专利名称：汽车机油泵压力波动的自动测试方法
技术领域：
本发明涉及的是一种压力的测试方法，具体地说，是一种汽车机油泵压力波动的自动测试方法。属于测试技术领域。
背景技术：
汽车机油泵是发动机的关键部件，它的作用是使机油压力升高并保持一定的油压，向各运动摩擦表面强制供油，使发动机得到可靠的润滑，其性能的好坏直接影响发动机的运行。汽车机油泵包括常用的外啮合渐开线齿轮泵和内啮合摆线齿轮泵及其它容积式机油泵。特别是对于外啮合渐开线齿轮泵，由于其结构的原因，压力波动明显，会引起较大噪音和工作性能下降。压力波动是机油泵工作性能的重要指标，但由于压力波动信号频率较高，特别是对于高转速机油泵而言，测量起来非常不便，一直以来对于机油泵综合性能测试中的压力波动项目缺少有效的测量方法，甚至在JB/T8886《内燃机机油泵试验方法》中未将压力波动测试项目纳入其中。而在国外，许多国家的机油泵试验方法中都对压力波动测试项目做出了明确和严格的规定。随着现代计算机技术的飞速发展和广泛应用，各种数据采集系统被广泛地应用到生产、监测、检验等各个领域，如工业现场数据采集、雷达回波信号数据采集，以及海洋波高和潮位信号采集等。数据采集板卡是硬件系统中决定数据采集速度的关键性器件，它将经过前端处理的传感信号转化为计算机信号，并为计算机所接收，可用于信号的快速采集。
经对现有技术文献的检索发现，在凌轩撰写的《计算机辅助测试高压泵实验台系统及其特性数字仿真研究》(中国学位论文全文数据库，2003年5月)一文中，其测试方式是传感器的微小信号输出经放大器放大，然后进入A/D转换，经RS-485/RS232串行口输入计算机。其不足之处是由于串行通讯速度“瓶颈”的存在，采样周期被限制在几十毫秒到1秒之间，无法满足对高转速机油泵压力波动特性测量的需求。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提出一种汽车机油泵压力波动的自动测试方法，使其实现高转速汽车机油泵压力瞬间变化的测量，并大大提高系统的测试精度。
本发明是通过以下技术方案来实现的，本发明的具体步骤如下1、运行机油泵综合性能测试台达到压力波动特性试验要求。
2、待计算机接收开始采集信号后，数据采集板卡采集数据开始，自动采集压力传感器的瞬时读数，直至采集时间结束。
3、计算机将内存中的数据存入数据库文件，根据采集到的数据分析机油泵压力波动的波动频率、泵出压力的最大值和最小值，绘制压力波动特性试验曲线图。
所述的压力波动特性试验要求，是指机油泵综合性能测试台油箱温度为常温，机油泵泵出压力为额定工作压力，机油泵转速达到标定转速。
所述的数据采集板卡采集数据的过程为首先将板卡驱动程序加载到内存，对板卡进行初始化，使板卡作好I/O的准备工作。然后，计算机系统根据采集数据的需求对输入端口数量、输入增益值、采样频率、采集时间、采样模式参数进行设置。在参数设置好后便可以开始模拟量的输入，经A/D转换后，板卡采用双缓存技术存储数据。最后结束模拟量的输入，关闭设备。
所述的双缓存技术，是指FIFO缓存器被分为两个相同的半区，采集到的数据首先被存放到其中一块半区，而在另一个线程中运行的函数循环检查着FIFO缓存器的状态，待该半区被填满后，计算机系统产生一个硬件中断使得新采集到的数据转而被存放到另外一块半区中去，同时将被填满半区中的数据转移到在内存中开辟的连续中转缓存区中，再检查采集时间是否已达到设定值，如此往复直至采集时间结束。
所述的压力波动特性试验曲线图，是指以机油泵从采集开始时刻转过的角位移为横坐标，以泵出压力值为纵坐标，所绘制的曲线图。
本发明的工作原理如下
1、压力波动数据采集频率的确定汽车机油泵中的外啮合渐开线齿轮泵的结构和工艺，在各类液压泵中是最简单的，因而在价格、可靠性、寿命、抗污染和自吸能力上都占优势，但流量脉动和困油现象引发压力波动造成振动和噪声的问题却普遍存在。外啮合渐开线齿轮泵的瞬时流量脉动是由于齿轮啮合原理本身造成的，当一对外啮合齿轮啮合时，齿轮泵瞬时流量q为 (1)n——齿轮泵转速；B——齿轮齿宽；Rc——齿轮齿顶圆半径；R——齿轮节圆半径；Rf——齿轮基圆半径；——齿轮转角。
外啮合渐开线齿轮泵的困油现象是由于齿轮传动时顶隙和侧隙密封空间的大小变化，造成被困油液的压力发生急剧变化所引起的，所以困油的体积正好等于齿槽体积和轮齿有效齿高部分的体积之差V，则困油引起的流量变化q′为q′＝2nVz(2)z——齿轮齿数。
由于流量变化将引起同步压力变化，所以从公式(1)和公式(2)可以推断出机油泵的压力变化频率与机油泵试验转速成正比，因此压力波动数据采集频率≥5n/3。而现在机油泵的标定转速可接近5000r/min，为了准确表示出高转速下机油泵的工作压力的瞬间变化，必须采用数据采集板卡来采集机油泵压力变化。
2、双缓存技术提高数据采集速度双缓存技术的采用大大减少了硬件中断的次数，保证了数据采集的连续性，使得数据采集得以高速的进行。
本发明的有益效果是将压力波动测试机油泵的转速从1000r/min以下提高到10000r/min以上，实现了高转速汽车机油泵压力波动的自动化测试，而且大大提高了测试的精度。
图1为压力波动特性试验曲线图具体实施方式
实施例本实施例在自主研发的JD-001型“机油泵综合性能智能测试台”上进行，被测的机油泵为一汽集团富奥零部件公司制泵分公司生产的“CA488”型汽车机油泵。
表1 汽车机油泵压力波动自动测试系统配置
1、机油泵综合性能测试台调整机油泵泵出压力达到0.3±0.005MPa(“CA488”型汽车机油泵的额定工作压力为0.3MPa，系统误差为±0.005MPa)，转速达到2500±5r/min(“CA488”型汽车机油泵的标定转速为2500r/min，系统误差为±5r/min)，达到压力波动特性试验的要求。
2、通过工控组态软件发出压力波动数据采集指令后，计算机系统自动将数据采集板卡的采集频率设定为10kHz，测量范围设定±5V(压力传感器输出电流信号4～20mA转换为电压信号1～5V)，采集时间为8秒钟。压力传感器输出信号经A/D转换后，依据双缓存技术原理，以数字信号的形式自动存入计算机开辟的存储内存。
3、采集的数据被存放入Access数据库文件，经对机油泵压力波动频率和泵出压力的最大最小值进行分析后，显示所得到的结果并绘制压力波动曲线图。图1显示了“CA488”型汽车机油泵的压力波动特性试验曲线图和分析结果。
该方法实现了标定转速为2500r/min的汽车机油泵压力波动数据快速采集，采样周期达到了0.01ms，较串行通讯方法提高了100倍，经比较达到了德国实验室同类试验的测试效果。
权利要求
1.一种汽车机油泵压力波动的自动测试方法，其特征在于，具体步骤如下1)运行机油泵综合性能测试台达到压力波动特性试验要求；2)待计算机接收开始采集信号后，数据采集板卡采集数据开始，自动采集压力传感器的瞬时读数，直至采集时间结束；3)计算机将内存中的数据存入数据库文件，根据采集到的数据分析机油泵压力波动的波动频率、泵出压力的最大值和最小值，绘制压力波动特性试验曲线图。
2.根据权利要求1所述的汽车机油泵压力波动的自动测试方法，其特征是，所述的压力波动特性试验要求，是指机油泵综合性能测试台油箱温度为常温，机油泵泵出压力为额定工作压力，机油泵转速达到标定转速。
3.根据权利要求1所述的汽车机油泵压力波动的自动测试方法，其特征是，所述的数据采集板卡采集数据，其方法为首先将板卡驱动程序加载到内存，对板卡进行初始化，使板卡作好I/O的准备工作，然后计算机系统根据采集数据的需求对输入端口数量、输入增益值、采样频率、采集时间、采样模式参数进行设置，在参数设置好后便可以开始模拟量的输入，经A/D转换后，板卡采用双缓存技术存储数据，最后结束模拟量的输入，关闭设备。
4.根据权利要求1所述的汽车机油泵压力波动的自动测试方法，其特征是，所述的双缓存技术，是指FIFO缓存器被分为两个相同的半区，采集到的数据首先被存放到其中一块半区，而在另一个线程中运行的函数循环检查着FIFO缓存器的状态，待该半区被填满后，计算机系统产生一个硬件中断使得新采集到的数据转而被存放到另外一块半区中去，同时将被填满半区中的数据转移到在内存中开辟的连续中转缓存区中，再检查采集时间是否已达到设定值，如此往复直至采集时间结束。
全文摘要
一种属于测试技术领域的汽车机油泵压力波动的自动测试方法，本发明的具体步骤如下1)运行机油泵综合性能测试台达到压力波动特性试验要求；2)待计算机接收开始采集信号后，数据采集板卡采集数据开始，自动采集压力传感器的瞬时读数，直至采集时间结束；3)计算机将内存中的数据存入数据库文件，根据采集到的数据分析机油泵压力波动的波动频率、泵出压力的最大值和最小值，绘制压力波动特性试验曲线图。本发明将压力波动测试机油泵的转速从1000r/min以下提高到10000r/min以上，实现了高转速汽车机油泵压力波动的自动化测试，而且大大提高了测试的精度。
文档编号G01M99/00GK1664369SQ20051002457
公开日2005年9月7日 申请日期2005年3月24日 优先权日2005年3月24日
发明者许黎明, 阮桢, 胡德金, 王海峰, 时轮, 马春翔, 郭常宁, 姚晓栋 申请人:上海交通大学