汽車機油泵壓力波動的自動測試方法
2023-07-26 12:19:51
專利名稱：汽車機油泵壓力波動的自動測試方法
技術領域：
本發明涉及的是一種壓力的測試方法，具體地說，是一種汽車機油泵壓力波動的自動測試方法。屬於測試技術領域。
背景技術：
汽車機油泵是發動機的關鍵部件，它的作用是使機油壓力升高並保持一定的油壓，向各運動摩擦表面強制供油，使發動機得到可靠的潤滑，其性能的好壞直接影響發動機的運行。汽車機油泵包括常用的外嚙合漸開線齒輪泵和內嚙合擺線齒輪泵及其它容積式機油泵。特別是對於外嚙合漸開線齒輪泵，由於其結構的原因，壓力波動明顯，會引起較大噪音和工作性能下降。壓力波動是機油泵工作性能的重要指標，但由於壓力波動信號頻率較高，特別是對於高轉速機油泵而言，測量起來非常不便，一直以來對於機油泵綜合性能測試中的壓力波動項目缺少有效的測量方法，甚至在JB/T8886《內燃機機油泵試驗方法》中未將壓力波動測試項目納入其中。而在國外，許多國家的機油泵試驗方法中都對壓力波動測試項目做出了明確和嚴格的規定。隨著現代計算機技術的飛速發展和廣泛應用，各種數據採集系統被廣泛地應用到生產、監測、檢驗等各個領域，如工業現場數據採集、雷達回波信號數據採集，以及海洋波高和潮位信號採集等。數據採集板卡是硬體系統中決定數據採集速度的關鍵性器件，它將經過前端處理的傳感信號轉化為計算機信號，並為計算機所接收，可用於信號的快速採集。
經對現有技術文獻的檢索發現，在凌軒撰寫的《計算機輔助測試高壓泵實驗臺系統及其特性數字仿真研究》(中國學位論文全文資料庫，2003年5月)一文中，其測試方式是傳感器的微小信號輸出經放大器放大，然後進入A/D轉換，經RS-485/RS232串行口輸入計算機。其不足之處是由於串行通訊速度「瓶頸」的存在，採樣周期被限制在幾十毫秒到1秒之間，無法滿足對高轉速機油泵壓力波動特性測量的需求。
發明內容
本發明的目的在於針對現有技術的不足，提出一種汽車機油泵壓力波動的自動測試方法，使其實現高轉速汽車機油泵壓力瞬間變化的測量，並大大提高系統的測試精度。
本發明是通過以下技術方案來實現的，本發明的具體步驟如下1、運行機油泵綜合性能測試臺達到壓力波動特性試驗要求。
2、待計算機接收開始採集信號後，數據採集板卡採集數據開始，自動採集壓力傳感器的瞬時讀數，直至採集時間結束。
3、計算機將內存中的數據存入資料庫文件，根據採集到的數據分析機油泵壓力波動的波動頻率、泵出壓力的最大值和最小值，繪製壓力波動特性試驗曲線圖。
所述的壓力波動特性試驗要求，是指機油泵綜合性能測試臺油箱溫度為常溫，機油泵泵出壓力為額定工作壓力，機油泵轉速達到標定轉速。
所述的數據採集板卡採集數據的過程為首先將板卡驅動程序加載到內存，對板卡進行初始化，使板卡作好I/O的準備工作。然後，計算機系統根據採集數據的需求對輸入埠數量、輸入增益值、採樣頻率、採集時間、採樣模式參數進行設置。在參數設置好後便可以開始模擬量的輸入，經A/D轉換後，板卡採用雙緩存技術存儲數據。最後結束模擬量的輸入，關閉設備。
所述的雙緩存技術，是指FIFO緩存器被分為兩個相同的半區，採集到的數據首先被存放到其中一塊半區，而在另一個線程中運行的函數循環檢查著FIFO緩存器的狀態，待該半區被填滿後，計算機系統產生一個硬體中斷使得新採集到的數據轉而被存放到另外一塊半區中去，同時將被填滿半區中的數據轉移到在內存中開闢的連續中轉緩存區中，再檢查採集時間是否已達到設定值，如此往復直至採集時間結束。
所述的壓力波動特性試驗曲線圖，是指以機油泵從採集開始時刻轉過的角位移為橫坐標，以泵出壓力值為縱坐標，所繪製的曲線圖。
本發明的工作原理如下
1、壓力波動數據採集頻率的確定汽車機油泵中的外嚙合漸開線齒輪泵的結構和工藝，在各類液壓泵中是最簡單的，因而在價格、可靠性、壽命、抗汙染和自吸能力上都佔優勢，但流量脈動和困油現象引發壓力波動造成振動和噪聲的問題卻普遍存在。外嚙合漸開線齒輪泵的瞬時流量脈動是由於齒輪嚙合原理本身造成的，當一對外嚙合齒輪嚙合時，齒輪泵瞬時流量q為 (1)n——齒輪泵轉速；B——齒輪齒寬；Rc——齒輪齒頂圓半徑；R——齒輪節圓半徑；Rf——齒輪基圓半徑；——齒輪轉角。
外嚙合漸開線齒輪泵的困油現象是由於齒輪傳動時頂隙和側隙密封空間的大小變化，造成被困油液的壓力發生急劇變化所引起的，所以困油的體積正好等於齒槽體積和輪齒有效齒高部分的體積之差V，則困油引起的流量變化q′為q′＝2nVz(2)z——齒輪齒數。
由於流量變化將引起同步壓力變化，所以從公式(1)和公式(2)可以推斷出機油泵的壓力變化頻率與機油泵試驗轉速成正比，因此壓力波動數據採集頻率≥5n/3。而現在機油泵的標定轉速可接近5000r/min，為了準確表示出高轉速下機油泵的工作壓力的瞬間變化，必須採用數據採集板卡來採集機油泵壓力變化。
2、雙緩存技術提高數據採集速度雙緩存技術的採用大大減少了硬體中斷的次數，保證了數據採集的連續性，使得數據採集得以高速的進行。
本發明的有益效果是將壓力波動測試機油泵的轉速從1000r/min以下提高到10000r/min以上，實現了高轉速汽車機油泵壓力波動的自動化測試，而且大大提高了測試的精度。
圖1為壓力波動特性試驗曲線圖具體實施方式
實施例本實施例在自主研發的JD-001型「機油泵綜合性能智能測試臺」上進行，被測的機油泵為一汽集團富奧零部件公司制泵分公司生產的「CA488」型汽車機油泵。
表1 汽車機油泵壓力波動自動測試系統配置
1、機油泵綜合性能測試臺調整機油泵泵出壓力達到0.3±0.005MPa(「CA488」型汽車機油泵的額定工作壓力為0.3MPa，系統誤差為±0.005MPa)，轉速達到2500±5r/min(「CA488」型汽車機油泵的標定轉速為2500r/min，系統誤差為±5r/min)，達到壓力波動特性試驗的要求。
2、通過工控組態軟體發出壓力波動數據採集指令後，計算機系統自動將數據採集板卡的採集頻率設定為10kHz，測量範圍設定±5V(壓力傳感器輸出電流信號4～20mA轉換為電壓信號1～5V)，採集時間為8秒鐘。壓力傳感器輸出信號經A/D轉換後，依據雙緩存技術原理，以數位訊號的形式自動存入計算機開闢的存儲內存。
3、採集的數據被存放入Access資料庫文件，經對機油泵壓力波動頻率和泵出壓力的最大最小值進行分析後，顯示所得到的結果並繪製壓力波動曲線圖。圖1顯示了「CA488」型汽車機油泵的壓力波動特性試驗曲線圖和分析結果。
該方法實現了標定轉速為2500r/min的汽車機油泵壓力波動數據快速採集，採樣周期達到了0.01ms，較串行通訊方法提高了100倍，經比較達到了德國實驗室同類試驗的測試效果。
權利要求
1.一種汽車機油泵壓力波動的自動測試方法，其特徵在於，具體步驟如下1)運行機油泵綜合性能測試臺達到壓力波動特性試驗要求；2)待計算機接收開始採集信號後，數據採集板卡採集數據開始，自動採集壓力傳感器的瞬時讀數，直至採集時間結束；3)計算機將內存中的數據存入資料庫文件，根據採集到的數據分析機油泵壓力波動的波動頻率、泵出壓力的最大值和最小值，繪製壓力波動特性試驗曲線圖。
2.根據權利要求1所述的汽車機油泵壓力波動的自動測試方法，其特徵是，所述的壓力波動特性試驗要求，是指機油泵綜合性能測試臺油箱溫度為常溫，機油泵泵出壓力為額定工作壓力，機油泵轉速達到標定轉速。
3.根據權利要求1所述的汽車機油泵壓力波動的自動測試方法，其特徵是，所述的數據採集板卡採集數據，其方法為首先將板卡驅動程序加載到內存，對板卡進行初始化，使板卡作好I/O的準備工作，然後計算機系統根據採集數據的需求對輸入埠數量、輸入增益值、採樣頻率、採集時間、採樣模式參數進行設置，在參數設置好後便可以開始模擬量的輸入，經A/D轉換後，板卡採用雙緩存技術存儲數據，最後結束模擬量的輸入，關閉設備。
4.根據權利要求1所述的汽車機油泵壓力波動的自動測試方法，其特徵是，所述的雙緩存技術，是指FIFO緩存器被分為兩個相同的半區，採集到的數據首先被存放到其中一塊半區，而在另一個線程中運行的函數循環檢查著FIFO緩存器的狀態，待該半區被填滿後，計算機系統產生一個硬體中斷使得新採集到的數據轉而被存放到另外一塊半區中去，同時將被填滿半區中的數據轉移到在內存中開闢的連續中轉緩存區中，再檢查採集時間是否已達到設定值，如此往復直至採集時間結束。
全文摘要
一種屬於測試技術領域的汽車機油泵壓力波動的自動測試方法，本發明的具體步驟如下1)運行機油泵綜合性能測試臺達到壓力波動特性試驗要求；2)待計算機接收開始採集信號後，數據採集板卡採集數據開始，自動採集壓力傳感器的瞬時讀數，直至採集時間結束；3)計算機將內存中的數據存入資料庫文件，根據採集到的數據分析機油泵壓力波動的波動頻率、泵出壓力的最大值和最小值，繪製壓力波動特性試驗曲線圖。本發明將壓力波動測試機油泵的轉速從1000r/min以下提高到10000r/min以上，實現了高轉速汽車機油泵壓力波動的自動化測試，而且大大提高了測試的精度。
文檔編號G01M99/00GK1664369SQ20051002457
公開日2005年9月7日 申請日期2005年3月24日 優先權日2005年3月24日
發明者許黎明, 阮楨, 胡德金, 王海峰, 時輪, 馬春翔, 郭常寧, 姚曉棟 申請人:上海交通大學