CN111828220B - 共轨泵进油计量阀性能测试装置和测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种共轨泵进油计量阀性能测试装置和测量方法，阀块上装有进油计量阀、进口压力传感器、进口温度传感器、第一出口压力传感器和第二出口压力传感器。采用该装置能够有效实现包括电流‑流量特性、内漏量以及开启和关闭延时时间在内的测量。做到了真正意义上的进口压力和出口压力的压力差闭环调节，避免了测量过程压力差不稳对测量结果的影响，并且由于采用了比例伺服阀进行压力差调节，使得测试节拍大大提高。进油计量阀电流检测采用了霍尔式电流传感器，不仅可以测得实际电流波形还可以计算得到电流有效值，提高了电流检测精度。对进油计量阀进口温度进行控制，保证了测量过程中进油计量阀的电参数、测试油的特性等处于稳定状态。

Description

共轨泵进油计量阀性能测试装置和测量方法

技术领域

本发明属于共轨泵技术领域，具体涉及一种共轨泵进油计量阀性能测试装置和测量方法。

背景技术

共轨泵一般由低压输油泵、进油计量阀和高压泵组成，通过进油计量阀控制进入高压泵的油量。进油计量阀(Inlet Measurement Valve，简称IMV)是一种电液比例电磁阀，有常开(断电时打开，随着电流增大流量减小)和常闭(断电时关闭，随着电流增大流量增大)两种类型，由ECU通过改变PWM占空比来调节进油计量阀的驱动电流从而实现流量控制。由此可见，进油计量阀的性能优劣将直接影响共轨泵乃至整个共轨燃油系统的工作效能。

进油计量阀是一种滑阀，当进口压力和出口压力的压力差固定时流量与节流孔面积成正比，ECU通过改变PWM占空比直接改变的其实是节流面积。因此，测量进油计量阀的性能时必须在压差稳定的条件下进行。已有的解决方案一般是只固定进口压力，出口直通油箱即认为出口压力近似为零且不变，这种方式在测量进油计量阀流量拐点时极易造成测量不准确从而出现误判。

发明内容

本发明的目的在于提供一种共轨泵进油计量阀性能测试装置和测量方法，解决现有技术中在测量进油计量阀的性能时，只固定进口压力，出口直通油箱即认为出口压力近似为零且不变，导致在测量进油计量阀流量拐点时极易造成测量不准确从而出现误判的技术问题。

为了解决上所技术问题，本发明采取如下技术方案：

一种共轨泵进油计量阀性能测试装置，包括盛有符合ISO 4113标准校准油的第一油箱T1和第二油箱T2，齿轮式油泵从第二油箱T2中吸油，依次经过第一粗过滤滤器、第一精滤过滤器、第一热交换器和第二热交换器送至第一油箱T1中；

柱塞式油泵从第一油箱T1中吸油，经过第二粗滤过滤器和第二精滤过滤器送至比例伺服阀的P口，柱塞式油泵由变频电机驱动，其转速由工控机通过RS-485通讯口和变频器通讯来调节；柱塞式油泵的出口压力由第一节流阀调节，并由蓄能器加以稳定；柱塞式油泵的最高出口压力由第一溢流阀控制。溢流阀作为安全阀使用确保出油压力高于限值时打开，节流阀作为出油压力调节阀使用。蓄能器用于消除压力脉动稳定出油压力。

所述比例伺服阀的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进口的连通，另一路经第三节流阀回至第二油箱T2；第一气动三通球阀的一个出口通过齿轮流量计与第二气动三通球阀的第一入口连通，另一个出口通过活塞式流量计与第二气动三通球阀的第二入口连通，第二气动三通球阀的出口通过油管与阀块的进口连通；

所述阀块上装有进油计量阀、进口压力传感器、进口温度传感器、第一出口压力传感器和第二出口压力传感器，阀块的出口通过油管与第三气动三通球阀的进口连通；第三气动三通球阀一路出口通过第二节流阀与第二油箱T2连通，另一路出口通过第二溢流阀与第二油箱T2连通；

所述进油计量阀、进口压力传感器、进口温度传感器、第一出口压力传感器和第二出口压力传感器均与均工控机电连接。

进一步改进，所述阀块通过螺栓安装在底板上，底板上还安装有第一气缸、第二气缸和第三气缸；

所述阀块上开设有进油油管接口、出油油管接口、第一安装口、第三气缸进气口、第二安装口、第三安装口、第四安装口、第五安装口和第六安装口；

所述进油计量阀可拆卸式安装于第一安装口中，进口压力传感器安装于第五安装口中，进口温度传感器安装在第四安装口中，第一出口压力传感器安装于第三安装口中，第二出口压力传感器安装于第二安装口中；第三气缸安装于第六安装口中；

所述第二气动三通球阀的出口通过油管与进油油管接口连通，出油油管接口通过油管与第三气动三通球阀的进口连通；

进行性能测试前，第一气缸的活塞杆伸张将进油计量阀顶紧，使其与阀块紧密连接，然后第二气缸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一安装口中顶出，同时第一气缸的活塞杆收缩。所述第三气缸为微型气缸。

进一步改进，所述底板上设置有两个导向杆，提高结构稳定性，每个导向杆上均套设有滑套，滑套与顶板固定连接，导向杆与第一气缸的活塞杆平行设置，第一气缸的活塞杆伸长后推动顶板压紧进油计量阀。

进一步改进，所述进油计量阀的控制信号由工控机、第一数据采集卡、第二数据采集卡、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；

LabVIEW编程通过第一数据采集卡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。

进一步改进，所述比例伺服阀由比例放大器驱动，比例放大器的输入信号由第二数据采集卡的模拟电压输出通道给定，将进口压力传感器和第二出口压力传感器的压力差作为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。

进一步改进，所述柱塞式油泵和比例伺服阀之间设置有用于测量油温的温度传感器，温度传感器、第一热交换器、和第二热交换器均与工控机电连接，工控机根据温度传感器的测量温度值控制第一热交换器导热油和第二热交换器冷却水的通断，保证柱塞式油泵的出油温度稳定从而实现阀块的进口温度控制。

基于上述所共轨泵进油计量阀性能测试装置进行测量的方法，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的第一安装口中，将第一气动三通球阀和第二气动三通球阀切换到与齿轮流量计形成通路，第一气动三通球阀、第二气动三通球阀和活塞式流量计连接的这一路关闭；所述第三气动三通球阀通过第二溢流阀与第二油箱T2连通；第三气动三通球阀通过第二节流阀与第二油箱T2连通的这一路关闭；第一气缸的活塞杆伸张将进油计量阀顶紧，使其与阀块紧密连接，然后第二气缸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使柱塞式油泵的出口压力为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，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，柱塞式油泵的转速降为0，第二气缸的活塞杆收缩，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一安装口中顶出，同时第一气缸的活塞杆收缩。

基于上述所共轨泵进油计量阀性能测试装置进行测量的方法，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的第一安装口中，将第一气动三通球阀和第二气动三通球阀切换到与齿轮流量计形成通路，第一气动三通球阀、第二气动三通球阀和活塞式流量计连接的这一路关闭；所述第三气动三通球阀通过第二节流阀与第二油箱T2连通；第三气动三通球阀通过第二溢流阀与第二油箱T2的这一路关闭；第一气缸的活塞杆伸张将进油计量阀顶紧，使其与阀块紧密连接，然后第二气缸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使柱塞式油泵的出口压力为70bar；

步骤二、手动调节比例伺服阀和第二节流阀，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进油计量阀出口压力的波形，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降低进油计量阀进口压力，柱塞式油泵的转速降为0，第二气缸的活塞杆收缩，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一安装口中顶出，同时第一气缸的活塞杆收缩。

基于上述所共轨泵进油计量阀性能测试装置进行测量的方法，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的第一安装口中，将第一气动三通球阀和第二气动三通球阀切换到与通过齿轮流量计形成通路，第一气动三通球阀、第二气动三通球阀和活塞式流量计连接的这一路关闭；所述第三气动三通球阀通过第二节流阀与第二油箱T2连通；第三气动三通球阀通过第二溢流阀与第二油箱T2的这一路关闭；第一气缸的活塞杆伸张将进油计量阀顶紧，使其与阀块紧密连接，然后第二气缸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使柱塞式油泵的出口压力为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和第二节流阀，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和第二气动三通球阀切换到与通过活塞式流量计形成通路，第一气动三通球阀、第二气动三通球阀和齿轮流量计连接的这一路关闭，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，手动调节比例伺服阀降低进油计量阀进口压力，柱塞式油泵的转速降为0，第二气缸的活塞杆收缩，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一安装口中顶出，同时第一气缸的活塞杆收缩。

与现有技术相比，本发明如下有益效果：

1、本发明所述的共轨泵进油计量阀性能测试装置和测量方法，能够有效实现包括电流-流量特性、内漏量以及开启和关闭延时时间在内的精确测量。

2、本发明做到了真正意义上的共轨泵进油计量阀进口压力和出口压力的压力差闭环调节，避免了测量过程压力差不稳对测量结果的影响，并且由于采用了比例伺服阀进行压力差调节，使得测试节拍大大提高。进油计量阀电流检测采用了霍尔式电流传感器，不仅可以测得实际电流波形还可以计算得到电流有效值，提高了电流检测精度。对进油计量阀进口温度进行控制，从而保证了测量过程中进油计量阀的电参数、测试油的特性等处于稳定状态。在电流-流量特性及开启和关闭延时时间测试前都进行了带压力的磨合，将小颗粒杂质对性能的影响降到了最低。

3、本发明涉及的测试装置和测量方法性能稳定、操作简便、结果准确，对共轨泵进油计量阀的开发和批产来说意义重大。

附图说明

图1为本发明所述的共轨泵进油计量阀性能测试装置构成示意图；

图2为本发明所述阀块的结构示意图；

图3为本发明所述阀块另一方向的结构示意图；

图4为本发明所述阀块与进油计量阀、进口压力传感器、进口温度传感器、第一出口压力传感器、和第二出口压力传感器连接后的结构示意图；

图5为本发明所述阀块与三个气缸连接的结构图。

图6为本发明所述的共轨泵进油计量阀顶紧、插座引脚接触等机构示意图；

图7为本发明所述的共轨泵进油计量阀驱动、霍尔式电流传感器和霍尔式电流传感器检测电路示意图；

图8为本发明所述的共轨泵进油计量阀性能测试装置控制部分构成示意图；

图9为本发明所述的共轨泵进油计量阀控制信号PWM占空比斜坡变化示意图；

图10为本发明所述的共轨泵进油计量阀由开启到关闭时的控制信号PWM占空比阶跃变化示意图；

图11为本发明所述的共轨泵进油计量阀由关闭到开启时的控制信号PWM占空比阶跃变化示意图；

图12为本发明所述的共轨泵进油计量阀进行电流-流量特性测量采用PWM占空比斜坡变化时自动生成的曲线图；

图13为本发明所述的共轨泵进油计量阀进行电流-流量特性测量采用电流等步长变化时自动生成的曲线图；

图14为本发明所述的共轨泵进油计量阀开启延时测量结果；

图15为本发明所述的共轨泵进油计量阀关闭延时测量结果。

具体的实施方式

下面对照附图，通过对实例的描述，对本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理等作进一步的详细说明：

实施例一：

如附图1-11所示，一种共轨泵进油计量阀性能测试装置，包括盛有符合ISO4113标准校准油的第一油箱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200μm的第一粗过滤滤器23、10μm的第一精滤过滤器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200μm的第二粗滤过滤器1和、5μm的第二精滤过滤器3送至比例伺服阀9的P口，柱塞式油泵由变频电机37驱动，其转速由工控机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。溢流阀作为安全阀使用确保出油压力高于限值时打开，节流阀作为出油压力调节阀使用。蓄能器用于消除压力脉动稳定出油压力。

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均与均工控机31电连接。

第一油箱T1和第二油箱T2为一整体，中间有分隔装置隔开，加注油口在第一油箱T1侧，第一油箱T1和第二油箱T2上均开设有放油口，第一油箱T1中装有液位传感器28。

如图2、3、4、5所示，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、第二安装口17-4、第三安装口17-5、第四安装口17-6、第五安装口17-8和第六安装口17-9；所述进油计量阀40可拆卸式安装于第一安装口17-7中，进口压力传感器15安装于第五安装口17-8中，进口温度传感器16安装在第四安装口17-6中，第一出口压力传感器18安装于第三安装口17-5中，第二出口压力传感器19安装于第二安装口17-4中；第三气缸安装于第六安装口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。

如图6所示，进行性能测试前，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；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一安装口中顶出，同时第一气缸30的活塞杆收缩。所述第三气缸为微型气缸。

在本实施例中，所述底板上设置有两个导向杆，提高结构稳定性，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。

如图7、8所示，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。

在本实施例中，第一数据采集卡32、第二数据采集卡33的型号均为NI PCIe-6323。

PWM信号由LabVIEW编程通过第一数据采集卡32的模拟电压输出通道AO0产生，PWM信号作用于N沟道MOS管来驱动进油计量阀，肖特基二极管作为续流二极管使用，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AI0，用以采集进油计量阀的驱动电流信号。

通过LabVIEW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，将图7中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。

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。

在本实施例中，压力差PID调节周期为100ms，操作变量输出上限为8V，下限为0V，PID参数按照进油计量阀当前驱动电流分段设定，在流量拐点附近加大参数P，在不需要压力差调节时将操作变量上限设为0V，需要压力差调节时再将操作变量上限设为8V；

第二精滤过滤器3的堵塞信号，温度传感器7、第三压力传感器8、齿轮流量计12、活塞式流量计13、进口温度传感器16、第一出口压力传感器18、第二出口压力传感器19和液位传感器28的信号都由第一数据采集卡32采集，第一气动三通球阀11、第二气动三通球阀14、第三气动三通球阀20、插座引脚接触探针、第二气缸29和第一气缸30的控制信号都由第一数据采集卡32给出，特别地，运行在工控机31上的测控程序根据温度传感器7的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进油计量阀的进口温度的控制。

实施例二：

基于实施例一中所述测试装置对进油计量阀电流-流量特性的测量方法：

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；接着将电机37转速升至柱塞式油泵2的额定转速1450r/m，手动调节第一节流阀5使柱塞式油泵2的出口压力为70bar，即第三压力传感器8的值为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，即第二压力传感器19的测量值在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、按照图10或者图11的PWM占空比变化方式，通过第一数据采集卡32的模拟电压输出通道AO0给被测阀连续施加周期为1s的十个周期信号，以实现连续十次的带油磨合，磨合结束后等待5s；

步骤四、按如下方式测量进油计量阀的电流-流量特性：

方式一：按照附图6PWM占空比斜坡变化，占空比峰值48％，正周期时间88s，在这个过程中按照100ms的间隔时间连续记录当前进油计量阀驱动电流和齿轮流量计12的值即当前流量，自动生成如图12所示的电流-流量曲线并保存；

方式二：进油计量阀的驱动电流按照50mA的步长从100mA增大至2000mA，再从2000mA降低至100mA，每步长时间为2s，电流PID调节周期为100ms，第一个电流点即100mA时操作变量占空比上限设为6％、下限设为0％，其余点操作变量占空比上限设为60％、下限设为0％，在每个电流点的第17个、第18个和第19个周期各判断一次当前压力差是否在2±0.05bar范围内，如果压力差在范围内就记录一次当前流量，否则不记录，在第19个周期计算所有记录值的平均值Y轴并和当前电流点目标值X轴配对显示在测试程序界面上，如果这三个周期都没有记录到数据则这一步流量值为空即曲线在这一步是个断点，所有电流点遍历后自动生成如附图13所示的电流-流量曲线并保存；

电流-流量特性测量结果的评价方式：判断去程所有点是否在上下限范围内，曲线中的断点不判断是否在上下限范围内，每个正常点的判断结果保存在布尔数组中，所有数组元素都未真则表明去程合格，否则不合格，再判断1000mA、1200mA和1600mA这三个点的滞环是否在上下限范围内，去程和滞环都满足要求则电流-流量特性测量合格；

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一安装口中顶出，同时第一气缸30的活塞杆收缩。

实施例三：

基于实施例一中所述测试装置对进油计量阀开启和关闭延时时间的测量方法：

步骤一、与实施例二中的步骤一相同，不再赘述。

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，即进口压力传感器15的测量值为6±0.05bar，第二出口压力传感器19的测量值为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、然后按照图10或者图11的PWM占空比变化方式，通过第一数据采集卡32的模拟电压输出通道AO0给进油计量阀连续施加周期为1s的十个周期信号，以实现连续十次的带油磨合，磨合结束后等待5s；

步骤四、按照图11的PWM占空比变化方式，通过第一数据采集卡32的模拟电压输出通道AO0给被测阀施加一个周期为5s的占空比阶跃信号，以实现进油计量阀的开启动作，与此同时连续记录霍尔式电流传感器和出口压力的波形，即第一出口压力传感器18的波形，并计算电流波形最后一个峰值到出口压力为5bar时的时间差，得到进油计量阀的开启延时，如附图14所示；

步骤五、按照图10的PWM占空比变化方式，通过第一数据采集卡32的模拟电压输出通道AO0给被测阀施加一个周期为5s的占空比阶跃信号，以实现第一数据采集卡32的关闭，与此同时连续记录霍尔式电流传感器和出口压力的波形，即第一出口压力传感器18的波形，并计算电流第一个拐点到出口压力为0.55bar时的时间差得到进油计量阀的关闭延时，如图15所示；

步骤六、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一安装口中顶出，同时第一气缸30的活塞杆收缩。

实施例四：

基于实施例一中所述测试装置对进油计量阀内漏量的测量方法：

步骤一、与实施例二中的步骤一相同，不再赘述。

步骤二：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足0±0.05bar，即进口压力传感器15的测量值为6±0.05bar，第二出口压力传感器19的测量值为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，并计算一分钟内内漏量的平均值，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一安装口中顶出，同时第一气缸30的活塞杆收缩。

上面结合附图对发明进行了示例性的描述，显然本发明具体的实现并不受上述方式的限值，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其他场合的，均在本发明的保护范围内。

Claims (8)

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；

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。

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)、第二安装口(17-4)、第三安装口(17-5)、第四安装口(17-6)、第五安装口(17-8)和第六安装口(17-9)；

所述进油计量阀(40)可拆卸式安装于第一安装口(17-7)中，进口压力传感器(15)安装于第五安装口(17-8)中，进口温度传感器(16)安装在第四安装口(17-6)中，第一出口压力传感器(18)安装于第三安装口(17-5)中，第二出口压力传感器(19)安装于第二安装口(17-4)中；第三气缸安装于第六安装口(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(40)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(40)从第一安装口(17-7)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任一项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。

5.根据权利要求1-3任一项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。

6.基于权利要求5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，将进油计量阀驱动电流从小到大变化的过程称之为去程，将进油计量阀驱动电流从大到小变化的过程称之为回程，测量去程和回程的电流-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一安装口中顶出，同时第一气缸(30)的活塞杆收缩。

7.基于权利要求5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满足6±0.05bar并且出口压力满足5.5±0.05bar的持续时间超过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一安装口中顶出，同时第一气缸(30)的活塞杆收缩。

8.基于权利要求5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满足6±0.05bar并且出口压力满足0±0.05bar的持续时间超过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一安装口中顶出，同时第一气缸(30)的活塞杆收缩。

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