传感器信号采集电路共同给定；

所述第一数据采集卡的四个模拟电压输出通道均输出pwm信号，并通过编程实现进油计量阀控制信号pwm占空比的斜坡变化和阶跃变化，每一路pwm信号作用于对应的n沟道mos管驱动四个并联进油计量阀，霍尔式电流传感器套接在驱动电路的回路上采集对应的四个进油计量阀电流信号，霍尔式电流传感器输出电流信号经精密电阻分压转换成模拟电压信号送入第一数据采集卡的模拟电压输入通道。

进一步改进，通过labview编程实现进油计量阀控制信号pwm占空比的正弦变化；

每一路pwm信号通过mos管驱动四个并联驱动进油计量阀，对应的霍尔式电流传感器套接在驱动电路的总回路上，通过将霍尔式电流传感器的采集的电流值除以4得到每个进油计量阀的平均实际电流，再将实际电流进行滑动平均值滤波得到等效电流，滑动平均值滤波数据缓冲区的采样数为50，最后计算出等效电流的实际频率。

基于共轨泵进油计量阀可靠性测试装置的进行测试的方法，包括驱动电流为1.6±0.1a～1.8±0.1a，10hz正弦变化时，对进油计量阀颤振性能的测试，其步骤为：

1)第一数据采集卡的4个模拟电压输出通道均产生频率为400hz，占空比幅值54％～60％按10hz正弦变化的pwm信号，4个模拟电压输出通道记为ao0、ao1、ao2、和ao3，其中ao0和ao2通道输出的pwm信号相位相同、ao1和ao3通道输出的pwm信号相位相同，ao0和ao1通道输出的pwm信号相位相差180°；

2)开启齿轮式油泵，调节第一溢流阀和第二溢流阀，使得进油计量阀的进口压力为8±0.2bar，出口压力为2±0.2bar，待各处压力稳定后开始计数，驱动电流信号的一个正弦变化周期记为一次，每九百万次复测一次进油计量阀性能并分析变化趋势，总计运行三千六百万次。

基于共轨泵进油计量阀可靠性测试装置的进行测试的方法，包括驱动电流为0a～2.4±0.1a、10hz正弦变化时，对进油计量阀开关性能测试，其步骤为：

1)第一数据采集卡的4个模拟电压输出通道均产生频率为400hz，占空比幅值0％～76％按10hz正弦变化的pwm信号，4个模拟电压输出通道记为ao0、ao1、ao2、和ao3，其中，ao0和ao2通道输出的pwm信号相位相同、ao1和ao3通道输出的pwm信号相位相同，ao0和ao1通道输出的pwm信号相位相差180°；

2)开启齿轮式油泵，调节第一溢流阀和第二溢流阀，使得进油计量阀的进口压力为8±0.2bar，出口压力为2±0.2bar，待各处压力稳定后开始计数，驱动电流信号的一个正弦变化周期记为一次，总计运行一千四百万次，并对比测试前后每个油计量阀性能的变化趋势。

基于共轨泵进油计量阀可靠性测试装置的进行测试的方法，包括驱动电流为1.6a～2.0a、100hz正弦变化时，对进油计量阀加速可靠性测试，其步骤为：

1)第一数据采集卡的4个模拟电压输出通道均产生频率为4000hz，占空比幅值44％～76％按100hz正弦变化的pwm信号，4个模拟电压输出通道记为ao0、ao1、ao2、和ao3，其中，ao0和ao2通道输出的pwm信号相位相同、ao1和ao3通道输出的pwm信号相位相同，ao0和ao1通道输出的pwm信号相位相差180°；

2)不通油测试，开始计数，驱动电流信号的一个正弦变化周期记为一次，总计运行五百四十万次，并对比测试前后每个油计量阀性能的变化趋势。

基于共轨泵进油计量阀可靠性测试装置的进行测试的方法，包括驱动电流为1.6a时，对进油计量阀流量测试，为定电流测试，其步骤为：

1)第一数据采集卡的4个模拟电压输出通道均产生频率为400hz，占空比幅值为44％的pwm信号，4个模拟电压输出通道记为ao0、ao1、ao2、和ao3，其中，ao0和ao2通道输出的pwm信号相位相同、ao1和ao3通道输出的pwm信号相位相同，ao0和ao1通道输出的pwm信号相位相差180°；

2)开启齿轮式油泵，调节第一溢流阀和第二溢流阀，使得进油计量阀的进口压力为4±0.2bar，出口压力为2±0.2bar，依次对各个电动换向阀通电，测量对应进油计量阀的出口流量，对比流量的变化趋势，判断上述测试过程中进油计量阀是否出现失效，本测试每隔12小时进行一次。

与现有技术相比，本发明如下有益效果：

本发明所述的共轨泵进油计量阀可靠性测试装置和测试方法，能够实现16个进油计量阀同时测试，通过调整pwm信号的相位差大大降低了对供油系统的要求，又通过将16个进油计量阀分别安装在两个一体式阀块上，省却了大量管路连接，使得整个测试装置结构紧凑、维护方便。应用共轨泵进油计量阀可靠性测试装置可进行固定进油压力和出油压力下的正弦颤振测试、开关测试，不通油时的加速可靠性测试以及固定进油压力和出油压力下各个进油计量阀的流量测试。本发明涉及的测试装置和测试方法在保证进油温度和清洁度的前提下可同时测试多个进油计量阀，操作简便、过程可控，对共轨泵进油计量阀的可靠性测试来说意义重大。本发明涉及的测试装置和测量方法性能稳定、操作简便、结果准确，对共轨泵进油计量阀的开发和批产来说意义重大。

附图说明

图1为本发明所述的共轨泵进油计量阀可靠性测试装置构成示意图；

图2为图1中左侧阀块的结构示意图；

图3为图1中右侧阀块的结构示意图；

图4为本发明所述的共轨泵进油计量阀驱动电路示意图；

图5为本发明所述的共轨泵进油计量阀电流1.6a～1.8a正弦变化时pwm电压信号；

图6为本发明所述的共轨泵进油计量阀电流1.6a～1.8a正弦变化时实际平均电流；

图7为本发明所述的共轨泵进油计量阀电流1.6a～1.8a正弦变化时等效平均电流；

图8为本发明所述的共轨泵进油计量阀电流0a～2.4a正弦变化时pwm电压信号；

图9为本发明所述的共轨泵进油计量阀电流0a～2.4a正弦变化时实际平均电流；

图10为本发明所述的共轨泵进油计量阀电流0a～2.4a正弦变化时等效平均电流；

图11为本发明所述的共轨泵进油计量阀电流1.6a～2a正弦变化时pwm电压信号；

图12为本发明所述的共轨泵进油计量阀电流1.6a～2a正弦变化时实际平均电流；

图13为本发明所述的共轨泵进油计量阀电流1.6a～2a正弦变化时等效平均电流。

具体的实施方式

下面对照附图，通过对实例的描述，对本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理等作进一步的详细说明：

实施例一：如图1-4所示，共轨泵进油计量阀可靠性测试装置，包括盛有校准油的第一油箱t1、第二油箱t2和两套供油系统，如附图1中虚线框部分。

齿轮式油泵55从第二油箱t2中吸油，依次经过200μm的第一粗滤过滤器54、10μm的第一精滤过滤器56和第一热交换器57送至第一油箱t1中，第一油箱t1中设置有液位计58和第一温度传感器60。

其中一供油系统包括：齿轮式油泵2从装有符合iso4113标准的校准油的第一油箱t1中吸油，经过200μm的第二粗滤过滤器1和2μm的第二精滤过滤器3过滤后，分别送至八个进油计量阀(8、9、10、11、12、13、14、15)进口；齿轮式油泵2的出口压力由第一溢流阀4调节，并由蓄能器5加以稳定；通过第一压力传感器6测量齿轮式油泵2出口的出油压力，通过第二温度传感器7测量齿轮式油泵2出口的出油温度；每个进油计量阀的出口安装一个电动换向阀；八个进油计量阀(8、9、10、11、12、13、14、15)对应8个电动换向阀(16、17、18、19、20、21、22、23)。

电动换向阀不通电时，对应的进油计量阀出口经第二溢流阀24连通第二油箱t2，第二溢流阀24调节进油计量阀的出口压力，并通过第二压力传感器25测量进油计量阀出口的出油压力，通过第三温度传感器26测量进油计量阀出口的出油温度；电动换向阀通电时，对应的进油计量阀出口经第三精滤过滤器27和流量计28连通第二油箱t2。

另一供油系统包括：齿轮式油泵53从装有符合iso4113标准的校准油的第一油箱t1中吸油，经过200μm的第二粗滤过滤器61和2μm的第二精滤过滤器52过滤后，分别送至八个进油计量阀(37、38、39、40、41、42、43、44)进口；齿轮式油泵52的出口压力由第一溢流阀51调节，并由蓄能器50加以稳定；通过第一压力传感器48测量齿轮式油泵53出口的出油压力，通过第二温度传感器49测量齿轮式油泵53出口的出油温度；每个进油计量阀的出口安装一个电动换向阀；八个进油计量阀(37、38、39、40、41、42、43、44)对应8个电动换向阀(29、30、31、32、33、34、35、36)。

电动换向阀不通电时，对应的进油计量阀出口经第二溢流阀47连通第二油箱t2，第二溢流阀47调节进油计量阀的出口压力，并通过第二压力传感器45测量进油计量阀出口的出油压力，通过第三温度传感器46测量进油计量阀出口的出油温度；电动换向阀通电时，对应的进油计量阀出口经第三精滤过滤器27和流量计28连通第二油箱t2。

所述液位计58、第一温度传感器60、第一热交换器57、第一压力传感器6、第二温度传感器7、第二压力传感器25和第三温度传感器26均与工控机31电连接。

本发明所述的共轨泵进油计量阀可靠性测试装置，能够实现对16个进油计量阀同时测试，通过调整pwm信号的相位差大大降低了对供油系统的要求，应用共轨泵进油计量阀可靠性测试装置可进行固定进油压力和出油压力下的正弦颤振测试、开关测试，不通油时的加速可靠性测试以及固定进油压力和出油压力下各个进油计量阀的流量测试。本发明涉及的测试装置和测试方法在保证进油温度和清洁度的前提下可同时测试多个进油计量阀，操作简便、过程可控，对共轨泵进油计量阀的可靠性测试来说意义重大。

在本实施例中，所述每套供油系统包括一个阀块，阀块上开设有第一安装口、第二安装口、第三安装口、第四安装口、第五安装口、第六安装口、第七安装口、第八安装口和第九安装口，以及八个进油计量阀安装口和八个电动换向阀安装口；

所述第一安装口用于安装第一溢流阀4、第二安装口用于安装第二压力传感器25、第三安装口用于安装第三温度传感器26、第四安装口连接至第二精滤过滤器3的出口作为阀块进油口、第五安装口用于安装第二温度传感器7、第六安装口用于安装第一压力传感器6、第七安装口连接至第三精滤过滤器27的进口作为阀块一路出油口、第八安装口用于安装第二溢流阀24，第九安装口通过油管与第二油箱t2连通；

每个进油计量阀安装口中对应安装一个进油计量阀，每个电动换向阀安装口对应安装一个电动换向阀。

将附图1中虚线框部分做成附图2和附图3两个一体式阀块，所有被测进油计量阀、溢流阀、电动换向阀、压力传感器和温度传感器都安装在阀块上，省却了大量复杂的管路连接，进油计量阀设计有配套阀座以便换型使用，附图2作为左侧阀块安装被测进油计量阀(8、9、10、11、12、13、14、15)，附图3作为右侧阀块安装被测进油计量阀(37、38、39、40、41、42、43、44)；通过将16个进油计量阀分别安装在两个一体式阀块上，省却了大量管路连接，使得整个测试装置结构紧凑、维护方便。

在本实施例中，所述进油计量阀通过阀座安装在阀块上。通过设置配套的阀座便于更换不同型号的进油计量阀，不用更换阀块，节省成本。

在本实施例中，所述进油计量阀的控制信号由工控机、第一数据采集卡、驱动电路、霍尔式电流传感器和霍尔式电流传感器信号采集电路共同给定；第一数据采集卡的型号为nipcie-6323。

所述第一数据采集卡的四个模拟电压输出通道均输出pwm信号，4个模拟电压输出通道记为ao0、ao1、ao2、和ao3，并通过编程实现进油计量阀控制信号pwm占空比的斜坡变化和阶跃变化。如附图4所示，ao0输出的pwm信号作用于对应的n沟道mos管驱动四个并联的进油计量阀，肖特基二极管sk1010作为大电流续流二极管使用，霍尔式电流传感器套接在驱动电路的回路上采集对应的四个进油计量阀电流信号，霍尔式电流传感器输出电流信号经精密电阻分压转换成模拟电压信号送入第一数据采集卡的模拟电压输入通道ai0，以采集4个进油计量阀的电流信号，以此类推，总共驱动16个进油计量阀。

在本实施例中，通过labview编程实现进油计量阀控制信号pwm占空比的正弦变化；

每一路pwm信号通过mos管驱动四个并联的进油计量阀，对应的霍尔式电流传感器套接在驱动电路的总回路上，通过将霍尔式电流传感器的采集的电流值除以4得到每个进油计量阀的平均实际电流，再将实际电流进行滑动平均值滤波得到等效电流，滑动平均值滤波数据缓冲区的采样数为50，最后计算出等效电流的实际频率。

进油温度控制：当第二温度传感器测得温度小于59℃时打开加热器60加热，当第二温度传感器测得温度大于61℃时，打开第一热交换器57的冷却水开关，据此可将所有进油计量阀进油温度控制在60±2℃范围内。

实施例二：

基于共轨泵进油计量阀可靠性测试装置的进行测试的方法，包括驱动电流为1.6±0.1a～1.8±0.1a，10hz正弦变化时，对进油计量阀颤振性能的测试，其步骤为：

1)、如图5所示，第一数据采集卡的4个模拟电压输出通道均产生频率为400hz，占空比幅值54％～60％按10hz正弦变化的pwm信号，4个模拟电压输出通道记为ao0、ao1、ao2、和ao3，ao0对应信号channel1对应进油计量阀8～11，ao1对应信号channel2对应进油计量阀12～15，ao2对应信号channel3对应进油计量阀37～40，ao3对应信号channel4对应进油计量阀41～44，其中channel1和channel3相位相同、channel2和channel4相位相同、channel1和channel2相位相差180°，霍尔式电流传感器测得实际电流，如附图6所示，只显示了channel1和channel2所示的实际电流，经过滑动滤波后得到等效电流，如图7所示。

2)、开启齿轮式油泵2和53，调节第一溢流阀4、51和第二溢流阀24、27，使得进油计量阀的进口压力为8±0.2bar，即第一压力传感器6和49的值为8±0.2bar；出口压力为2±0.2bar，即第二压力传感器25和45的值为2±0.2bar；待各处压力稳定后开始计数，驱动电流信号的一个正弦变化周期记为一次，每九百万次复测一次进油计量阀性能并分析变化趋势，总计运行三千六百万次。

实施例三：

基于共轨泵进油计量阀可靠性测试装置的进行测试的方法，包括驱动电流为0a～2.4±0.1a、10hz正弦变化时，对进油计量阀开关性能测试，其步骤为：

1)、如图8所示，第一数据采集卡的4个模拟电压输出通道均产生频率为400hz，占空比幅值0％～76％按10hz正弦变化的pwm信号，4个模拟电压输出通道记为ao0、ao1、ao2、和ao3，ao0对应信号channel1对应进油计量阀8～11，ao1对应信号channel2对应进油计量阀12～15，ao2对应信号channel3对应进油计量阀37～40，ao3对应信号channel4对应进油计量阀41～44，其中channel1和channel3相位相同、channel2和channel4相位相同、channel1和channel2相位相差180°，霍尔式电流传感器测得实际电流，如附图9所示，只显示了channel1和channel2所示的实际电流，经过滑动滤波后得到等效电流，如图10所示。

2)、开启齿轮式油泵2和53，调节第一溢流阀4、51和第二溢流阀24、27，使得进油计量阀的进口压力为8±0.2bar，即第一压力传感器6和49的值为8±0.2bar；出口压力为2±0.2bar，即第二压力传感器25和45的值为2±0.2bar；待各处压力稳定后开始计数，驱动电流信号的一个正弦变化周期记为一次，总计运行一千四百万次，并对比测试前后每个油计量阀性能的变化趋势。

实施例四：

基于共轨泵进油计量阀可靠性测试装置的进行测试的方法，包括驱动电流为1.6a～2.0a、100hz正弦变化时，对进油计量阀加速可靠性测试，其步骤为：

1)、如图11所示，第一数据采集卡的4个模拟电压输出通道均产生频率为4000hz，占空比幅值44％～76％按100hz正弦变化的pwm信号，4个模拟电压输出通道记为ao0、ao1、ao2、和ao3，ao0对应信号channel1对应进油计量阀8～11，ao1对应信号channel2对应进油计量阀12～15，ao2对应信号channel3对应进油计量阀37～40，ao3对应信号channel4对应进油计量阀41～44，其中channel1和channel3相位相同、channel2和channel4相位相同、channel1和channel2相位相差180°，霍尔式电流传感器测得实际电流，如附图12所示，只显示了channel1和channel2所示的实际电流，经过滑动滤波后得到等效电流，如图13所示。

2)、进行无油测试：开始计数，驱动电流信号的一个正弦变化周期记为一次，总计运行五百四十万次，并对比测试前后每个油计量阀性能的变化趋势。

实施例五：

基于共轨泵进油计量阀可靠性测试装置的进行测试的方法，包括驱动电流为1.6a时，对进油计量阀流量测试，为定电流下的流量测试，其步骤为：

1)、第一数据采集卡的4个模拟电压输出通道均产生频率为400hz，占空比幅值为44％的pwm信号，4个模拟电压输出通道记为ao0、ao1、ao2、和ao3，其中，ao0和ao2通道输出的pwm信号相位相同、ao1和ao3通道输出的pwm信号相位相同，ao0和ao1通道输出的pwm信号相位相差180°；

2)、开启齿轮式油泵2和53，调节第一溢流阀4、51和第二溢流阀24、47，使得进油计量阀的进口压力为4±0.2bar，即第一压力传感器6和49的值为4±0.2bar；出口压力为2±0.2bar，即第二压力传感器25和45的值为2±0.2bar；出口压力为2±0.2bar，依次对电动换向阀16～23和29～36通电(哪一路电动换向阀通电就是把这一路进油计量阀的回油经过流量计测量流量)，使各个进油计量阀的出油依次流经流量计28，测量进油计量阀的出口流量，对比流量的变化趋势，判断实施例二、三、四测试过程中进油计量阀是否出现失效，本测试每隔12小时进行一次。

上面结合附图对发明进行了示例性的描述，显然本发明具体的实现并不受上述方式的限值，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其他场合的，均在本发明的保护范围内。