CN111999089B - 一种燃油滤系统气泡模拟和测试试验台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种燃油滤系统气泡模拟和测试试验台，属于滤清器技术领域。所述燃油滤系统气泡模拟和测试试验台，用于测试燃油滤清器内产生的气泡，包括共轨泵、变频电机、燃油箱、粗滤单元、调节单元和测量单元，其中，共轨泵包括高压泵和低压泵，燃油滤清器设置在高压泵和低压泵之间；变频电机为共轨泵提供动力；燃油箱为共轨泵提供燃油；粗滤单元设置在燃油箱和低压泵之间；调节单元用于调节试验台的参数以模拟燃油滤清器工况；测量单元用于测试燃油滤清器内的气泡量。本发明的燃油滤系统气泡模拟和测试试验台，能模拟真实工况下燃油滤清器气泡生成情况，获得了实际工况下的气泡消除能力的信息，且试验台的可靠性和准确性好，可再现试验。

Description

一种燃油滤系统气泡模拟和测试试验台

技术领域

本发明涉及滤清器技术领域，尤其涉及一种燃油滤系统气泡模拟和测试试验台。

背景技术

随着汽车行业排放法规的越来越严格，国V及以上的汽车柴油发动机已经全面采用高压共轨系统的结构来满足更高的排放标准。对于应用于高压共轨系统的燃油滤清器来说，如何更好的消除系统内的气泡将直接影响发动机运行的好坏。由于气泡具有可压缩性和弹性，其将导致以下问题：首先是大小不受控的气泡进入油泵使得燃油和空气的混合产生混乱，最终导致燃油燃烧不正常，发动机转速产生波动，驾驶者在行驶中感觉突然加减速，发动机工况恶化，特别是会使冷启动困难；其次是空气代替燃油占据了有效过滤区域，滤清器过滤面积变小，燃油通过滤纸的流速太高，导致过滤效率及水分离效率降低，严重时会导致发动机熄火。

现有燃油滤系统的验证技术中，存在以下问题：

一、是采用ISO及GB国家试验标准规定的测试方案，然而其没有真实反映出燃油粗滤在燃油系统中的位置关系，也没有真是反映出上下游对其产生影响的零部件特性，无法模拟和发现实际系统中出现气泡的情况；

二、是作为燃油系统的动力驱动，行业内普遍使用普通齿轮泵进行定速控制滤清器的额定流量进行加载，无法体现实际发动机搭载的不同油泵规格对系统的影响和对应的工况；而作为燃油系统的动力源，由于燃油滤的流量是根据油泵的控制策略和运行工况而随时变化的，其对燃油滤气泡的生成和消除起到很大的影响。

在滤清器行业，针对燃油滤系统气泡消除能力的测试技术几乎是空白，绝大多数厂家是利用现有标准规定的设备开展试验，但目前发动机高压共轨技术飞速发展，新型高精度的产品在应用层面遇到的问题也更复杂和多样。现有测试设备采用单一的动力源和控制策略，以及落后的设备结构形式，无法发现和解决现有燃油滤系统气泡生成情况，后续难以有针对性地提出消除气泡的解决方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种燃油滤系统气泡模拟和测试试验台，通过试验台模拟燃油滤清器气泡生成情况；通过模拟真实工况，获得了实际工况下的气泡消除能力的信息，且试验台的可靠性和准确性好；且通过调节结构参数模拟，设备易于控制，可再现试验，测试效果的一致性好。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种燃油滤系统气泡模拟和测试试验台，用于测试燃油滤清器内产生的气泡，包括：

共轨泵，其包括高压泵和低压泵，燃油滤清器设置在高压泵和低压泵之间；

变频电机，为共轨泵提供动力；

燃油箱，为共轨泵提供燃油；

粗滤单元，设置在燃油箱和低压泵之间；

调节单元，用于调节试验台的参数以模拟燃油滤清器工况；

测量单元，用于测试燃油滤清器内的气泡量。

可选地，调节单元包括升降组件，燃油箱安装在升降组件上使燃油箱上下移动。

可选地，测量单元包括用于测量燃油箱的高度的测距传感器，测距传感器固定连接在试验台。

可选地，调节单元包括设置在粗滤单元上的加热器。

可选地，调节单元包括设置在粗滤单元上的放水阀。

可选地，调节单元包括设置在粗滤单元上的电动泵。

可选地，试验台还包括用于连通共轨泵、燃油箱、粗滤单元和燃油滤清器的管路，测量单元包括流量计，流量计能设置在管路内的不同位置，用于检测管路相应位置的流量。

可选地，测量单元包括设置在燃油滤清器的两侧的压力传感器，用于测量燃油滤清器两侧的压差。

可选地，设置在燃油滤清器的出口的管路为透明管路。

可选地，透明管路上设有刻度。

本发明的有益效果：

本发明提供的一种燃油滤系统气泡模拟和测试试验台，共轨泵集高压泵和低压泵为一体，与变频电机配合使用，可以任意调节共轨泵的转速和轨压，以对应典型测试规范来加载试验载荷，以及为燃油滤清器提供相应流量的燃油，更为符合现有燃油滤清器的使用环境；通过调节单元调节试验台的参数以模拟燃油滤清器的使用工况，进一步模拟出燃油滤清器在实际工作中出现气泡的情况，提高了试验台的可靠性；测试单元能测试出不同工况下燃油滤清器内产生的气泡量，提高了试验台的测试准确性，便于分析不同工况和不同因素对产生的气泡量的影响，进而便于为后续消除气泡提供可靠的有针对性的解决方案。

由于燃油箱向低压泵提供燃油时，低压泵内产生负压以抽取燃油箱内的燃油，在抽取过程中易混入压缩空气，因此将粗滤单元设置在燃油箱和低压泵之间，以分离出压缩空气，提高了进入低压泵的燃油质量，减少对共轨泵的磨损，延长试验台的使用寿命。

附图说明

图1是本发明的具体实施方式提供的燃油滤系统气泡模拟和测试试验台的工作原理图。

图中：

100-燃油滤清器；

1-燃油箱；

2-共轨泵；211-低压进油口；212-低压出油口；221-高压进油口；222-高压出油口；223-高压回油口；

3-粗滤单元；

4-变频电机；

5-管路；51-透明管路；

61-流量计；62-第一压力传感器；63-第二压力传感器；64-第三压力传感器；65-第四压力传感器。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案做进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

本实施例提供了一种燃油滤系统气泡模拟和测试试验台，用于测试燃油滤清器100内产生的气泡，其包括共轨泵2、变频电机4、燃油箱1、粗滤单元3、调节单元和测量单元。具体地，如图1所示，共轨泵2包括高压泵和低压泵，燃油滤清器100设置在高压泵和低压泵之间；变频电机4为共轨泵2提供动力；燃油箱1为共轨泵2提供燃油；粗滤单元3设置在燃油箱1和低压泵之间；调节单元用于调节试验台的参数以模拟燃油滤清器100工况；测量单元用于测试燃油滤清器100内的气泡量。

共轨泵2的运行工况反映了发动机的运行工况，因此共轨泵2可作为试验台的驱动和控制策略。共轨泵2集高压泵和低压泵为一体，与变频电机4配合使用，可以任意调节共轨泵2的转速和轨压，以对应典型测试规范来加载试验载荷，以及为燃油滤清器100提供相应流量的燃油，更为符合现有燃油滤清器100的使用环境；通过调节单元调节试验台的参数以模拟燃油滤清器100的使用工况，进一步模拟出燃油滤清器100在实际工作中出现气泡的情况，提高了试验台的可靠性；测试单元能测试出不同工况下燃油滤清器100内产生的气泡量，提高了试验台的测试准确性，便于分析不同工况和不同因素对产生的气泡量的影响，进而便于为后续消除气泡提供可靠的有针对性的解决方案。

标准规定的测试方案中，粗滤单元安装在油泵正压侧，没有真实反映出粗滤单元在燃油系统中的位置关系，这样的测试系统虽然结构简单容易搭建，但无法模拟和发现实际系统中出现气泡的情况。为此，将粗滤单元3设置在燃油箱1和低压泵之间，以分离出压缩空气，提高了进入低压泵的燃油质量，降低了燃油质量对燃油滤清器100的影响，更真实地模拟了实际系统，提高试验台的测试准确性；且提高燃油质量，减少了对共轨泵2的磨损，延长了试验台的使用寿命。

综合以上，通过试验台模拟燃油滤清器气泡生成情况；通过模拟真实工况，获得了实际工况下的气泡消除能力的信息，且试验台的可靠性和准确性好；且通过调节结构参数模拟，设备易于控制，可再现试验，测试效果的一致性好。可选地，试验台还包括工作台，以及安装在工作台上的共轨泵2、变频电机4、燃油箱1、粗滤单元3、调节单元和测量单元等零部件；可选地，调节单元包括升降组件，燃油箱1安装在升降组件上使燃油箱1上下移动，用以模拟燃油滤清器100与燃油箱1的位置关系对气泡产生的影响；具体地，升降组件可以是滚珠丝杠副，滚珠丝杠竖直安装在工作台上，燃油箱1安装在丝杠螺母上，电机驱动丝杠螺母副以使燃油箱1沿滚珠丝杠上下移动，并提高了移动距离的精度。

进一步可选地，为方便测量燃油箱1的位置，测量单元包括用于测量燃油箱1的高度的测距传感器，测距传感器固定连接在试验台，本实施例中，丝杠螺母副或燃油箱1上设置有测试件，测距传感器固定在工作台的顶端，测距传感器相对测试件设置并测试测试件的高度，从而测得燃油箱1的高度。

由于不同工况下，工作环境的温度有所变化，不同温度条件下燃油的挥发速度不同。可选地，调节单元包括设置在粗滤单元3上的加热器，以测试燃油温度对燃油滤清器100产生气泡的影响。

燃油质量对燃油滤清器100产生的影响较为复杂，为提高测试精度，避免燃油质量带来的影响，可选地，调节单元包括设置在粗滤单元3上的放水阀，以分离出燃油中的杂质，提高了燃油质量，降低燃油质量对测试的影响，提高了试验台对其他因素的测试精度。

实际工况中，粗滤单元3内部的电动泵会对燃油有搅动作用，进而会产生气泡，也会影响气泡的体积；可选地，调节单元包括设置在粗滤单元3上的电动泵，以测试电动泵的搅动作用对产生气泡的影响。

根据实际对燃油滤清器100的测试指标要求以及试验台的成本等因素，可选用以上影响产生气泡量因素的调节单元结构中的一个或多个进行组合调节，以满足测试要求；可选地，粗滤单元3为油水分离器，加热器、放水阀和电动泵均作为油水分离器的附件进行选配使用；可选地，试验台上还设置有能提供5V-24V的直流电压，用于为油水分离器的附件进行供电。

根据共轨泵2的控制策略和运行工况，可以任意调节共轨泵2的转速和轨压，以为燃油滤清器100提供相应流量的燃油，可选地，试验台还包括用于连通共轨泵2、燃油箱1、粗滤单元3和燃油滤清器100的管路5，测量单元包括流量计61，流量计61能设置在管路5内的不同位置，用于检测管路5相应位置的流量，测试不同燃油流量对燃油滤清器100的影响，以及不同位置流量对滤清器的影响；具体地，流量计61可选用液体质量流量计61，便于安装维护。

可选地，测量单元包括设置在燃油滤清器100的两侧的压力传感器，用于测量燃油滤清器100两侧的压差，从而得到燃油滤清器100前后阻力对气泡产生的影响，如根据测试结果得出在相应的压差范围时，燃油滤清器100产生的气泡量及气泡体积产生的影响最大，从而可以后续使用燃油滤清器100时更有针对性地对相应的压差范围提供解决方案，即避免燃油滤清器100工作在对应的压差状态下，进而消除气泡；本实施例中，燃油滤清器100的两侧分别设置有第一压力传感器62和第二压力传感器63，用于测量燃油滤清器100两端的压力值。

同理，粗滤单元3的两侧分别设置有第三压力传感器64和第四压力传感器65，用于测量粗滤单元3两端的压力值，以便于后续过程中针对粗滤单元3两端的压力值进行方案设计，以消除气泡，进一步提高了试验台的测试可靠性和准确性。

可选地，设置在燃油滤清器100的出口的管路5为透明管路51，通过透明管路51便于观察透明管路51内部产生的气泡情况，以便于观察不同工况下的气泡量及气泡体积等，从而判断不同工况对气泡的影响，以便针对相应工况进行设计消除气泡的方案。进一步可选地，透明管路51上设有刻度，以便精确测量产生气泡的体积，提高了测量精度。

参照图1，本实施例中，试验台的连接关系如下：通过管路5，依次连通燃油箱1、油水分离器、低压泵、油水分离器和高压泵，具体地，经油水分离器粗滤的燃油进入低压泵的低压进油口211，低压泵的低压出油口212与燃油滤清器100连通，经燃油滤清器100精滤的燃油进入高压泵的高压进油口221；为循环使用燃油，高压泵上的高压回油口223和高压出油口222均与燃油箱1连通并将高压燃油排回燃油箱1。

可选地，根据典型测试规范，工况点可以设置低压泵转速、高压泵压力、经共轨进入喷油器流量和测试时间变量参数，以对比不同参数指标对燃油滤清器的气泡产生情况的影响。

具体地，各个不同工况点的参数如下表所示：

工况点	低压泵转速(rpm)	高压泵压力(bar)	经共轨进入喷油器流量(L/h)	测试时间(S)	测试点名称
						1	100	400	20	30	启动
2	800	400	120	30	溢流阀漏油压力点
						3	1000	/	0.5	50	零供油
4	1000	400	180	30	平均负荷点
						5	1000	700	170	30	高压泵负荷点1
6	1000	1000	112	30	高压泵负荷点2
						7	1000	1200	54	30	高压泵负荷点3
8	1000	1400	10	30	高压泵负荷点4

通过调节单元，分别调节试验台至工况点1和工况点2，通过测试单元测试出低压泵转速和流量对产生气泡的影响；分别调节试验台至工况点4-工况点8，通过测试单元依次测试出提高高压泵压力和降低流量对产生气泡的影响。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种燃油滤系统气泡模拟和测试试验台，用于测试燃油滤清器(100)内产生的气泡，其特征在于，包括：

共轨泵(2)，其包括高压泵和低压泵，所述燃油滤清器(100)设置在所述高压泵和所述低压泵之间；

变频电机(4)，为所述共轨泵(2)提供动力；

燃油箱(1)，为所述共轨泵(2)提供燃油；

粗滤单元(3)，设置在所述燃油箱(1)和所述低压泵之间；

调节单元，用于调节试验台的参数以模拟所述燃油滤清器(100)工况；

测量单元，用于测试所述燃油滤清器(100)内的气泡量；

所述调节单元包括升降组件，所述燃油箱(1)安装在所述升降组件上使所述燃油箱(1)上下移动。

2.根据权利要求1所述的燃油滤系统气泡模拟和测试试验台，其特征在于，所述测量单元包括用于测量所述燃油箱(1)的高度的测距传感器，所述测距传感器固定连接在所述试验台。

3.根据权利要求1所述的燃油滤系统气泡模拟和测试试验台，其特征在于，所述调节单元包括设置在所述粗滤单元(3)上的加热器。

4.根据权利要求1所述的燃油滤系统气泡模拟和测试试验台，其特征在于，所述调节单元包括设置在所述粗滤单元(3)上的放水阀。

5.根据权利要求1所述的燃油滤系统气泡模拟和测试试验台，其特征在于，所述调节单元包括设置在所述粗滤单元(3)上的电动泵。

6.根据权利要求1-5任一项所述的燃油滤系统气泡模拟和测试试验台，其特征在于，所述试验台还包括用于连通所述共轨泵(2)、所述燃油箱(1)、所述粗滤单元(3)和所述燃油滤清器(100)的管路(5)，所述测量单元包括流量计(61)，所述流量计(61)能设置在所述管路(5)内的不同位置，用于检测所述管路(5)相应位置的流量。

7.根据权利要求1-5任一项所述的燃油滤系统气泡模拟和测试试验台，其特征在于，所述测量单元包括设置在所述燃油滤清器(100)的两侧的压力传感器，用于测量所述燃油滤清器(100)两侧的压差。

8.根据权利要求1-5任一项所述的燃油滤系统气泡模拟和测试试验台，其特征在于，设置在所述燃油滤清器(100)的出口的管路(5)为透明管路(51)。

9.根据权利要求8所述的燃油滤系统气泡模拟和测试试验台，其特征在于，所述透明管路(51)上设有刻度。

Images