CN110953220A - 一种控制阀油孔测试装置及方法 - Google Patents

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徐亚磊
顾小磊
喻鸣显
张涛
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Abstract

本发明公开了一种控制阀油孔测试装置及方法，属于内燃机喷油器控制阀测试技术领域，由于目前的测试装置需要两个高精度液压伺服阀和一个高精度的流量传感器，成本较高，本发明提液力学微孔流量原理提出了一种控制阀油孔测试装置，只增加了一个简单的节流孔减少了流量传感器和一个液压伺服控制阀，简化了测试装置的结构，降低了装置的成本。测试过程中只需要筛选出出后端油液压力值符合要求的即可完成测试筛选工作，方法简单，容易实现。

Description

一种控制阀油孔测试装置及方法
技术领域
本发明属于内燃机喷油器控制阀测试技术领域。
背景技术
随着柴油发动机排放法规日趋严格，内燃机高压共轨燃油喷射技术成为满足排放标准的主流技术之一。共轨喷油器作为共轨技术中的核心精密零部件之一，其直接影响发动机的性能，而控制阀作为喷油器中的关键零部件，控制阀的油孔直接影响喷油器控制腔的压力变化，从而影响喷油器的性能。控制阀油孔大小在0.2mm左右，在实际生产中控制阀油孔加工后孔径、锥度、粗糙度等都会有差异，该差异导致喷油器性能的差异，在油孔被加工后必须进行筛选。在燃油喷射领域，生产企业几乎全部采用流量测试台测量控制阀油孔的流量来筛选，比如根据试验制定影响喷油器性能的油孔油量范围为【Q1、Q2】，在实际生产中通过流量测试台筛选出油孔满足【Q1、Q2】流量的控制阀。在批量生产中满足这些流量范围的控制阀装配到喷油器中，使批量装配的喷油器的具有一致的性能。由于控制阀油孔较小，控制阀油孔的油量在300ml/min左右，控制阀油孔加工后的微小差异需要高精度的流量传感器才能表现出来，但是目前较常采用的流量传感器价格较为昂贵。
目前现有的技术是通过高精度流量传感器测量通过控制阀油孔的流量来筛选合格的控制阀，根据此原理建立的流量测试台的基本液压油路图如附图1所示。液压泵2从油箱吸油，通过前压的液压伺服阀6调节建立油孔前端油液压力P前，测试油通过流量传感器15后,进入待测控制阀零件8油孔，之后在经过后端液压伺服阀6的调节建立油孔后端油液压力P后，最后测试油回到油箱。在此循环密封的油路中，根据流量连续性方程，油路中各处的流量相同，因此，流量测试台通过获取流过流量传感器的流量值获得油孔在前压P前和后端压力P后的条件下的流量。
在实际实施过程首先确定测试条件为孔前测试压力P前、孔后压力P后、以及测试温度T，在该测试条件下，根据实验确定满足喷油器性能的控制阀油孔流量范围【Q1、Q2】，在实际生产中使用流量测试台筛选出满足【Q1、Q2】油孔油量的控制阀，并认为符合【Q1、Q2】流量的控制阀为合格件，可以进入喷油器的装配工序，这样可以保证喷油器的性能一致性。
根据现有技术的工作原理建立的油孔流量测试台，需要配置两个高精度液压伺服阀和一个高精度的流量传感器以及相对应的软件控制模块，其中高精度流量传感器的成本大概占到整个流量测试台制造成本的50％。由于流量传感器的高昂价格，导致流量测试台的成本过高。
发明内容
本发明的目的在于，针对已有技术存在的缺陷，提供一种不使用高精度传感器同样达到可以筛选控制阀的控制阀油孔测试装置及方法，
控制阀油孔测试装置包括：油箱11、自带电机的液压泵2、过滤滤芯1、单向阀3、压力表4、电子温度传感器15、前端油液压力传感器5、压力伺服控制阀6、液压换向阀7、待测控制阀零件8、控制阀零件夹具12、后端油液压力传感器9、节流孔10和控制单元13；
液压泵2将油箱11的测试油从油箱11经过过滤滤芯1、液压泵2、单向阀3、压力表4、前端油液压力传感器5和液压换向阀7连接测试油管道，
测试油管道由待测控制阀零件8、控制阀零件夹具12、后端油液压力传感器9和节流孔10组成，待测控制阀零件8通过控制阀零件夹具12固定，控制阀零件夹具12设有与待测控制阀零件8上的待测油孔14连接的进出油孔道，进油孔道与液压换向阀7的一个出口相连，出油孔道与依次连接后端油液压力传感器9和节流孔10，最后通过管道连接至油箱11，
在前端油液压力传感器5的前端布置液压伺服阀6与油箱11直接相连，液压换向阀7另一个出口直接与油箱11相连。
所述的控制单元13实时采集前端油液压力传感器5和后端油液压力传感器9的压力信号，并实时调节液压伺服阀6，将前端油液压力传感器5的压力值控制在一个固定值。
控制阀油孔测试装置的测试方法具体如下：
1)根据待测油孔的孔径确定油路中节流孔的孔径值，当待测控制阀零件8的油孔的孔径为d1时，节流孔10的孔径值为d1±10％；
2)准备系列孔径值从小到大的控制阀，将一系列待测控制阀零件8安装入控制阀零件夹具12后，开启液压泵2并将液压换向阀7切换至测试油管道进行测试；
3)通过控制单元13实时调节液压伺服阀6，将前端油液压力传感器5的压力值控制在一个固定值，并采集后端油液压力传感器9的压力数值，其中符合标准的压力数值为P4～P5时，则将该压力值确定为标准数值，
4)将生产中的控制阀进行测量，筛选出符合标准数值的控制阀进入下一工序。
本发明的有益效果：
在燃油喷射领域对于利用流量传感器测量各种控制阀油孔流量进行筛选的测试装置，都可以利用基于本发明提供的技术方案设计的测试装置进行替代。基于本发明提供的技术方案来设计的测试装置相比于现有技术的方案，减少了流量传感器和一个液压伺服控制阀，只增加了一个简单的节流孔，通过减少流量传感器的配置，简化了测试装置的结构，降低了装置的成本。
附图说明
图1为现有技术中测试装置结构；
图2本发明原理示意图；
图3本发明测试装置示意图。
具体实施方式
如图3所示，本实施例中控制阀油孔测试装置包括：油箱11、自带电机的液压泵2、过滤滤芯1、单向阀3、压力表4、电子温度传感器15、前端油液压力传感器5、压力伺服控制阀6、液压换向阀7、待测控制阀零件8、控制阀零件夹具12、后端油液压力传感器9、节流孔10和控制单元13；
液压泵2将油箱11的测试油从油箱11经过过滤滤芯1、液压泵2、单向阀3、压力表4、前端油液压力传感器5和液压换向阀7连接测试油管道，
测试油管道由待测控制阀零件8、控制阀零件夹具12、后端油液压力传感器9和节流孔10组成，待测控制阀零件8通过控制阀零件夹具12固定，控制阀零件夹具12设有与待测控制阀零件8上的待测油孔14连接的进出油孔道，进油孔道与液压换向阀7的一个出口相连，出油孔道与依次连接后端油液压力传感器9和节流孔10，最后通过管道连接至油箱11，
在前端油液压力传感器5的前端布置液压伺服阀6与油箱11直接相连，液压换向阀7另一个出口直接与油箱11相连。
所述的控制单元13实时采集前端油液压力传感器5和后端油液压力传感器9的压力信号，并实时调节液压伺服阀6，将前端油液压力传感器5的压力值控制在一个固定值。
本发明原理如图2所示，假设D1为油孔前压区的油管直径，d1为待测控制阀油孔直径,D2控制阀油孔后管道直径，d2为安装在控制阀油孔后端的一固定节流孔直径，当测量控制阀油孔d1时，油孔前端通过液压伺服阀将压力控制在P1，由于油孔d1后有一个节流孔d2，油液通过待测油孔后会在油孔和节流孔d2之间建立压力P2，可以根据液力学微孔流量公式及流量连续性方程计算出油孔后端压力P2与待测油孔d1的关系，即油孔后的压力P2跟随d1孔的变化而变化，当d1增大时，P2也相应增大，当d1减小时，P2也相应减小。因此，根据此原理可以通过采集P2压力的变化来间接代表油孔d1的变化。
基于该原理本发明实施例给出的测试方法具体步骤如下：
1)根据待测油孔的孔径确定油路中节流孔的孔径值，当待测控制阀零件8的油孔的孔径为d1时，节流孔10的孔径值为d1±10％；本实施例中控制阀待测油孔14的孔径范围为：0.19-0.21mm，选取的节流孔10的孔径为0.18mm。
2)准备系列孔径值从小到大的控制阀，将一系列待测控制阀零件8安装入控制阀零件夹具12后，开启液压泵2，等待油液温度达到37-43℃的范围内时，将液压换向阀7切换至测试油管道进行测试；
3)通过控制单元13实时调节液压伺服阀6，将前端油液压力传感器5的压力值控制在97-103bar，并采集后端油液压力传感器9的压力数值，其中符合标准的压力数值为P4～P5(如50-55bar)时，则将该压力值确定为标准数值，
4)将生产中的控制阀进行测量，筛选出符合50-55bar的控制阀进入下一工序。
本实施例中前端油液压力传感器5测量压力范围：20-140bar,测量精度：≤±0.1％。后端油液压力传感器9的测量范围：15-70bar,测量精度：≤±0.1％。

Claims (2)

1.控制阀油孔测试装置，其特征在于，该装置包括：油箱(11)、自带电机的液压泵(2)、过滤滤芯(1)、单向阀(3)、压力表(4)、电子温度传感器(15)、前端油液压力传感器(5)、压力伺服控制阀(6)、液压换向阀(7)、待测控制阀零件(8)、控制阀零件夹具(12)、后端油液压力传感器(9)、节流孔(10)和控制单元(13)；
液压泵(2)将油箱(11)的测试油从油箱(11)经过过滤滤芯(1)、液压泵(2)、单向阀(3)、压力表(4)、前端油液压力传感器(5)和液压换向阀(7)连接测试油管道，
测试油管道由待测控制阀零件(8)、控制阀零件夹具(12)、后端油液压力传感器(9)和节流孔(10)组成，待测控制阀零件(8)通过控制阀零件夹具(12)固定，控制阀零件夹具(12)设有与待测控制阀零件(8)上的待测油孔(14)连接的进出油孔道，进油孔道与液压换向阀(7)的一个出口相连，出油孔道与依次连接后端油液压力传感器(9)和节流孔(10)，最后通过管道连接至油箱(11)，
在前端油液压力传感器(5)的前端布置液压伺服阀(6)与油箱(11)直接相连，液压换向阀(7)另一个出口直接与油箱(11)相连。
所述的控制单元(13)实时采集前端油液压力传感器(5)和后端油液压力传感器(9)的压力信号，并实时调节液压伺服阀(6)，将前端油液压力传感器(5)的压力值控制在一个固定值。
2.如权利要求1所述的控制阀油孔测试装置的测试方法，其特征在于，该方法的具体步骤如下：
1)根据待测油孔的孔径确定油路中节流孔的孔径值，当待测控制阀零件(8)的油孔的孔径为d1时，节流孔(10)的孔径值为d1±10％；
2)准备系列孔径值从小到大的控制阀，将一系列待测控制阀零件(8)安装入控制阀零件夹具(12)后，开启液压泵(2)并将液压换向阀(7)切换至测试油管道进行测试；
3)通过控制单元(13)实时调节液压伺服阀(6)，将前端油液压力传感器(5)的压力值控制在一个固定值，并采集后端油液压力传感器(9)的压力数值，其中符合标准的压力数值为P4～P5时，则将该压力值确定为标准数值；
4)将生产中的控制阀进行测量，筛选出符合标准数值的控制阀进入下一工序。
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