专利名称：单缸喷油泵出油阀升程的测量装置及方法
技术领域：
本发明涉及一种单缸喷油泵出油阀升程的测量技术，具体地说，它涉及一种具有较高供油压力的单缸喷油泵出油阀升程的测量装置及方法。
背景技术：
出油阀是单缸喷油泵的重要组成部件，其阀芯在高压油路中高频往复振跳，出油阀的工作情况直接影响到喷油泵的供油特性，以及喷油器的喷射特性，特别针对目前正在研制的新一代高压单缸喷油泵(最高泵端压力可达600bar甚至更高)，测量出油阀升程的运动规律是对燃油喷射系统进行深入研究的重要技术手段之一。出油阀阀芯在高压油的作用下作高频往复运动，要测量其升程，就需要在相应位置装设某类型的位移传感器，同时应尽量不改变出油阀及相关部件的原始结构及惯量，从而保证喷油泵的供油特性不发生变化。由于位移传感器安装在高压油路中，所以传感器本身需要有足够的耐压能力，同时要解决传感器安装后位移信号引出线的高压密封问题，这样才能保证整个测量方案的可行。目前，可以检索到的有关单缸喷油泵出油阀升程测量的技术方案很少，比较可行的测量方案可以参见洛阳工学院内燃机研究室发表的文章:《喷油泵出油阀升程传感器的研制结果与出油阀的运动规律》(发表于《洛阳工学院学报》，1982年第2期，15-38页)，其方案选用差动变压器式的位移传感器，传感器安装不改变原有的燃油流向，且传感器线性较好、重复性佳。但是，这种出油阀升程传感器只适用于最高200bar的供油压力，而目前的高压单缸喷油泵的泵端压力可达600bar，若采用这种测量方案传感器本身因高压会产生变形而损坏。另外，差动变压器的电感线圈是一次元件，造成油温对传感器的测量精度影响较大，同时传感器芯棒在油路中的往复运动会在一定程度上影响原有的供油特性。
发明内容
本发明的目的是针对现有测量技术的不足，提供一种适用于具有较高供油压力的单缸喷油泵出油阀升程的 测量装置及方法，其可以承受600bar的泵端压力，同时能保持喷油泵原有的供油特性。本发明的目的是通过下述的测量装置和方法来实现的。一种单缸喷油泵出油阀升程测量装置，包括测量部件、信号引出线7、放大器8、数据采集仪9等。其中，测量部件包括磁敏元件4和磁性材料5，磁敏元件4封装在减容体2头部，磁性材料5封装在出油阀阀芯3头部，磁敏元件4可感知磁性材料5即出油阀阀芯3的升程情况；信号引出线7包括漆包线13和多芯屏蔽线12，升程信号经漆包线13过渡输出后由多芯屏蔽线12引出。所述的信号引出线7经由减容体2、出油阀紧座1、夹线套6后引出。所述的信号引出线7中漆包线13和芯线10分别串接而成，其中漆包线13和芯线10的各焊点14之间相互错位。减容体2的侧向设有进油孔。
所述的磁性材料5采用紧固联接的方式固定在出油阀阀芯3头部。出油阀紧座I底部设有螺纹。上述的测量装置测量出油阀升程的量程范围是0_3mm。一种应用于所述测量装置的单缸喷油泵出油阀升程测量方法，包括以下步骤:a、在减容体2头部封装磁敏元件4 ；b、在被测试的出油阀阀芯3头部封装磁性材料5 ；C、将磁敏元件4的输出信号用漆包线13进行过渡输出，再由多芯屏蔽线12引出，其中漆包线13和芯线10的各焊点14之间要求相互错位；d、将引出的多芯屏蔽线12先连接至放大器8放大升程信号，再连接至数据采集仪9采集升程变化的电压数据；e、根据出油阀升程比例系数，将数据采集仪9采集的电压数据转化为具体的升程
量数据；f、所述的出油阀升程比例系数由标定机构得出，其中测量杆16推动出油阀阀芯3作步进运动，步进量由安装在测量杆16尾部的千分表15进行精确测量，磁敏元件4的输出信号经放大器8放大后用数据采集仪9进行采集，从而得出升程量和电压值的比例关系，即出油阀升程比例系数。测量多个周期的出油阀升程量，并取平均值以减小测量误差。本发明具有的优点和有益效果如下:1、测量装置结构简单可靠，安装方便；2、通过合理的结构设计和信号引出线中的过渡连接，形成了良好的耐压能力，测量装置能承受600bar的供油压力；3、测量部件的封装方式基本不改变出油阀、减容体等的原始结构，单缸喷油泵能保持原有的供油特性，测量结果的参考价值较大；4、磁感应的测量方式具有动态响应快的特点，能测得出油阀升程的全过程；5、测量精度高，能达到0.0lmm,且重复性好；6、设有相应的标定机构及标定方法，方便对出油阀升程进行定量分析。
图1是本发明中测量装置的结构示意图。图2是本发明中信号引出线过渡连接的示意图。图3是本发明中标定机构的结构示意图。图4是本发明的测量方法获得的出油阀升程曲线。图中1、出油阀紧座，2、减容体，3、出油阀阀芯，4、磁敏元件，5、磁性材料，6、夹线套，7、信号引出线，8、放大器，9、数据采集仪，10、芯线，11、绝缘层，12、多芯屏蔽线，13、漆包线，14、焊点，15、千分表，16、测量杆，17、螺套。
具体实施例方式下面将结合附图和实施例对本发明作详细说明。本发明是一种单缸喷油泵出油阀升程的测量装置，如图1所示，包括:测量部件、信号引出线7、放大器8、数据采集仪9等。测量部件由磁敏元件4和磁性材料5组成,其中磁敏元件4作为感应元件被封装在减容体2的头部，磁性材料5作为被测元件被封装在出油阀阀芯3的头部；在出油阀偶件工作过程中，出油阀阀芯3带动磁性材料5 —起作往复运动,磁敏元件4处的磁场就会发生相应的周期性变化，根据磁感应原理可以得到出油阀阀芯3和磁性材料5的运动情况，即出油阀升程。信号引出线7包括漆包线13和多芯屏蔽线12，升程信号经漆包线13过渡输出后由多芯屏蔽线12引出。最后，放大器8对升程信号进行放大，并通过数据采集仪9进行试验数据的采集和保存。为了安装测量部件以及弓丨出升程信号，需对减容体2、出油阀阀芯3、出油阀紧座I进行局部的改制。所述的减容体2的头部封装有磁敏元件4，所以将原来的轴向进油改为侧向进油，在减容体2的侧壁上设有两个进油孔，并设计有足够大的进油流通截面，用以满足不同油压、不同油量下的流量要求，从而保持原有的供油特性；由于减容体2的侧向设有进油孔，其内、外腔的油压始终保持一致，从而保证了磁敏元件4始终处于压力平衡状态，不会因高压油作用而造成损坏。所述的出油阀阀芯3采用紧固联接的方式将磁性材料5固定在其头部，其中紧固连接方式可以采用粘接的方式，也可以采用焊接、铆接等不可拆卸的连接方式；由于磁性材料5的体积很小，且材质密度和出油阀阀芯3的差别不大，所以出油阀阀芯3基本保持了原有的运动惯量。为了封装磁敏元件4对减容体2进行了改制，其体积也发生了变化，所述的出油阀紧座I需要改变其内腔容积，来保证总的减压容积不发生改变，从而保持原有的供油特性；出油阀紧座I上还安装有夹线套6，用于延长信号引出线7的封装长度并固定其出线方向。信号引出线7经由减容体2、出油阀紧座1、夹线套6后引出，为了保证足够的耐压能力，所述的信号引出线7中要用漆包线13进行过渡连接。如图2所示，多芯屏蔽线12由芯线10、绝缘层11和屏蔽层组成，磁敏元件4至多芯屏蔽线12的信号输出和电源输入要将漆包线13分别串接其中，本实施例中漆包线13的长度为20_左右，连接方式可以采用焊接的方式，其中漆包线13和芯线10的焊点14之间要相互错位，以防止相互间发生短路。芯线10的绝缘层11是尼龙材质，在高压作用时有较大的压缩量，而漆包线13基本没有压缩量，采用这种过渡连接的方式可以提高信号引出线7封装后的粘结强度，保证600bar的密封能力。出油阀紧座I的底部即安装出油阀偶件的一端设有螺纹，可用于连接相应的标定机构，便于对出油阀升程进行定量测量。如图3所示，所述的标定机构主要由千分表15、测量杆16、螺套17组成，其中螺套17锁紧在出油阀紧座I的底部，测量杆16和螺套17通过细牙螺纹连接，在螺套17的导向作用下测量杆16推动出油阀阀芯3作步进运动，步进量由安装在测量杆16尾部的千分表15进行精确测量，本实施例中步进量为0.01mm，标定量程为3mm ;磁敏元件4的输出信号经放大器8放大后用数据采集仪9进行采集，所有标定数据经计算后可得出出油阀升程的比例系数，同时可得出整个测量装置的精度、线性度、重复性等指标。上述的测量装置对出油阀升程测量的量程范围是0-3mm，测量精度是0.01mm。一种应用于所述测量装置的单缸喷油泵出油阀升程测量方法，主要包括以下步骤:a、在减容体2头部封装磁敏元件4,作为测量部件中的感应元件；
b、在出油阀阀芯3头部封装磁性材料5，作为测量部件中的被测元件；C、将磁敏元件4的输出信号用漆包线13进行过渡输出，再由多芯屏蔽线12引出，其中漆包线13和芯线10的各焊点14之间要求相互错位，避免发生短路的情况；d、将引出的多芯屏蔽线12先连接至放大器8放大升程信号，便于信号传输和采集，再连接至数据采集仪9采集升程变化的电压数据；e、根据出油阀升程比例系数，将数据采集仪9采集的电压数据转化为具体的升程量数据，方便进行相关的定量分析；f、所述的出油阀升程比例系数由标定机构得出，其中测量杆16推动出油阀阀芯3作步进运动，步进量由安装在测量杆16尾部的千分表15进行精确测量，磁敏元件4的输出信号经放大器8放大后用数据采集仪9进行采集，从而得出升程量和电压值的比例关系，即出油阀升程比例系数。测量多个周期的出油阀升程量，并取平均值以减小测量误差，同时可以分析出油阀升程量的一致性情况。另外，可同时采集出油阀升程信号和油泵试验台的转角信号，测量出油阀升程零点及峰值的相位角，同样也可以分析多个周期内该相位角的变化情况。图4是本发明的测量方法在试验过程中记录的出油阀升程曲线。从曲线中可以看出，该出油阀升程为1.9_，与实际情况相符，测量结果真实可信。
权利要求
1.一种单缸喷油泵出油阀升程测量装置，包括测量部件、信号引出线(7)、放大器(8)、数据采集仪(9)等，其特征在于:所述的测量部件包括磁敏元件(4)和磁性材料(5)，磁敏元件(4)封装在减容体(2)头部，磁性材料(5)封装在出油阀阀芯(3)头部，磁敏元件(4)可感知磁性材料(5)即出油阀阀芯(3)的升程情况；所述的信号引出线(7)包括漆包线(13)和多芯屏蔽线(12)，升程信号经漆包线(13)过渡输出后由多芯屏蔽线(12)引出。
2.根据权利要求1所述的单缸喷油泵出油阀升程测量装置，其特征是:所述的信号引出线(7)经由减容体(2)、出油阀紧座(I)、夹线套(6)后引出。
3.根据权利要求1所述的单缸喷油泵出油阀升程测量装置，其特征是:所述的信号引出线(7)中漆包线(13)和芯线(10)分别串接而成，其中漆包线(13)和芯线(10)的各焊点(14)之间相互错位。
4.根据权利要求1所述的单缸喷油泵出油阀升程测量装置，其特征是:减容体(2)的侧向设有进油孔。
5.根据权利要求1所述的单缸喷油泵出油阀升程测量装置，其特征是:所述的磁性材料(5)采用紧固联接的方式固定在出油阀阀芯(3)头部。
6.根据权利要求2所述的单缸喷油泵出油阀升程测量装置，其特征是:出油阀紧座(I)底部设有螺纹。
7.根据权利要求1所述的单缸喷油泵出油阀升程测量装置，其特征是:上述的测量装置测量出油阀升程的量程范围是0-3mm。
8.一种应用于权力要求I所述测量装置的单缸喷油泵出油阀升程测量方法，包括以下步骤: a、在减容体(2)头部封装磁敏元件(4)； b、在被测试的出油阀阀芯(3)头部封装磁性材料(5)； C、将磁敏元件(4)的输出信号用漆包线(13)进行过渡输出，再由多芯屏蔽线(12)引出，其中漆包线(13)和芯线(10)的各焊点(14)之间要求相互错位； d、将引出的多芯屏蔽线(12)先连接至放大器(8)放大升程信号，再连接至数据采集仪(9)采集升程变化的电压数据； e、根据出油阀升程比例系数，将数据采集仪(9)采集的电压数据转化为具体的升程量数据； f、所述的出油阀升程比例系数由标定机构得出，其中测量杆(16)推动出油阀阀芯(3)作步进运动，步进量由安装在测量杆(16)尾部的千分表(15)进行精确测量，磁敏元件(4)的输出信号经放大器(8)放大后用数据采集仪(9)进行采集，从而得出升程量和电压值的比例关系，即出油阀升程比例系数。
9.根据权利要求8所述的单缸喷油泵出油阀升程测量方法，其特征在于:测量多个周期的出油阀升程量，并取平均值以减小测量误差。
全文摘要
本发明公开了一种单缸喷油泵出油阀升程的测量装置及方法。测量装置包括磁敏元件、磁性材料、信号引出线、放大器、数据采集仪。测量方法包括在减容体头部封装磁敏元件，在出油阀阀芯头部封装磁性材料；磁敏元件将感应到的升程信号先用漆包线进行过渡输出，再由多芯屏蔽线引出至放大器和数据采集仪；根据标定机构得出的升程比例系数，得出最终的升程量数据。本发明通过合理的结构设计和信号引出线中的过渡连接，能承受600bar的供油压力；结构简单可靠，安装方便，并能保持单缸喷油泵原有的供油特性；动态响应快，能测得完整的升程过程，测量精度高；设有相应的标定机构，方便进行定量分析。
文档编号G01M13/00GK103162948SQ20111044352
公开日2013年6月19日 申请日期2011年12月19日 优先权日2011年12月19日
发明者朱庆秋, 殷松森, 居钰生, 陈光利, 董文武, 华弢, 骆聪 申请人:中国第一汽车股份有限公司无锡油泵油嘴研究所