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专利号: 2020106854025
申请人: 南通职业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 燃烧发动机;热气或燃烧生成物的发动机装置
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种共轨泵进油计量阀性能测试装置,其特征在于:包括盛有校准油的第一油箱T1和第二油箱T2,齿轮式油泵(24)从第二油箱T2中吸油,依次经过第一粗过滤滤器(23)、第一精滤过滤器(25)、第一热交换器(26)和第二热交换器(27)送至第一油箱T1中;

柱塞式油泵(2)从第一油箱T1中吸油,经过第二粗滤过滤器(1)和第二精滤过滤器(3)送至比例伺服阀(9)的P口,柱塞式油泵(2)的转速由工控机(31)通过RS-485通讯口(35)和变频器(36)通讯来调节;柱塞式油泵(2)的出口压力由第一节流阀(5)调节,并由蓄能器(6)加以稳定;柱塞式油泵(2)的最高出口压力由第一溢流阀(4)控制;

所述比例伺服阀(9)的A口堵死,T口和Y口均与第二油箱T2连通,B口的一路与第一气动三通球阀(11)进口的连通,另一路经第三节流阀(10)回至第二油箱T2;第一气动三通球阀(11)的一个出口通过齿轮流量计(12)与第二气动三通球阀(14)的第一入口连通,另一个出口通过活塞式流量计(13)与第二气动三通球阀(14)的第二入口连通,第二气动三通球阀(14)的出口通过油管与阀块(17)的进口连通;

所述阀块(17)上装有进油计量阀、进口压力传感器(15)、进口温度传感器(16)、第一出口压力传感器(18)和第二出口压力传感器(19),阀块(17)的出口通过油管与第三气动三通球阀(20)的进口连通;第三气动三通球阀(20)一路出口通过第二节流阀(21)与第二油箱T2连通,另一路出口通过第二溢流阀(22)与第二油箱T2连通;

所述进油计量阀(40)、进口压力传感器(15)、进口温度传感器(16)、第一出口压力传感器(18)和第二出口压力传感器(19)均与工控机(31)电连接。

2.根据权利要求1所述的共轨泵进油计量阀性能测试装置,其特征在于:所述阀块(17)通过螺栓安装在底板上,底板上还安装有第一气缸(30)、第二气缸(29)和第三气缸;

所述阀块(17)上开设有进油油管接口(17-1)、出油油管接口(17-2)、第一安装口(17-

7)、第三气缸进气口(17-3)、第三安装口(17-4)、第四安装口(17-5)、第五安装口(17-6)、第六安装口(17-8)和第七安装口(17-9);

所述进油计量阀可拆卸式安装于第一安装口(17-7)中,进口压力传感器(15)安装于第六安装口(17-8)中,进口温度传感器(16)安装在第五安装口(17-6)中,第一出口压力传感器(18)安装于第四安装口(17-5)中,第二出口压力传感器(19)安装于第三安装口(17-4)中;第三气缸安装于第七安装口(17-9)中;

所述第二气动三通球阀(14)的出口通过油管与进油油管接口(17-1)连通,出油油管接口(17-2)通过油管与第三气动三通球阀(20)的进口连通;

进行性能测试前,第一气缸(30)的活塞杆伸张将进油计量阀(40)顶紧,使其与阀块(17)紧密连接,然后第二气缸(29)的活塞杆推动弹簧探针接触进油计量阀插座引脚;测试结束后,第二气缸(29)的活塞杆收缩,弹簧探针与进油计量阀插座脱离,第三气缸将进油计量阀从第七安装口(17-9)中顶出,同时第一气缸(30)的活塞杆收缩。

3.根据权利要求2所述的共轨泵进油计量阀性能测试装置,其特征在于:所述底板上设置有两个导向杆,每个导向杆上均套设有滑套,滑套与顶板固定连接,导向杆与第一气缸(30)的活塞杆平行设置,第一气缸(30)的活塞杆伸长后推动顶板压紧进油计量阀。

4.根据权利要求1-3所述的共轨泵进油计量阀性能测试装置,其特征在于:所述进油计量阀的控制信号由工控机(31)、第一数据采集卡(32)、第二数据采集卡(33)、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(32)的模拟电压输出通道产生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,PWM信号作用于N沟道MOS管来驱动进油计量阀,霍尔式电流传感器套接在进油计量阀回路上,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(32)的模拟电压输入通道作为采集进油计量阀电流信号,将霍尔式电流传感器的电流信号波形按照100ms的时间间隔,计算得到有效值,该有效值作为PID电流调节的过程变量,将PWM占空比作为PID电流调节的操作变量,将目标电流作为PID电流调节的设定值,对进油计量阀驱动电流进行闭环调节。

5.根据权利要求1-4所述的共轨泵进油计量阀性能测试装置,其特征在于:所述比例伺服阀(9)由比例放大器(34)驱动,比例放大器(34)的输入信号由第二数据采集卡(33)的模拟电压输出通道给定,将进口压力传感器(15)和第二出口压力传感器(19)的压力差作为PID压力调节的过程变量,将比例放大器输入信号作为PID压力调节的操作变量,将目标压力差作为PID压力调节的设定值,对进油计量阀进口压力和出口压力的压力差进行闭环调节。

6.根据权利要求1-4所述的共轨泵进油计量阀性能测试装置,其特征在于:所述柱塞式油泵(2)和比例伺服阀(9)之间设置有用于测量油温的温度传感器(7),温度传感器(7)、第一热交换器(26)、和第二热交换器(27)均与工控机(31)电连接,工控机(31)根据温度传感器(7)的测量温度值控制第一热交换器(26)导热油和第二热交换器(27)冷却水的通断。保证柱塞式油泵(2)的出油温度稳定从而实现阀块(17)的进口温度控制。

7.基于权利要求1-6中任一项所述共轨泵进油计量阀性能测试装置进行测量的方法,其特征在于:包括电流-流量特性的测量,其步骤为:步骤一、将被测进油计量阀插入阀块(17)的第一安装口(17-7)中,将第一气动三通球阀(11)和第二气动三通球阀(14)切换到与齿轮流量计(12)形成通路,第一气动三通球阀(11)、第二气动三通球阀(14)和活塞式流量计(13)连接的这一路关闭;所述第三气动三通球阀(20)通过第二溢流阀(22)与第二油箱T2连通;第三气动三通球阀(20)通过第二节流阀(21)与第二油箱T2连通的这一路关闭;第一气缸(30)的活塞杆伸张将进油计量阀顶紧,使其与阀块(17)紧密连接,然后第二气缸(29)的活塞杆推动弹簧探针接触进油计量阀插座引脚;手动调节第一节流阀(5)使柱塞式油泵(2)的出口压力为70bar;

步骤二、通过PID持续自动闭环调节进油计量阀进口压力和出口压力的压力差;首次运行时手动调节第二溢流阀(22),使得进油计量阀出口压力在2~4bar之间,当进油计量阀进口压力和出口压力的压力差值稳定在2±0.1bar范围内,且持续时间达2s,即认为压力差稳定;

步骤三、通过第一数据采集卡(32)的模拟电压输出通道给被进油计量阀连续施加周期为1s的十个PWM占空比阶跃变化信号,以实现进油计量阀连续十次的带油磨合,磨合结束后等待5s;

步骤四、按照PWM占空比斜坡变化或者电流步进的方式,测量进油计量阀驱动电流从小到大(去程)和从大到小(回程)两个过程的电流-流量特性,生成电流-流量特性曲线并保存,判断去程阶段电流-流量特性曲线上所有点对应的流量值是否在上、下限范围内,再判断1000mA、1200mA和1600mA这三个点去程和回程的流量差值是否在上、下限范围内;

步骤五、测量结束后,降低进油计量阀进口压力,柱塞式油泵(2)的转速降为0,第二气缸(29)的活塞杆收缩,弹簧探针与进油计量阀插座脱离,第三气缸将进油计量阀从第七安装口(17-9)中顶出,同时第一气缸(30)的活塞杆收缩。

8.基于权利要求1-6中任一项所述共轨泵进油计量阀性能测试装置进行测量的方法,其特征在于:包括开启和关闭延时时间的测量,其步骤为:步骤一、将被测进油计量阀插入阀块(17)的第一安装口(17-7)中,将第一气动三通球阀(11)和第二气动三通球阀(14)切换到与齿轮流量计(12)形成通路,第一气动三通球阀(11)、第二气动三通球阀(14)和活塞式流量计(13)连接的这一路关闭;所述第三气动三通球阀(20)通过第二节流阀(21)与第二油箱T2连通;第三气动三通球阀(20)通过第二溢流阀(22)与第二油箱T2的这一路关闭;第一气缸(30)的活塞杆伸张将进油计量阀顶紧,使其与阀块(17)紧密连接,然后第二气缸(29)的活塞杆推动弹簧探针接触进油计量阀插座引脚;

手动调节第一节流阀(5)使柱塞式油泵(2)的出口压力为70bar;

步骤二、手动调节比例伺服阀(9)和第二节流阀(21),使进油计量阀进口压力为6±

0.05bar,进油计量阀出口压力为5.5±0.05bar;当进油计量阀进口压力和出口压力在上述范围内持续时间超过0.5s,即认为压力稳定;

步骤三、通过第一数据采集卡(32)的模拟电压输出通道给进油计量阀连续施加周期为

1s的十个PWM占空比阶跃变化信号,以实现进油计量阀连续十次的带油磨合,磨合结束后等待5s;

步骤四、通过第一数据采集卡(32)的模拟电压输出通道给进油计量阀施加一个半周期为5s的占空比阶跃信号,以实现进油计量阀的开启或关闭动作,与此同时连续记录霍尔式电流传感器测得的电流信号波形和第一出口压力传感器(18)的信号波形,并计算电流波形拐点和出口压力的波形拐点的时间差,得到进油计量阀开启或关闭延时时间;

步骤五、测量结束后,手动调节比例伺服阀(9)降低进油计量阀进口压力,柱塞式油泵(2)的转速降为0,第二气缸(29)的活塞杆收缩,弹簧探针与进油计量阀插座脱离,第三气缸将进油计量阀从第七安装口(17-9)中顶出,同时第一气缸(30)的活塞杆收缩。

9.基于权利要求1-6中任一项所述共轨泵进油计量阀性能测试装置进行测量的方法,其特征在于:包括内漏量的测量,其步骤为:

步骤一、将被测进油计量阀插入阀块(17)的第一安装口(17-7)中,将第一气动三通球阀(11)和第二气动三通球阀(14)切换到与齿轮流量计(12)形成通路,第一气动三通球阀(11)、第二气动三通球阀(14)和活塞式流量计(13)连接的这一路关闭;所述第三气动三通球阀(20)通过第二节流阀(21)与第二油箱T2连通;第三气动三通球阀(20)通过第二溢流阀(22)与第二油箱T2的这一路关闭;第一气缸(30)的活塞杆伸张将进油计量阀顶紧,使其与阀块(17)紧密连接,然后第二气缸(29)的活塞杆推动弹簧探针接触进油计量阀插座引脚;

手动调节第一节流阀(5)使柱塞式油泵(2)的出口压力为70bar;

步骤二、通过PID调节进油计量阀的驱动电流至2500mA;手动调节比例伺服阀(9)和第二节流阀(21),使进油计量阀进口压力为6±0.05bar,进油计量阀出口压力为0±0.05bar;

当进油计量阀进口压力和出口压力在上述范围内持续时间超过0.5s后,判断齿轮流量计(12)的流量值是否大于6L/h:

1)、如果是,则内漏量不合格;

2)、否则,将第一气动三通球阀(11)和第二气动三通球阀(14)切换到与活塞式流量计(13)形成通路,第一气动三通球阀(11)、第二气动三通球阀(14)和齿轮流量计(12)连接的这一路关闭,然后在一分钟时间内每隔100ms记录瞬时内漏量值,并计算平均值,如果平均值大于0.192L/h,则内漏量不合格;

步骤三、测量结束后,手动调节调节比例伺服阀(9)降低进油计量阀进口压力,柱塞式油泵(2)的转速降为0,第二气缸(29)的活塞杆收缩,弹簧探针与进油计量阀插座脱离,第三气缸将进油计量阀从第七安装口(17-9)中顶出,同时第一气缸(30)的活塞杆收缩。