CN105784375B - 用于活塞冷却喷嘴性能实验台架的打靶位置测试传感器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于活塞冷却喷嘴性能实验台架的打靶位置测试传感器，包括内锥靶、弹性体和应变片，内锥靶设有竖向的锥靶中心通孔，内锥靶的内表面为锥面，锥靶中心通孔的最小孔径处形成靶孔，内锥靶的中下部外壁上设有外螺纹；弹性体包括内圈、外圈和桥臂，桥臂的两端分别与内圈的外侧和外圈的内侧连接，内圈设有竖向的内圈中心通孔且该孔壁上设有内螺纹，桥臂的表面安装有应变片；内圈套装于内锥靶外并通过螺纹连接，外圈用于安装打靶位置测试传感器。与传统最好的打靶位置测试装置的测试准确度相比，本发明所述打靶位置测试传感器的测试准确度提高了9倍，几乎提高了一个数量级，已经接近于真实反映活塞冷却喷嘴喷射油束；通过更换内锥靶可以适应不同型号活塞冷却喷嘴的打靶位置测试。

Description

用于活塞冷却喷嘴性能实验台架的打靶位置测试传感器

技术领域

本发明涉及一种用于活塞冷却喷嘴性能实验台架的打靶位置测试装置，尤其涉及一种用于活塞冷却喷嘴性能实验台架的打靶位置测试传感器。

背景技术

活塞冷却喷嘴(即PCN)作为汽车发动机的重要组成部分，其性能的优劣对发动机运动活塞的润滑、冷却效果具有极其重要的作用。

如图1所示，活塞冷却喷嘴由单向阀1和喷嘴体2组成，基于汽车发动机规格、型号的多样性，活塞冷却喷嘴的规格、型号也很多，但其结构形式大致相似。

活塞冷却喷嘴的打靶位置测试是出厂检验项目，要求对所有出厂产品进行100％全数检验测试。

打靶位置的定义是：供油压力达到规定测试压力值时，油束喷射打击的位置。如FL.P68型活塞冷却喷嘴的检测合格要求：供油压力400kPa时，油束喷入指定区域内流量大于等于90％。

如图1所示，油束喷入指定区以靶板4上的靶孔3的形状、尺寸及其中心点的空间位置予以规定。靶孔3的形状多数为圆形，少数为异形。活塞冷却喷嘴的规格、型号不同，其靶孔3的形状、尺寸及其中心点的空间位置要求有所差异。

打靶位置的测试一般在活塞冷却喷嘴性能实验台架上完成，与其开启压力、关闭压力、泄漏流量、泄油量等的测试一同进行。

目前，可知的已公开打靶位置测试方法主要有称重法、图像识别法和人工目测法这三种，但这三种传统方法都存在测试精度不够高的问题。

本发明的申请人研究的另一种用于活塞冷却喷嘴性能实验台架的打靶位置测试装置，已经申请专利，相比上述三种传统方法其测试精度能够得到提高，其结构如图2、图3、图4和图5所示，该打靶位置测试装置21包括测力传感器25、伞形靶27、保护套26、安装板22、孔板23和“Z”形过渡板24，安装板22为大致“L”形板，安装板22的竖向板上设有用于与夹具连接的安装孔(图中未示标记)，安装板22的横向板所在平面与活塞冷却喷嘴的喷嘴体2的中心轴线相互垂直，安装板22的横向板上和孔板23上各自设有竖向或斜向的通孔(图中未示)，孔板23安装于安装板22的横向板上且孔板23的通孔位于安装板22的横向板的通孔内，孔板23的通孔位于与活塞冷却喷嘴的喷嘴体2的喷口的下方，伞形靶27的伞形靶面位于孔板23的通孔的下方，伞形靶27下部的中心承力柱的下端与测力传感器25的压力输入端连接，保护套26套装于伞形靶27下部的中心承力柱和测力传感器25的外面，保护套26与测力传感器25的自由端之间的间隙为0.5mm，保护套26的底部设有漏油孔，“Z”形过渡板24的一端安装于测力传感器25的下面且另一端安装于安装板22上，“Z”形过渡板24上设有过线孔(图中未示标记)，测力传感器25的信号传输线穿过该过线孔。

上述打靶位置测试装置21通过测力传感器25测量通过孔板23的通孔的油束的打靶力、按设定打靶力下限值判定是否合格的间接测试方法，获得活塞冷却喷嘴的打靶位置是否适当的评价结果。

按活塞冷却喷嘴的技术要求，其喷射油束的流量不是定值而是一个区间。如FL.P68型活塞冷却喷嘴规定的合格判椐为泄油量检测：1.15L/min～1.55L/min(测试压力：400kPa)、打靶测试：90％(测试压力：400kPa)。为兼顾所有流量合格产品，打靶力下限值的设定按合格产品下限流量1.15L/min×90％设定，即按400kPa时1.04L/min流量全部通过孔板限位靶孔时的打靶力为设定的合格判定下限值。

但是，当合格产品处于上限流量1.55L/min时，如其67％的流量(1.04L/min)通过孔板限位靶孔时，所测得的打靶力满足所设定的合格判定下限值，被判定为合格。实际上，上述打靶位置测试装置21的打靶位置准确度仍然不足90％；实际打靶偏离流量达到33％。

因此，上述打靶位置测试装置21是存在缺陷的，不能完全真实地反映活塞冷却喷嘴的打靶位置准确度，所得到的结果只是确定了不少于某个流量的油束喷射进入了指定的合格打靶区域，判定合格的活塞冷却喷嘴产品满足最低要求。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种能近于真实反映活塞冷却喷嘴喷射油束的打靶位置准确度的用于活塞冷却喷嘴性能实验台架的打靶位置测试传感器。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种用于活塞冷却喷嘴性能实验台架的打靶位置测试传感器，包括内锥靶、弹性体和应变片，所述内锥靶设有竖向的锥靶中心通孔，所述内锥靶的内表面为锥面，所述锥靶中心通孔的最小孔径处形成靶孔，所述内锥靶的中下部外壁上设有外螺纹；所述弹性体包括内圈、外圈和桥臂，所述桥臂的两端分别与所述内圈的外侧和所述外圈的内侧连接，所述内圈设有竖向的内圈中心通孔且该孔壁上设有内螺纹，所述桥臂的表面安装有应变片；所述内圈套装于所述内锥靶外并通过螺纹连接，所述外圈用于安装所述打靶位置测试传感器。

上述结构中，桥臂的两侧均悬空，所以桥臂的截面面积较小，对内锥靶通过弹性体的内圈传递来的压力具有比较灵敏的感应；安装于桥臂上的应变片的电阻阻值随内锥靶通过弹性体的内圈传递来的压力的变化而变化，并将其转换为电信号变化，通过检测电信号变化即可检测内锥靶受到测试介质机油的击打压力变化，从而完成精度较高的活塞冷却喷嘴的打靶位置测试试验。

作为优选，四个所述桥臂的两端分别与所述内圈的外侧和所述外圈的内侧连接，四个所述桥臂均匀分布于所述内圈外的四周，每一个所述桥臂的上下表面分别安装有一个所述应变片，八个所述应变片相互电性连接组成桥式电路。这种结构的检测精度非常高，微小的压力变化也会转换为能够检测的电流变化信号。

为了便于安装应变片，每一个所述桥臂的上下表面分别设有一个应变片粘贴平面，所述应变片安装于所述应变片粘贴平面上。

作为优选，八个所述应变片分别为第一应变片、第二应变片、第三应变片、第四应变片、第五应变片、第六应变片、第七应变片和第八应变片，所述第一应变片、所述第三应变片、所述第五应变片和所述第七应变片位于上层，所述第二应变片、所述第四应变片、所述第六应变片和所述第八应变片分别位于与所述第一应变片、所述第三应变片、所述第五应变片和所述第七应变片对应的下层，所述第一应变片的第一端与所述第二应变片的第一端连接并作为所述桥式电路的第一输出端，所述第一应变片的第二端与所述第五应变片的第一端连接，所述第五应变片的第二端与所述第八应变片的第一端连接并作为所述桥式电路的第一电源输入端，所述第八应变片的第二端与所述第四应变片的第一端连接，所述第四应变片的第二端与所述第三应变片的第一端连接并作为所述桥式电路的第二输出端，所述第三应变片的第二端与所述第七应变片的第一端连接，所述第七应变片的第二端与所述第六应变片的第一端连接并作为所述桥式电路的第二电源输入端，所述第六应变片的第二端与所述第二应变片的第二端连接。

进一步，所述打靶位置测试传感器还包括保护板，两个所述保护板分别安装于所述弹性体的上下表面上并用于防止机油进入所述应变片所在的空间内；更进一步，位于所述弹性体的下表面上的所述保护板上设有四个用于排出意外进入所述应变片所在的空间内机油的排油孔，四个所述排油孔的位置分别位于四个所述应变片的正下方

优选地，所述保护板与所述弹性体之间的间隙为0.5mm，可限制其最大形变变形位移，起过载保护作用。

作为优选，所述内锥靶的锥靶中心通孔中位于靶孔以上的部分为由下而上逐渐扩大的锥孔，所述内锥靶的锥靶中心通孔中位于靶孔以下的部分为由上而下逐渐扩大的锥孔。这种结构一方面能确保不能穿过靶孔的机油击打在上部的内锥面上，同时确保穿过靶孔的机油不会击打在下部的内锥面上，避免了误识别。

优选地，位于所述桥臂的下表面上的所述保护板上设有多个用于排出机油的排油孔。

优选地，所述弹性体为铝材且其型号为2A12。。

本发明的有益效果在于：

通过本发明所述打靶位置测试传感器测量油束偏离内锥靶靶孔部分油束的打靶力、按设定打靶力上限值判定是否合格的间接测试方法，获得活塞冷却喷嘴打靶位置是否适当的评价结果，与传统最好的打靶位置测试装置的测试准确度相比，本发明所述打靶位置测试传感器的测试准确度提高了9倍，几乎提高了一个数量级，已经接近于真实反映活塞冷却喷嘴喷射油束；通过更换内锥靶可以适应不同型号活塞冷却喷嘴的打靶位置测试。

附图说明

图1是背景技术所述活塞冷却喷嘴及对应靶板的结构示意图，其中靶板为剖视结构；

图2是背景技术所述用于活塞冷却喷嘴性能实验台架的打靶位置测试装置的右视图；

图3是背景技术所述用于活塞冷却喷嘴性能实验台架的打靶位置测试装置的局剖主视图；

图4是背景技术所述用于活塞冷却喷嘴性能实验台架的打靶位置测试装置的测力传感器、伞形靶和保护套的剖视图；

图5是背景技术所述用于活塞冷却喷嘴性能实验台架的打靶位置测试装置的测力传感器、伞形靶和保护套应用时的剖视图；

图6是本发明所述用于活塞冷却喷嘴性能实验台架的打靶位置测试传感器的中轴线剖视主视图；

图7是本发明所述用于活塞冷却喷嘴性能实验台架的打靶位置测试传感器的俯视半剖图；

图8是图6中“A”的放大图；

图9是本发明所述弹性体的俯视图；

图10是本发明所述弹性体的中轴线剖视主视图；

图11是本发明所述弹性体安装应变片后的中轴线剖视主视图；

图12是本发明所述弹性体安装应变片后的中轴线剖视右视图；

图13是本发明所述应变片组成的桥式电路的电路结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

如图6-图10所示，本发明所述用于活塞冷却喷嘴性能实验台架的打靶位置测试传感器，包括内锥靶30、弹性体32、应变片34和保护板33，内锥靶30设有竖向的锥靶中心通孔(图中未标记)，内锥靶30的内表面为锥面，所述锥靶中心通孔的最小孔径处形成靶孔31，内锥靶30的锥靶中心通孔中位于靶孔31以上的部分为由下而上逐渐扩大的锥孔，内锥靶30的锥靶中心通孔中位于靶孔31以下的部分为由上而下逐渐扩大的锥孔，内锥靶30的中下部外壁上设有外螺纹；型号为2A12的铝材加工的弹性体32包括内圈、外圈和桥臂(内圈、外圈和桥臂均未标记，但结合下述内容易于理解)，四个所述桥臂的两端分别与所述内圈的外侧和所述外圈的内侧连接，四个所述桥臂均匀分布于所述内圈外的四周，所述内圈设有竖向的内圈中心通孔36且内圈中心通孔36的孔壁上设有内螺纹，每一个所述桥臂的上下表面分别设有一个应变片粘贴平面35，每一个应变片粘贴平面35上安装有一个应变片34，八个应变片34相互电性连接组成桥式电路；所述内圈套装于内锥靶30外并通过螺纹连接，所述外圈用于安装所述打靶位置测试传感器；两个保护板33分别安装于弹性体32的上下表面上并用于防止机油进入应变片34所在的空间内，保护板33与弹性体32之间的间隙为0.5mm，位于弹性体32的下表面上的保护板33上设有四个用于排出意外进入应变片34所在的空间内机油的排油孔(图中未标记)，四个所述排油孔的位置分别位于四个应变片34的正下方。

如图11-图13所示，八个应变片34分别为第一应变片R1、第二应变片R2、第三应变片R3、第四应变片R4、第五应变片R5、第六应变片R6、第七应变片R7和第八应变片R8，第一应变片R1、第三应变片R3、第五应变片R5和第七应变片R7位于上层，第二应变片R2、第四应变片R4、第六应变片R6和第八应变片R8分别位于与第一应变片R1、第三应变片R3、第五应变片R5和第七应变片R7一一对应的下层，第一应变片R1的第一端与第二应变片R2的第一端连接并作为所述桥式电路的输出端U_O的第一端，第一应变片R1的第二端与第五应变片R5的第一端连接，第五应变片R5的第二端与第八应变片R8的第一端连接并作为所述桥式电路的电源输入端E的第一端，第八应变片R8的第二端与第四应变片R4的第一端连接，第四应变片R4的第二端与第三应变片R3的第一端连接并作为所述桥式电路的输出端U_O的第二端，第三应变片R3的第二端与第七应变片R7的第一端连接，第七应变片R7的第二端与第六应变片R6的第一端连接并作为所述桥式电路的电源输入端E的第二端，第六应变片R6的第二端与第二应变片R2的第二端连接。上述应变片34是第一应变片R1、第二应变片R2、第三应变片R3、第四应变片R4、第五应变片R5、第六应变片R6、第七应变片R7和第八应变片R8的总称，由于应变片34受到的压力变化在桥式电路中体现的是电阻阻值变化，所以对八个应变片34的具体命名采用了R1-R8，以便于理解。

结合图6-图13，使用时，将本打靶位置测试传感器通过弹性体32的外圈安装于活塞冷却喷嘴性能实验台架上并位于活塞冷却喷嘴的下方，将桥式电路的电源输入端与直流电源连接，将桥式电路的输出端与检测设备如电脑连接。进行打靶位置测试时，如喷射油束的打靶位置适当，则机油油束全部穿过内锥靶30的靶孔31，不会击打在内锥靶30的内锥面上，桥式电路的输出为零，如喷射油束的打靶位置不适当，将有部分甚至全部油束喷射到其内锥靶30的上部的内锥面上，桥式电路将油束的打靶力转换为电流信号输出并被检测；通过设定输出力值的允许上限，判定待试活塞冷却喷嘴的打靶位置是否合格。

下面以前述FL.P68型活塞冷却喷嘴的打靶试验为例予以对比分析说明：

如前所述，采用传统打靶位置测试装置时，FL.P68型活塞冷却喷嘴的喷射油束为最大合格流量时，打靶偏离流量达到33％时，将会被判定为合格。这时，与10％偏离的标准存在23％流量的测试误差。

采用本发明所述打靶位置测试传感器时，打靶力上限值按其最小合格流量1.15L/min×10％设定，即按400kPa时0.115L/min流量偏离合格区域时的打靶力为设定的合格判定上限值。

当其流量为合格上限1.55L/min时，如其7.4％的流量(0.113L/min)偏离合格区域时，所测得的打靶力小于所设定的合格判定上限值，被判定为不合格。实际上，该活塞冷却喷嘴的打靶偏离不足10％。这时，与10％偏离的标准存在2.6％流量的测试误差。

2.6％：23％＝1：9。因此传统打靶位置测试装置的最大测试误差是本发明所述打靶位置测试传感器的最大测试误差的比值为1：9。

理论上，该误差比对所有型号的活塞冷却喷嘴都是一样的。

因此，本发明所述打靶位置测试传感器的测试准确度比最好的传统打靶位置测试装置的测试准确度提高了9倍，几乎提高了一个数量级，已经近于真实地反映了活塞冷却喷嘴喷射油束的打靶位置准确度。

上述实施例只是本发明的较佳实施例，并不是对本发明技术方案的限制，只要是不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案，均应视为落入本发明专利的权利保护范围内。

Claims (9)

1.一种用于活塞冷却喷嘴性能实验台架的打靶位置测试传感器，其特征在于：包括内锥靶、弹性体和应变片，所述内锥靶设有竖向的锥靶中心通孔，所述内锥靶的内表面为锥面，所述锥靶中心通孔的最小孔径处形成靶孔，所述内锥靶的中下部外壁上设有外螺纹；所述弹性体包括内圈、外圈和桥臂，所述桥臂的两端分别与所述内圈的外侧和所述外圈的内侧连接，所述内圈设有竖向的内圈中心通孔且该孔壁上设有内螺纹，所述桥臂的表面安装有应变片；所述内圈套装于所述内锥靶外并通过螺纹连接，所述外圈用于安装所述打靶位置测试传感器。

2.根据权利要求1所述的用于活塞冷却喷嘴性能实验台架的打靶位置测试传感器，其特征在于：四个所述桥臂的两端分别与所述内圈的外侧和所述外圈的内侧连接，四个所述桥臂均匀分布于所述内圈外的四周，每一个所述桥臂的上下表面分别安装有一个所述应变片，八个所述应变片相互电性连接组成桥式电路。

3.根据权利要求2所述的用于活塞冷却喷嘴性能实验台架的打靶位置测试传感器，其特征在于：每一个所述桥臂的上下表面分别设有一个应变片粘贴平面，所述应变片安装于所述应变片粘贴平面上。

4.根据权利要求2所述的用于活塞冷却喷嘴性能实验台架的打靶位置测试传感器，其特征在于：八个所述应变片分别为第一应变片、第二应变片、第三应变片、第四应变片、第五应变片、第六应变片、第七应变片和第八应变片，所述第一应变片、所述第三应变片、所述第五应变片和所述第七应变片位于上层，所述第二应变片、所述第四应变片、所述第六应变片和所述第八应变片分别位于与所述第一应变片、所述第三应变片、所述第五应变片和所述第七应变片对应的下层，所述第一应变片的第一端与所述第二应变片的第一端连接并作为所述桥式电路的第一输出端，所述第一应变片的第二端与所述第五应变片的第一端连接，所述第五应变片的第二端与所述第八应变片的第一端连接并作为所述桥式电路的第一电源输入端，所述第八应变片的第二端与所述第四应变片的第一端连接，所述第四应变片的第二端与所述第三应变片的第一端连接并作为所述桥式电路的第二输出端，所述第三应变片的第二端与所述第七应变片的第一端连接，所述第七应变片的第二端与所述第六应变片的第一端连接并作为所述桥式电路的第二电源输入端，所述第六应变片的第二端与所述第二应变片的第二端连接。

5.根据权利要求2-4中任何一项所述的用于活塞冷却喷嘴性能实验台架的打靶位置测试传感器，其特征在于：所述打靶位置测试传感器还包括保护板，两个所述保护板分别安装于所述弹性体的上下表面上并用于防止机油进入所述应变片所在的空间内。

6.根据权利要求5所述的用于活塞冷却喷嘴性能实验台架的打靶位置测试传感器，其特征在于：位于所述弹性体的下表面上的所述保护板上设有四个用于排出意外进入所述应变片所在的空间内机油的排油孔，四个所述排油孔的位置分别位于四个所述应变片的正下方。

7.根据权利要求5所述的用于活塞冷却喷嘴性能实验台架的打靶位置测试传感器，其特征在于：所述保护板与所述弹性体之间的间隙为0.5mm。

8.根据权利要求2-4中任何一项所述的用于活塞冷却喷嘴性能实验台架的打靶位置测试传感器，其特征在于：所述内锥靶的锥靶中心通孔中位于靶孔以上的部分为由下而上逐渐扩大的锥孔，所述内锥靶的锥靶中心通孔中位于靶孔以下的部分为由上而下逐渐扩大的锥孔。

9.根据权利要求1所述的用于活塞冷却喷嘴性能实验台架的打靶位置测试传感器，其特征在于：所述弹性体为铝材且其型号为2A12。