商用车气压后桥模块总成特性测试系统及方法与流程

本发明涉及汽车零部件测试技术领域，具体是商用车气压后桥模块总成特性测试系统及方法。

背景技术：

近年来，汽车防抱死制动系统在挂车及半挂车上得到了广泛的应用，传统的气压制动防抱死系统(abs系统)存在体积大、空间利用率低和易出现漏气情况的缺点。气压后桥模块总成同时包含了继动阀和abs气压电磁调节器的功能，而且降低了零部件体积，提高了制动响应速度，减少了管路连接，像气压后桥模块总成这样的集成阀已经在气制动系统中广泛使用。为真实反映出气压后桥模块总成的各个功能特性，设计一套针对于商用车气压后桥模块总成特性的测试方法十分有意义。

目前，针对于继动阀国家颁布有汽车行业标准qc/t35-2015《汽车与挂车气压控制装置性能要求及台架试验方法》，针对于气压abs电磁调节器颁布有汽车行业标准qc/t1006-2015《汽车防抱制动系统气压电磁调节器性能要求及台架试验方法》，其中具体规定了试验设备要求、试验项目、试验条件和性能评价指标。但针对于像商用车气压后桥模块总成一类的集成阀没有做出具体的要求，测试条件、测试项目以及评价指标等都没有具体的规范，由此可见气压后桥模块总成测试技术还不完善。

另外，现在商用车气制动阀类的检测设备多以满足常规检测需求为主，并不具备动态的检测能力，不能完成对像有abs参与制动过程中的高频动态测试。

技术实现要素：

本发明的目的是解决现有技术中存在的问题。

为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，商用车气压后桥模块总成特性测试系统，主要包括气动系统、测控系统和上位机。

所述气动系统模拟气压后桥模块总成的气压环境。

所述气动系统主要包括气源、气源三联件、储气筒i、电磁换向阀、电气比例阀、储气筒ii、样件、储气筒iii、手动调压阀和储气筒iv。

所述气源、气源三联件、储气筒i、电磁换向阀、电气比例阀、储气筒ii、样件和储气筒iii通过气管依次连接。

所述储气筒i、手动调压阀、储气筒iv和样件通过气管依次连接。

所述气源通过气源三联件向储气筒i输送气体。

所述储气筒i通过电磁换向阀和电气比例阀向储气筒ii输送气体。

所述储气筒i通过手动调压阀向储气筒iv输送气体。

所述电磁换向阀接收数/模转换芯片的数字电压脉冲信号i，从而控制储气筒i输送气体的方向、流量和速度。

所述电气比例阀接收继电器的脉冲电压信号ii，从而控制储气筒i输送气体的流量和速度。

所述储气筒ii向样件输送气体。

所述储气筒iv向样件输送气体。

所述样件向储气筒iii排放气体。

所述样件的进气阀根据脉冲电压信号iii控制接收气体的流量和速度。

所述样件的出气阀根据脉冲电压信号iv控制排放气体的流量和速度。

所述样件为气压后桥模块总成。

所述测控系统测量气压后桥模块总成的特性。

所述测控系统主要包括晶振电路、复位电路、单片机、数/模转换芯片、继电器驱动芯片、继电器、进气继电器、排气继电器、气压传感器和数据采集装置

所述晶振电路为单片机提供时钟信号，从而驱动单片机向数/模转换芯片发送模拟电压脉冲信号i，向继电器驱动芯片发送驱动信号。

所述复位电路对单片机进行复位。

所述数/模转换芯片将模拟电压脉冲信号i转换为数字电压脉冲信号i，并发送给电磁换向阀。

所述继电器驱动芯片驱动继电器向电气比例阀传送脉冲电压信号ii。

所述继电器驱动芯片驱动进气继电器向样件和数据采集装置传送脉冲电压信号iii。

所述继电器驱动芯片驱动排气继电器向样件和数据采集装置传送脉冲电压信号iv。

所述气压传感器监测样件排放气体的气压信号，并传送至数据采集装置。

所述数据采集装置将气压信号、脉冲电压信号iii和脉冲电压信号iv传送至上位机。

所述上位机对气压信号、脉冲电压信号iii和脉冲电压信号iv进行处理，得到气压后桥模块总成特性，即气压和时间的关系曲线。

使用商用车气压后桥模块总成特性测试系统的方法，主要包括以下步骤：

1)搭建商用车气压后桥模块总成特性测试系统。

2)晶振电路为单片机提供时钟信号，从而驱动单片机向数/模转换芯片发送模拟电压脉冲信号i，向继电器驱动芯片发送驱动信号。

3)数/模转换芯片将模拟电压脉冲信号i转换为数字电压脉冲信号i，并发送给电磁换向阀。

4)继电器驱动芯片驱动继电器向电气比例阀传送脉冲电压信号ii。

所述继电器驱动芯片驱动进气继电器向样件和数据采集装置传送脉冲电压信号iii。

所述继电器驱动芯片驱动排气继电器向样件和数据采集装置传送脉冲电压信号iv。

5)气源通过气源三联件向储气筒i输送气体。

电气比例阀根据脉冲电压信号ii控制储气筒i输送气体的流量和速度。

电磁换向阀接收数/模转换芯片的数字电压脉冲信号i，从而控制储气筒i输送气体的方向、流量和速度。

6)样件根据脉冲电压信号iii控制接收气体的流量和速度。

样件根据脉冲电压信号iv控制排放气体的流量和速度。

7)气压传感器监测样件的气压信号，并传送至数据采集装置。

8)数据采集装置将气压信号、脉冲电压信号iii和脉冲电压信号iv传送至上位机。

9)上位机对气压信号、脉冲电压信号iii和脉冲电压信号iv进行处理，得到气压后桥模块总成特性，即气压和时间的关系曲线。

本发明的技术效果是毋庸置疑的。本发明提供了商用车气压后桥模块总成特性测试系统及方法，主要以气压后桥模块总成的静特性、动特性、响应特性以及调节功能为主要测试内容。本发明可以根据具体试验要求设置不同的试验气压，下位机硬件控制系统可以设置气压后桥模块总成在有abs参与制动过程中的升压阶梯数量、降压阶梯数量以及进气电磁阀和排气电磁阀的通断电时间；于此同时，本发明可以模拟气压后桥模块总成常规制动和有abs系统持续工作两种工作模式，另外数据采集装置能精准实时地记录试验气压、进排气电磁阀脉冲电压与时间的关系曲线。

附图说明

图1为测试系统总体框图；

图2为气动部分设计图；

图3为usb2828引脚图；

图4为气动系统和测控系统硬件控制系统电路图；

图5为数据采集流程图；

图6为系统示意图；

图中：上位机3、气源101、气源三联件102、储气筒i103、电磁换向阀104、电气比例阀105、储气筒ii106、样件107、储气筒iii108、手动调压阀109、储气筒iv110、晶振电路201、复位电路202、单片机203、数/模转换芯片204、继电器驱动芯片205、继电器206、进气继电器207、排气继电器208、气压传感器209和数据采集装置210。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围内。

实施例1：

参见图1至图6，商用车气压后桥模块总成特性测试系统，主要包括气动系统、测控系统和上位机3。

所述气动系统模拟气压后桥模块总成的气压环境。

所述气动系统主要包括气源101、气源三联件102、储气筒i103、电磁换向阀104、电气比例阀105、储气筒ii106、样件107、储气筒iii108、手动调压阀109和储气筒iv110。

在常规制动过程中，根据qc/t35-2015《汽车与挂车气压控制装置性能要求及台架试验方法》中的相应要求，一个测试气路中辅助管路的总容积小于0.15l，试验中选用内径为12mm的制动软管。在有abs介入的制动过程中，根据qc/t1006-2015《汽车防抱制动系统气压电磁调节器性能要求及台架试验方法》中的具体规定，样件出气口到1l储气罐之间、换向阀到样件进气口之间，应分别用φ12×1.5、长500mm的气压制动软管进行联接，换向阀的公称内径为φ10mm，未标识的连接管路公称内径为φ12mm、长度应不超过300mm。

所述气源101、气源三联件102、储气筒i103、电磁换向阀104、电气比例阀105、储气筒ii106、样件107和储气筒iii108通过气管依次连接。

所述储气筒i103、手动调压阀109、储气筒iv110和样件107通过气管依次连接。

所述气源101通过气源三联件102向储气筒i103输送气体。

所述储气筒i103通过电磁换向阀104和电气比例阀105向储气筒ii106输送气体。储气筒i为40l。

所述储气筒i103通过手动调压阀109向储气筒iv110输送气体。

所述电磁换向阀104接收数/模转换芯片205的数字电压脉冲信号i，从而控制储气筒i103输送气体的方向、流量和速度。

所述电气比例阀105接收继电器208的脉冲电压信号ii，从而控制储气筒i103输送气体的流量和速度。

所述储气筒ii106向样件107输送气体。储气筒ii为10l。

所述储气筒iv210向样件107输送气体。储气筒iv为10l。

所述样件107向储气筒iii108排放气体。储气筒iii为10l。

所述样件107的进气阀根据脉冲电压信号iii控制接收气体的流量和速度。

所述样件107的出气阀根据脉冲电压信号iv控制排放气体的流量和速度。

所述样件107为气压后桥模块总成。

所述测控系统测量气压后桥模块总成的特性。

所述测控系统主要包括晶振电路201、复位电路202、单片机203、数/模转换芯片204、继电器驱动芯片205、继电器206、进气继电器207、排气继电器208、气压传感器209和数据采集装置210。

气压传感器选用电源±12v、量程0～1600kpa、精度0.3％fs、输出0～5v标准电压信号的stz1-1型压力变送器；电气比例阀选用最高供给压力1.0mpa、输入信号dc0～5v的itv305型电气比例阀；下位机系统其选用atmel公司的at89c52单片机作为核心处理器，选用ly-51s单片机开发板进行外围电路扩展；阿尔泰usb2828数据采集卡作为测试系统的数据采集模块，上位机应用labview2014编程环境进行数据分析与处理。

at89c52单片机使用的电源为dc5v，其中电源正极接40引脚，电源负极(地)接20引脚。晶振电路采用12mhz晶振，起振电容采用30pf的瓷片电容，分别接单片机的18引脚、19引脚。复位电路由10uf电解电容和10k电阻组成，接单片机的9引脚。ea引脚接电源正极，p0口为开路输出，作为输出使用时需加上拉电阻，阻值一般为采用1k。

电磁阀换向及脉冲电压驱动电路是实现总成输入气路电磁阀换向和模拟输出abs脉冲电压信号的电路系统，主要由uln2003、继电器km和ssr固态继电器组成。其中，uln2003的9引脚接+5v电源，8引脚接负极(地)，1引脚、2引脚、3引脚、4引脚、5引脚分别接单片机的39引脚、38引脚、37引脚、36引脚、35引脚。控制用继电器用于控制电磁换向阀，ssr固态继电器用于控制气压后桥模块总成进、排气电磁阀。

电气比例阀驱动电路主要作用是将下位机最小系统电路输出的数字信号转换为模拟信号，核心是pcf8591数模转换芯片，pcf8591的1～8引脚都接负极(地)，14、16引脚接+5v电源，12、13引脚接负极(地)，9、10引脚接单片机的22、21引脚，15引脚作为模拟量输入直接接入电气比例阀。

usb2828数据采集卡主要采集气压后桥模块总成进、排气电磁阀的脉冲电压信号和输出的气压信号。调节跳线器jp3、jp4、jp5，选择ad模拟信号输入接地方式为单端输入方式；调节跳线器jp1、jp2，选择ad模拟信号输入量程±5v。气压后桥模块总成的进、排气电磁阀的脉冲电压信号分别接入usb2828数据采集卡的19、37、18、36引脚，输出的气压信号接入usb2828数据采集卡的17引脚，负极(地)线统一接入模拟地29引脚。

所述晶振电路201为单片机202提供时钟信号，从而驱动单片机202向数/模转换芯片205发送模拟电压脉冲信号i，向继电器驱动芯片205发送驱动信号。

所述复位电路202对单片机203进行复位。

所述数/模转换芯片204将模拟电压脉冲信号i转换为数字电压脉冲信号i，并发送给电磁换向阀104。

所述继电器驱动芯片205驱动继电器206向电气比例阀105传送脉冲电压信号ii。

所述继电器驱动芯片205驱动进气继电器207向样件107和数据采集装置210传送脉冲电压信号iii。

所述继电器驱动芯片205驱动排气继电器208向样件107和数据采集装置210传送脉冲电压信号iv。

所述气压传感器209监测样件107排放气体的气压信号，并传送至数据采集装置210。

所述数据采集装置210将气压信号、脉冲电压信号iii和脉冲电压信号iv传送至上位机3。

所述上位机3对气压信号、脉冲电压信号iii和脉冲电压信号iv进行处理，得到气压后桥模块总成特性，即气压和时间的关系曲线。

实施例2：

使用商用车气压后桥模块总成特性测试系统的方法，主要包括以下步骤：

1)搭建商用车气压后桥模块总成特性测试系统。

2)晶振电路201为单片机202提供时钟信号，从而驱动单片机202向数/模转换芯片205发送模拟电压脉冲信号i，向继电器驱动芯片205发送驱动信号。

3)数/模转换芯片204将模拟电压脉冲信号i转换为数字电压脉冲信号i，并发送给电磁换向阀104。

4)继电器驱动芯片205驱动继电器206向电气比例阀105传送脉冲电压信号ii。

所述继电器驱动芯片205驱动进气继电器207向样件107和数据采集装置210传送脉冲电压信号iii。

所述继电器驱动芯片205驱动排气继电器208向样件107和数据采集装置210传送脉冲电压信号iv。

5)气源通过气源三联件102向储气筒i103输送气体。

6)样件107根据脉冲电压信号iii控制接收气体的流量和速度。

样件107根据脉冲电压信号iv控制排放气体的流量和速度。

7)气压传感器209监测样件107的气压信号，并传送至数据采集装置210。

8)数据采集装置210将气压信号、脉冲电压信号iii和脉冲电压信号iv传送至上位机3。

9)上位机3对气压信号、脉冲电压信号iii和脉冲电压信号iv进行处理，得到气压后桥模块总成特性，即气压和时间的关系曲线。

测试气压后桥模块总成静态特性：调节手动调压阀109，使样件进气口气压稳定在额定工作压力，打开电磁换向阀104，调节电气比例阀105，使控制口输入气压从零缓慢升压至额定工作压力，记录输出口气压随控制口气压变化的关系曲线；

测试气压后桥模块总成动态特性：将样件107的输出口的气压传感器209连入数据采集装置。调节手动调压阀109使样件进气口气压稳定在额定工作压力，打开电磁换向阀104，调节电气比例阀105，使控制口气压以大于2mpa/s的速率上升，稳压1min后，使控制口气压以大于2mpa/s的速率下降，记录输出口气压随时间变化的关系曲线。

测试气压后桥模块总成响应特性：从样件107进气口充气至额定工作压力，并将样件107与下位机硬件控制系统相连，操作控制器，使气压后桥模块总成以“降压状态(t1＝500ms)→保压状态(t2＝100ms)→升压状态(t3＝500ms)”的模式进行工作，一共动作5次，并记录最后一次动作过程中样件输出口气压值和时间的关系曲线。

测试气压后桥模块总成调节功能：从样件107进气口充气至额定工作压力，并将样件107与下位机硬件控制系统相连，操作控制器，使气压后桥模块总成以“降压状态(t1＝500ms)→保压状态(t2＝100ms)→12次阶梯升压(每个阶梯的升压时间为12ms、保压时间为100ms)→升压状态(t3＝400ms)→7次阶梯降压(每个阶梯的降压时间为22ms、保压时间为100ms)→降压状态(t4＝500ms)→保压状态(t5＝100ms)→升压状态(t6＝500ms)”的模式进行工作，同时记录样件输出口气压和时间的关系曲线。