CN104454282B - 高压油泵性能测试方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种高压油泵性能测试方法及系统，测试系统包括：油箱、加热棒、进油管、回油管、高压油泵、计量阀、燃油温度传感器、高压油管、共轨管、燃油压力传感器、喷油器和电子控制单元。测试方法为：在保证燃油温度恒定的条件下，通过上位机控制界面，对油泵转速和计量阀控制信号PWM波的占空比进行调节，得出被测试泵的轨压‑占空比关系曲线图和轨压‑转速关系曲线图，与标准泵进行比较，判断是否在允许误差范围内。其优点是：整个过程保持燃油温度恒定，避免了因为环境温度的变化对高压油泵泵油效率的影响；测试系统中采用进油计量阀，实现对高压油泵进油量的精确控制；测试方法中，不需要使用减压阀和流量计，且无需安装限压阀。

Description

高压油泵性能测试方法及系统

技术领域

本发明涉及一种高压油泵性能测试方法及系统，用于测试高压油泵性能。

背景技术

在出厂前，需要有测试高压油泵性能的试验系统对燃油泵进行性能检测。现有技术中，泵的进口和出口都使用压力传感器；在流量测量方面，使用流量计。这样的解决方案存在以下问题：

（1）由于压力传感器是将压力值转化为电压值，再经A/D转换送入单片机系统，因此增加一个传感器就增加了测量误差的可能性和计算误差；

（2）使用两个压力传感器，增加了成本。用流量计测流量，也增加了使用成本；

（3）泵中压力较大时，需要用减压阀，也增加了系统的复杂度和成本。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种高压油泵性能测试方法及系统，采用简单的测试装置和测试方法，实现高压油泵性能的测试。

按照本发明提供的技术方案，所述的高压油泵性能测试系统，包括油箱、高压油泵、共轨管和电子控制单元ECU组成的高压共轨系统，其中，所述的油箱内置有加热棒，油箱上接有进油管和回油管的一端，所述进油管的另一端接高压油泵的进油端，进油管上安装有燃油温度传感器，回油管另一端接高压油泵的回油接头，所述高压油泵的进油端安装有进油计量阀，高压油泵的高压接头接高压油管，高压油管另一端接共轨管，共轨管的端部设有燃油压力传感器，共轨管下方接有多个喷油器；所述加热棒、燃油温度传感器、进油计量阀和燃油压力传感器均连接到电子控制单元，电子控制单元连接上位计算机，在测试过程中，电子控制单元读取燃油温度传感器的温度值，并且通过对加热棒的控制，保持燃油温度恒定；电子控制单元还读取燃油压力传感器测量的轨压值、高压油泵的转速，以及发出进油计量阀驱动信号PWM波。

所述喷油器在测试过程中也需要工作，喷油脉宽和喷油时刻设为固定值。

所述高压油泵性能测试方法为，首先根据高压油泵性能设计要求，得出标准泵参数，并且对标准泵进行标定试验，得出轨压-占空比关系曲线以及轨压-转速关系曲线；测试时，在保证油箱中燃油温度恒定的条件下，通过上位计算机控制界面，对高压油泵转速和进油计量阀驱动信号PWM波的占空比进行调节，得出高压油泵的相关参数特性曲线，具体包括两部分：a、固定转速，通过改变进油计量阀驱动信号PWM波的占空比，得出被测试泵的轨压-占空比关系曲线图；然后与标准泵的轨压-占空比关系曲线图进行比较，判断是否在允许误差范围内；b、固定占空比，通过改变高压油泵的转速，得出被测试泵的轨压-转速关系曲线图；然后与标准泵的轨压-转速关系曲线图进行比较，判断是否在允许误差范围内；若两部分的测试数据都在允许误差范围内，则被测试泵的性能符合要求。

本发明的优点是：

1）测试的整个过程保持燃油温度恒定，避免了因为环境温度的变化对高压油泵泵油效率的影响，保证了测试的可靠性。

2）测试系统中采用进油计量阀，实现对高压油泵进油量的精确控制，从而提高了测试精度。

3）测试方法中，不需要测量燃油流量，因此不需要使用减压阀和流量计，从而降低了成本。

4）测试方法中，仅需要读取共轨管中的燃油压力（轨压），喷油器相当于一种流量控制阀，因此无需安装限压阀，从而避免牵涉到限压阀的性能，简化了测试装置。

附图说明

图1是高压油泵性能测试系统结构图。

图2是进油计量阀供油泵的原理图。

图3是轨压与占空比的关系曲线图。

图4是轨压与转速的关系曲线图。

图5是测试信号流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，所述高压油泵性能测试系统，包括油箱1、加热棒7、高压油泵2、进油计量阀8、燃油温度传感器11、燃油压力传感器5、共轨管3、喷油器6、进油管10、回油管9、高压油管4。所述的油箱1中置有加热棒7，用来加热油箱1中的燃油，使其保持在设定的温度值T0。所述的高压油泵2进油端接进油管10，进油管10中流过的为低压燃油，进油管10上置有燃油温度传感器11，燃油温度传感器11用来测量进入高压油泵2的燃油温度。所述的高压油泵2的进油位置安装有进油计量阀8，用来调节进入高压泵柱塞的进油量，从而调节共轨压力。该种调节轨压的方式为进油调节，同在高压泵出油端或共轨处的高压端调节，降低油泵的功率消耗以及燃油的不必要压缩。进油计量阀8在控制线圈没有通电时，该阀是导通的，可以提供最大流量的燃油，电子控制单元通过占空比信号控制进油计量阀8。所述的高压油泵2上有回油接头，用来接回油管9，油泵中多余的燃油从回油管9流至油箱1。高压油泵2上有高压接头，用来接高压油管4，泵出的燃油经高压油管4进入共轨管3，共轨管3中的燃油为高压燃油，共轨管3的端部设有燃油压力传感器5，用来测量轨压。共轨管3上面接六个喷油器6，用于燃油喷射。喷油器6的驱动方式为固定喷油脉宽和喷油时刻，避开了转速对喷油特性的影响。

如图2所示，当进油计量阀的电磁铁21不通电时，在回位弹簧22的作用下，使节流口的开度最大，柱塞23下行时，低压油通过节流口、进油阀被吸入柱塞腔内，柱塞23上行时，进油阀在弹簧力作用下关闭，切断燃油回路，柱塞腔内的燃油压力迅速升高，向共轨管中供油。电磁铁21不通电时供油量最大。电磁铁21由脉宽调制波（PWM）驱动，调节占空比，使电磁铁的平均驱动电流产生变化。占空比越大，产生的驱动电流越大，电磁铁21产生的推力越大，使阀芯克服回位弹簧22的力将节流口的流通截面减小，柱塞23下行吸入的油量就少，当电磁铁21的驱动力使阀芯将节流口完全关闭时，高压油泵就停止向共轨管供油。进油计量阀是一个高精密部件，随着调节PWM波占空比的增加，流过电磁铁的平均驱动电流增大，使节流口的面积从大到小，直到关闭。

本发明的高压油泵性能测试方法，在保持燃油温度恒定的条件下，通过上位机控制界面，完成如下两部分测试内容：（a）固定转速，通过改变进油计量阀驱动信号PWM波的占空比，得出共轨管中燃油压力与占空比的关系曲线图；然后与标准泵的轨压-占空比曲线图进行比较，判断是否在允许误差范围内；（b）固定占空比，通过改变油泵的转速，得出共轨管中燃油压力与转速的关系曲线图；然后与标准泵的轨压-转速曲线图进行比较，判断是否在允许误差范围内。

具体包括如下步骤，如图5所示：

步骤S10，开始程序；

步骤S11，电子控制单元的单片机初始化；

步骤S12，电子控制单元读取燃油初始温度T；

步骤S13，燃油温度T与设定的温度目标值T0进行比较，看两者是否相等。其中，T0是大于常温的某个值，这样可通过加热燃油温度达到目标值，保证每次测试都让燃油处于相同的温度；若T与T0不相等，则进入步骤S14，若T与T0相等，则进入步骤S15；

步骤S14，燃油温度T与目标值T0不相等，进行加热措施，并跳转到步骤S12；

步骤S15，燃油温度T与目标值T0相等，则通过上位机操作界面，固定油泵转速，调节进油计量阀驱动信号的PWM波占空比，使占空比逐渐增大；

步骤S16，电子控制单元读取每个占空比对应的共轨管的轨压值；

步骤S17，根据所测的一系列数据，绘制被测试泵的轨压-占空比关系曲线图；

步骤S18，将被测试泵的轨压-占空比关系曲线图与标准泵的轨压-占空比关系曲线图进行比较分析；

步骤S19，判断数据误差是否在允许范围内；

步骤S110，若数据误差超出允许范围，则判断为不合格产品；

步骤S111，若数据误差在允许范围内，则测试程序继续，此时，固定进油计量阀驱动信号PWM波的占空比，改变油泵的转速，使转速逐渐增大；

步骤S112，读取每个转速下对应的轨压值；

步骤S113，根据所测的一系列数据，绘制轨压-转速关系曲线图；

步骤S114，将被测试泵的轨压-转速关系曲线图与标准泵的轨压-转速关系曲线图进行比较分析；

步骤S115，判断数据误差是否在允许范围内；

步骤S116，若数据误差超出允许范围，则判断为不合格产品；

步骤S117，若数据误差在允许范围内，则判断为合格产品；

步骤S118，结束测试程序。

图3是轨压与占空比的关系曲线图，当进油计量阀驱动信号的PWM波占空比增大时，节流口的面积减小，高压油泵向共轨管中的供油量减少，因此共轨管中的轨压减小。所以曲线中显示轨压随占空比的增大而减小。该测试条件是，保证燃油温度恒定，且通过上位机操作界面，设置油泵转速，使其为固定的某个值。每个被测试的高压油泵对应的轨压-占空比关系曲线图之间存在差异，因此要与标准泵曲线进行比较，判断被测试的泵性能是否符号要求。

图4是轨压与转速的关系曲线图，当油泵转速增大时，泵入高压油管中的燃油增多，但是随着共轨管中燃油压力的增大，喷油器喷射出的燃油也增多，经试验验证，关系曲线中轨压与转速呈负相关。在该测试过程中，喷油器起泄压作用，因此无需安装限压阀。该测试条件是，保证燃油温度恒定，且通过上位机操作界面，设置进油计量阀驱动信号的PWM波占空比，使其为固定的某个值。

图5是测试信号流程图，由于在整个测试过程中要保持燃油温度的恒定，以保证测试的准确性，因此电子控制单元首先读取燃油温度T（步骤S12），然后与设定的温度T0进行比较，其中，T0是大于常温的某个值，这样可通过加热燃油温度达到目标值，保证每次测试都让燃油处于相同的温度；若T与T0不相等，则电子控制单元接收到该信号后，会发出加热棒的驱动信号，对燃油进行加热（步骤S14），燃油温度传感器不断读取燃油温度T，若T与T0相等，加热棒停止加热，进入步骤S15。由于进油计量阀供油泵的泵油效率与计量阀驱动信号PWM波的占空比以及油泵的转速有关，因此测试分两部分进行。

第一部分（a）具体测试过程为：通过上位机控制界面，固定油泵在某一转速，设定计量阀驱动信号的PWM波占空比（步骤S15），通过轨压传感器读取该占空比时对应的轨压值（步骤S16），然后在上位机控制界面中逐渐增大占空比，并且读取每个占空比下对应的轨压值。软件对这一系列数据进行采集，并据此绘制轨压-占空比关系曲线（步骤S17），之后将被测泵的轨压-占空比关系曲线图与标准泵的轨压-占空比关系曲线图进行比较分析（步骤S18）；根据设定的算法，判断被测试泵的数据误差是否在允许范围内（步骤S19），若数据误差超出允许范围，则判断为不合格泵（步骤S110），无需进行第二部分（b）的测试内容。若数据误差在允许的范围内，则进行第二部分（b）的测试内容。

第二部分（b）具体测试过程为：通过上位机控制界面，固定计量阀驱动信号PWM波的占空比，设定油泵的转速（步骤S111），通过轨压传感器读取该转速时对应的轨压值（步骤S112），然后在上位机控制界面中逐渐增大油泵转速，并且读取每个转速下对应的轨压值。软件对这一系列数据进行采集，并据此绘制轨压-转速关系曲线（步骤S113），之后将被测泵的轨压-转速关系曲线图与标准泵的轨压-转速关系曲线图进行比较分析（步骤S114）；根据设定的算法，判断被测试泵的数据误差是否在允许范围内（步骤S115），若数据误差超出允许范围，则判断为不合格泵（步骤S116），若数据误差在允许的范围内，则判断为合格泵（步骤S117），至此，一个泵的测试过程结束（步骤S118），测试系统更换下一个待测试泵。

从以上分析可见，本方法在测试的整个过程保持燃油温度恒定，避免了因为环境温度的变化对高压油泵泵油效率的影响，保证了测试的可靠性和精确性。测试系统中采用进油计量阀，实现对高压油泵进油量的精确控制，从而提高了测试精度。测试方法中，不需要使用减压阀和流量计，且仅需要一个燃油压力传感器，从而降低了成本。测试方法中，仅需要读取共轨管中的燃油压力，喷油器相当于一种流量控制阀，无需安装限压阀，简化了测试装置。软件设计中，采用VB语言编写上位机控制界面，能灵活调节计量阀驱动信号PWM波的占空比以及油泵转速，方便快捷。因此该方法非常有利于工程实现及应用推广。

以上所述的具体实施方式，包括所列举的流程框图，在本发明内容和权利要求所覆盖的范围内可有多种变型和改变，因此，所述的实施例并不构成对本发明权利要求保护范围的限制。

Claims (2)

1.一种高压油泵性能测试方法，其特征在于，在高压共轨系统的油箱内置加热棒，油箱的进油管上安装燃油温度传感器，在高压油泵的进油端安装进油计量阀，在共轨管的端部设置燃油压力传感器，所述加热棒、燃油温度传感器、进油计量阀和燃油压力传感器均连接到电子控制单元，电子控制单元连接上位计算机；

首先根据高压油泵性能设计要求，得出标准泵参数，并且对标准泵进行标定试验，得出轨压-占空比关系曲线以及轨压-转速关系曲线；

在测试过程中，电子控制单元读取燃油温度传感器的温度值，并且通过对加热棒的控制，保持燃油温度恒定；电子控制单元还读取燃油压力传感器测量的轨压值、高压油泵的转速，以及发出进油计量阀驱动信号PWM波；测试时，在保证油箱中燃油温度恒定的条件下，通过上位计算机控制界面，对高压油泵转速和进油计量阀驱动信号PWM波的占空比进行调节，得出高压油泵的相关参数特性曲线，具体包括两部分：a、固定转速，通过改变进油计量阀驱动信号PWM波的占空比，得出被测试泵的轨压-占空比关系曲线图；然后与标准泵的轨压-占空比关系曲线图进行比较，判断是否在允许误差范围内；b、固定占空比，通过改变高压油泵的转速，得出被测试泵的轨压-转速关系曲线图；然后与标准泵的轨压-转速关系曲线图进行比较，判断是否在允许误差范围内；若两部分的测试数据都在允许误差范围内，则被测试泵的性能符合要求。

2.如权利要求1所述的高压油泵性能测试方法，其特征在于，在测试过程中，所述共轨管下方连接的喷油器工作的喷油脉宽和喷油时刻设为固定值。