CN205607646U - 用于活塞冷却喷嘴性能实验台架的打靶位置测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型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装置，其中，安装板上和孔板上各自设有竖向或斜向的通孔，孔板安装于安装板上且孔板的通孔位于安装板的通孔内，孔板的通孔位于与活塞冷却喷嘴的喷嘴体的喷口的下方，伞形靶的伞形靶面位于孔板的通孔的下方，伞形靶下部的中心承力柱的下端与测力传感器的压力输入端连接，保护套套装于伞形靶下部的中心承力柱和测力传感器的外面。本实用新型通过测力传感器测量通过孔板的通孔的喷射油束的打靶力，可通过设定打靶力下限值的方式判定活塞冷却喷嘴是否合格，获得活塞冷却喷嘴打靶位置是否适当的评价结果，具有检测效率高、不受检测介质机油雾化的影响、对任意形状的油束均普遍适用的优点。

Description

用于活塞冷却喷嘴性能实验台架的打靶位置测试装置

技术领域

本实用新型涉及一种活塞冷却喷嘴性能实验台架的局部结构，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装置。

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。

传统的打靶位置测试采用如下三种技术方法：

方法一：如图2所示，采用人工目测法：高压泵5为机油提供高压，通过 手动调节球阀6的开度，观察流量传感器7(为了采集数据，否则可用流量表)和压力传感器8(为了采集数据，否则可用压力表)的读数，在确定机油的压力达到打靶位置测试压力时，工作人员目测从喷嘴体2喷射的油束喷入靶板4的靶孔3的程度，人工判断是否合格。

方法二：如图3所示，采用称重法：通过程控调整压力调节器9的输出压力，获得一段时间的稳定的打靶位置测试压力，此期间控制双轴气缸14驱动挡板11移动，露出靶孔3，按设定值保持一段时间，然后控制双轴气缸14驱动挡板11反向移动，遮盖靶板4的靶孔3；由于靶孔3的作用，当油束喷射打靶位置不符合要求时，油束的一部分会喷射到靶孔3的外面，量杯12收集的机油将减少，用称重传感器13测量所收集的机油重量，按设定重量下限阈值判定是否合格。测试结束后开启电磁截止阀10释放量量杯12内收集的检测介质机油。图3的高压泵5、流量传感器7和压力传感器8与图2相同。

方法三：如图4和图5所示，采用图像识别法：给活塞冷却喷嘴施加恒定的打靶位置测试压力，通过数字摄像机18获得喷射油束17的图像，经数字视频处理系统进行图像处理后，得到喷射油束17的扩张角、倾斜角，如图6所示，以此判定是否合格；图4中还示出了喷射箱15和平行光源16，图5中还示出了平行光源16和反光镜19，这些部件均为用于辅助实现数字摄像机18获得喷射油束17图像的装置。

上述三种传统方法的缺陷如下：

方法一：需要人工调节手动调节球阀6的开度，在获得打靶位置测试压力时，目测喷射油束喷入靶板4的靶孔3的程度，人工判断是否合格，实验台架的检测效率低，操作人员的劳动强度大，检测结果的置信度依赖于操作人员的操作技能与责任心，不够精确。

方法二：需要通过程控调整压力调节器9的输出压力，以获得稳定的打靶位置测试压力，而压力调节器9输出压力的调节是一个逐次逼近的迭代过程，需要耗时，同时机油收集需要足够的量，也需要耗时，否则测试误差较大，因此，检测耗时长，检测效率过低，不适合应用于活塞冷却喷嘴的生产检验。

方法三：只适用于喷射油束17为圆锥形的情况，对于理想油束本身就不是圆锥形时、理想油束是圆锥形而因为活塞冷却喷嘴喷口形状缺陷造成喷射油束不是圆锥形时则不适用，然而，活塞冷却喷嘴的喷嘴体的喷口形状缺陷的剔除是进行打靶位置测试的目的之一，因此，不适合应用于活塞冷却喷嘴的生产检验；同时，在活塞冷却喷嘴的生产检验中，需要高频度的连续运行，存在检测介质机油的雾化现象，会影响油束形貌的成像质量，导致图像处理时产生较大的边界误差；另外，喷射箱15的箱壁、数字摄像机18的镜头还会结露，严重时将无法成像，也可能导致该方法难以实施。

实用新型内容

本实用新型的目的就在于为了解决上述问题而提供一种检测效率高、不受检测介质机油雾化的影响且对任意形状的油束均普遍适用的用于活塞冷却喷嘴性能实验台架的打靶位置测试装置。

本实用新型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装置，包括测力传感器、伞形靶、保护套、安装板和孔板，所述安装板上和所述孔板上各自设有竖向或斜向的通孔，所述孔板安装于所述安装板上且所述孔板的通孔位于所述安装板的通孔内，所述孔板的通孔位于与所述活塞冷却喷嘴的喷嘴体的喷口的下方，所述伞形靶的伞形靶面位于所述孔板的通孔的下方，所述伞形靶下部的中心承力柱的下端与所述测力传感器的压力输入端连接，所述保护套套装于所述 伞形靶下部的中心承力柱和所述测力传感器的外面。

上述结构中，孔板、伞形靶和测力传感器是最重要的测试部件，其它部件为辅助部件；孔板用于对喷射油束进行标准限位；伞形靶的伞形靶面便于喷射油束顺畅分流，亦具有一定的抗偏载能力；测力传感器用于将伞形靶收到的打靶力进行实时检测并转变为电信号输出；由于打靶力与油压之间呈相应的线性关系，所以可以确定在打靶位置测试压力时对应的打靶力的下限值，在喷射油束歪曲导致不能完全通过孔板上的通孔时，打靶力会下降，当实际测试的打靶力低于上述下限值时，则可判断为活塞冷却喷嘴不合格。上述测力传感器采用常规的测力传感器即可。

进一步，为了便于安装，所述打靶位置测试装置还包括“Z”形过渡板，所述“Z”形过渡板的一端安装于所述测力传感器的下面且另一端安装于所述安装板上，所述“Z”形过渡板上设有过线孔，所述测力传感器的信号传输线穿过该过线孔。

根据应用需求，所述活塞冷却喷嘴安装于实验台架的夹具上，所述打靶位置测试装置安装所述夹具上并位于所述活塞冷却喷嘴的下方。

为了便于安装和应用，所述安装板为“L”形板，所述安装板的竖向板上设有用于与所述夹具连接的安装孔，所述安装板上竖向或斜向的通孔设于所述安装板的横向板上，所述安装板的横向板所在平面与所述活塞冷却喷嘴的喷嘴体的中心轴线相互垂直。

为了实现对测力传感器起过载保护作用，所述保护套与所述测力传感器的自由端之间的间隙为0.5mm。

为了及时排出意外进入保护套内的检测介质机油，所述保护套的底部设有漏油孔。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型通过测力传感器测量通过孔板的通孔的喷射油束的打靶力，从而可以通过设定打靶力下限值的方式判定活塞冷却喷嘴是否合格，获得活塞冷却喷嘴打靶位置是否适当的评价结果，具有检测效率高、不受检测介质机油雾化的影响、对任意形状的油束均普遍适用的优点；具体体现如下：

1、相对于传统方法一即人工目测法，其优点如下：

1.1、采用测力传感器测量通过孔板的通孔的喷射油束的打靶力、按设定打靶力下限值判定是否合格的间接测试方法，实现了打靶位置测试的检测自动化，操作人员的劳动强度显著降低，检测结果的置信度不再依赖于操作人员的操作技能与责任心；

1.2、适合与自动控制油压的供油装置配套使用，检测效率显著提高。

2、相对于传统方法二即称重法，其优点如下：

2.1、采用瞬时压力值进行实时打靶力读数测量，无须一定时间的稳压供油过程，检测效率显著提高；

2.2、采用瞬时压力值进行实时打靶力读数测量，避免了供油压力波动对称重结果的影响，实验台架的重复性与再现性评价指标大幅度提高。

3、相对于传统方法三即图像识别法，其优点如下：

3.1、采用测力传感器测量通过孔板的通孔的喷射油束的打靶力、按设定打靶力下限值判定是否合格的间接测试方法，对圆锥形油束、非圆锥形油束、因PCN喷口形状缺陷造成喷射油束形状变异等均普遍适用；

3.2、测试敏感元件采用测力传感器，不受检测介质机油雾化的影响；

3.3、打靶位置测试装置相对廉价，安装、更换、维修相对简单、方便。

附图说明

图1是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是传统方法一即人工目测法采用的测试装置；

图3是传统方法二即称重法采用的测试装置；

图4是传统方法三即图像识别法采用的测试装置之一；

图5是传统方法三即图像识别法采用的测试装置之二；

图6是传统方法三即图像识别法涉及的喷射油束的扩张角、倾斜角的图像示意图；

图7是包括本实用新型所述打靶位置测试装置的活塞冷却喷嘴性能实验台架的主视图；

图8是包括本实用新型所述打靶位置测试装置的活塞冷却喷嘴性能实验台架的右视图；

图9是本实用新型所述用于活塞冷却喷嘴性能实验台架打靶位置测试装置的右视图；

图10是本实用新型所述用于活塞冷却喷嘴性能实验台架打靶位置测试装置的局剖主视图；

图11是本实用新型所述测力传感器、伞形靶和保护套的剖视图；

图12是本实用新型所述过渡板的主视图；

图13是本实用新型所述过渡板的俯视图；

图14是本实用新型所述活塞冷却喷嘴和打靶位置测试装置的安装位置示意图；

图15是本实用新型所述打靶位置测试装置的辅助安装件的结构图；

图16是本实用新型所述打靶位置测试装置通过辅助安装件安装于夹具上的局剖主视图；

图17是本实用新型所述打靶位置测试装置通过辅助安装件安装于夹具上的右视图；

图18是本实用新型所述打靶位置测试装置应用时的打靶位置测试压力、打靶力和时间的对应关系曲线示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明：

如图7-图14所示，本实用新型所述活塞冷却喷嘴(包括单向阀1和喷嘴体2)安装于实验台架的夹具20上，本实用新型所述打靶位置测试装置21安装夹具20上并位于所述活塞冷却喷嘴的下方；本实用新型所述打靶位置测试装置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“L”形板，安装板22的竖向板上设有用于与夹具20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所述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。

上述结构中，由于不同型号的活塞冷却喷嘴对其靶孔的形状、尺寸及其中 心点的空间位置要求有所差异，不同型号活塞冷却喷嘴的打靶位置测试装置的安装板、孔板的结构尺寸也有所差异，但其结构形式相同。本实施例的测力传感器25选取的量程：2N，测试精度：0.05％。

图7中还示出了活塞冷却喷嘴性能实验中采用的部分控油部件：高压泵5、压力调节器9、流量传感器7，图8中还示出了活塞冷却喷嘴性能实验中采用的压力表8，图14中还示出了夹具20上用于安装安装板22的安装孔28。

如图15-图17所示，为了方便打靶位置测试装置的安装调整，本实用新型还提供一种辅助安装件，包括相互连接的安装座29和模拟油束柱30，模拟油束柱30的形状和尺寸模拟喷射油束和靶孔中心点的空间位置。

如图16和图17所示，将该辅助安装件安装到夹具20上测试放置待试活塞冷却喷嘴位置，进行打靶位置测试装置靶孔中心点的对位安装调整。利用4×M3、4×M5、3×M8螺钉与其安装过孔之间的间隙做微量调整以弥补加工误差的影响，使打靶位置测试装置靶孔中心点的空间位置符合技术要求的规定。最终使孔板23的通孔的中心与模拟油束柱30的顶点中心重合，即完成打靶位置测试装置21的安装。

如图7-图14所示，进行打靶位置测试时，由压力调节器9产生检测供油压力，用压力传感器8测试供油压力、用打靶位置测试装置21测试喷射油束打击伞形靶27的打靶力，获得压力、打靶力测试曲线，如图18所示。

从曲线上读取打靶位置测试压力对应的打靶力值，按设定打靶力下限值判定是否合格；当待试活塞冷却喷嘴的打靶位置不适当时，会有部分油束打击到孔板23的通孔以外，打靶位置测试装置21所获得测试打靶力将减小而低于设定打靶力下限值，则可判断该活塞冷却喷嘴不合格。

上述实施例只是本实用新型的较佳实施例，并不是对本实用新型技术方案 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，均应视为落入本实用新型专利的权利保护范围内。

Claims (6)

1.一种用于活塞冷却喷嘴性能实验台架的打靶位置测试装置，其特征在于：包括测力传感器、伞形靶、保护套、安装板和孔板，所述安装板上和所述孔板上各自设有竖向或斜向的通孔，所述孔板安装于所述安装板上且所述孔板的通孔位于所述安装板的通孔内，所述孔板的通孔位于与所述活塞冷却喷嘴的喷嘴体的喷口的下方，所述伞形靶的伞形靶面位于所述孔板的通孔的下方，所述伞形靶下部的中心承力柱的下端与所述测力传感器的压力输入端连接，所述保护套套装于所述伞形靶下部的中心承力柱和所述测力传感器的外面。

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装置，其特征在于：所述打靶位置测试装置还包括“Z”形过渡板，所述“Z”形过渡板的一端安装于所述测力传感器的下面且另一端安装于所述安装板上，所述“Z”形过渡板上设有过线孔，所述测力传感器的信号传输线穿过该过线孔。

3.根据权利要求1或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装置，其特征在于：所述活塞冷却喷嘴安装于实验台架的夹具上，所述打靶位置测试装置安装所述夹具上并位于所述活塞冷却喷嘴的下方。

4.根据权利要求3所述的用于活塞冷却喷嘴性能实验台架的打靶位置测试装置，其特征在于：所述安装板为“L”形板，所述安装板的竖向板上设有用于与所述夹具连接的安装孔，所述安装板上竖向或斜向的通孔设于所述安装板的横向板上，所述安装板的横向板所在平面与所述活塞冷却喷嘴的喷嘴体的中心轴线相互垂直。

5.根据权利要求1或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装置，其特征在于：所述保护套与所述测力传感器的自由端之间的间隙为0.5mm。

6.根据权利要求1或2所述的用于活塞冷却喷嘴性能实验台架的打靶位置 测试装置，其特征在于：所述保护套的底部设有漏油孔。