高压喷油泵试验台说明书.docx
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高压喷油泵试验台说明书
高压喷油泵试验台
摘要
发动机的燃油系统是发动机的关键部分,直接影响着发动机的动力性能、经济性能和使用性能,其中喷油泵是该系统中关重要的部件,是燃油系统的核心,而喷油泵试验台是检测和调整发动机喷油泵所至必需的关键设备。
喷油泵实验系统被广泛应用在教学、科研及生产部门,成为我国喷油泵研究与制造水平的关键。
喷油泵供油特性的测试(包括泵端压力、嘴端压力、针阀升程及喷油规律等)对喷油泵的生产与研究有着重要意义。
喷油泵试验台是作为测试、调整喷油泵的专用设备。
随着车型转换速度加快,柴油发动机转速提高,对喷油泵试验台的测量精度有更高的要求。
直接影响柴油机的动力性、经济性和排放指标。
因此,喷油泵试验台上零部件的设计及布局有一定的要求。
文中首先简要介绍了喷油泵实验系统的发展现状,然后主要对喷油泵试验台的各部分的零部件及传动方案进行分析设计。
传统的喷油泵试验液面检测装置部在分使用时有一定的不断,本文对其液面检测装置进行了改进。
本设计初期主要使用PRO/ENGINEER软件进行三维图形的设计。
最后对试验台的精度的保证及使用时的维护做了简要的介绍。
关键词:
喷油泵,试验台,发动机,供油特性。
TheFuelInjectionPumpTesterofHighPressure
ABSTRACT
Fueloilsystem,directlyaffectingthepower,economicandserviceperformanceoftheengineisthekeycomponentofit.Asthecoreoffueloilsystem,oilvaporpumpisessential.Thetestbedistheimportantequipmentofdetectingandadjustingtheoilvaporpumpoftheengine.
Theexperimentalsystemofoilvaporpumphasbeenwidelyusedineducationscientificresearchandproductiondepartment.Itplaysanimportantrolemthestudyandmanufactureofoilvaporpump.Theinjectionpumpfeedcharacteristictest(includingpumpterminalpressure,mouthterminalpressure,needleliftandoilinjectionruleandsoon)hastheimportantmeaningtoinjectionpump'sproductionandtheresearch.Theinjectionpumptestplatformdoesforthetest,adjustsinjectionpump'sspecialpurposeequipment.Speedsupalongwiththevehicletypeconversionrate,thedieselenginerotationalspeedenhances,hasahigherrequesttotheinjectionpumptestplatform'smeasuringaccuracy.Immediateinfluencedieselengine'spower,efficiencyandemissionstarget.Therefore,intheinjectionpumptestplatformthesparepartdesignandthelayouthavecertainrequest.
First,thepaperbrieflyintroducesthecurrentsituationofdevelopmentoftheexperimentalsystemofoilvaporpump.Itmainlycarriesontheanalysisdesigntoinjectionpumptestplatform'svariouspartsofsparepartsandthetransmissionplan.Traditionalinjectionpumpexperimentliquidleveldetectorsetdepartmentwhenaminuteusehadcertainceaselessness,thisarticlehasmadetheimprovementtoitsliquidleveldetectorset.ThisdesigninitialperiodmainlyusesthePRO/ENGINEERsoftwaretocarryonthethreedimensionalgraphthedesign,andhascarriedontheexaggerationtothewholeoutwardappearance.Finallyhasmadethebriefintroductiontotimethetestplatformprecision'sguaranteeandtheusemaintenance
KEYWORDS:
Injectionpump,Testbed,Engine,Oilsupplycharacteristic.
目 录
前 言
一、选题依据简介
喷油泵是发动机燃油喷射系统中燃油的控制、供给单元,是柴油机的“心脏”,其性能的好坏直接决定着柴油机的动力性、经济性,准确测试喷油泵的各种技术参数对提高发动机的各项技术性能具有十分重要的意义。
喷油泵试验台是对柴油机的喷油泵进行检测、调整和维修的专门设备。
喷油泵试验台作为喷油泵调试试验设备,在喷油泵的制造与维修中发挥着重要的作用。
近年来,随着柴油机应用的日益广泛,油泵油咀技术的不断改进,喷油泵制造厂家和维修行业对喷油泵试验台的技术要求也越来越高,致使为数不多的国产试验台的生产厂家也纷纷向世界先进技术靠拢。
随着发动机节能和环保要求的不断提高,对喷油泵的工作质量提出了较高的要求,因此油泵油咀技术在不断改进,喷油泵制造厂家和维修行业对喷油泵试验系统的技术要求也越来越高,致使喷油泵试验台技术不断的在自动量油和智能化控制方面进行更新。
但目前国内喷油泵试验台的量油系统仍采用传统的量筒式计量法,该测量系统存在量筒的制造误差、沉积误差、液面读数误差、气误差、挥发误差以及测量人员的视觉误等,使测量系统的系统误差较大、自动化程度低、测量过程缓慢,已不能满足对汽车发动机的环保技术要求和节能要求。
因此研究一种新型的柴油机喷油泵喷油量快速检测方法和设备就显得格外重要。
随着电子技术和计算机技术的发展和普遍应用,用现代电测技术对喷油泵试验台的量油系统进行智能化自动测量已成为发展主流。
近年来市场上出现的一些实验台,结合了现代计算机技术,在性能和功能上都有所增强,但从研究、设计的角度看,它们的实际应用性显得不足,很难实现将实验由实验室搬到现场工况,不能满足企业的实际需求,这些实验台基本上是基于PC机的系统(以下简称PC_base系统),或者是以单片机为核心的,从整体上看,存在以下几方面问题:
1.成本方面:
PC_base系统需要工业计算机的绑定,造成硬件资源的
浪费和成本的提高。
2.功耗方面:
PC_base系统一般功耗较高;
3.硬件可靠性方面:
PC_base系统是一种通用系统,相对于专用系统,
其结构复杂,整体的可靠性较低;
4.软件可靠性方面:
PC_base系统使用桌面操作系统,相对于专用操
作系统,其过于庞大和累赘,且不够稳定,不适于要求较高的工业用
途;
5.基于单片机的试验系统,功能相对简单,智能化程度不高,界面简
单,系统功能难以扩展。
所有这些都制约了我国喷油泵的研制质量及
生产维修水平。
二、喷油泵试验台的用途
喷油泵试验台根据所调试的油泵,选用适当的附具,可进行如下项目的调试:
1.测试不同转速下喷油泵的各缸供油量和供油均匀性。
2.测试喷油泵的供油始点及供油间隔角度。
3.调速器工作性能的检查及调整。
4.压力补偿性能的测试及检查。
5.分配泵工作性能的测试及调整。
6.冷启动装置及电磁阀性能检查。
7.分配泵各种转速下的回油量测量。
(选装)
8.分配泵各种转速下的内压测定。
9.喷油泵密封性能实验。
10.检查输油泵自吸功能。
11.存储、修改喷油泵调试数据并生成数据库。
12.常见柴油机喷油泵调试数据的快速查询。
13.油泵调速特性曲线自动生成并CRT终端显示。
14.内置高可靠性卧式打气泵。
15.三“T”型工作台、宽体定位支架,设备运转稳定。
(选装)
16.自备工具箱,常用、专用工具携带方便。
喷油泵试验台作为测试、调整喷油泵泵油参数的擘用设备,在喷油泵的制造与维修中发挥着重要的作用。
喷油泵试验台是各汽车、柴油机制造和修理厂研制、生产、检验、调整喷油泵不可缺少的设备。
喷油泵试验台的主要用途是检测和调整喷油泵在各种工况时的喷油量及各缸喷油间角。
衡量喷油泵试验台性能和质量的一个重要指标就是喷油量测量的精确性。
它需要对主轴转速、喷油量进行精确测量。
作为调整或修校喷油泵的重要依据。
目前国内外许多厂家对喷油泵试验台的研究十分重视,不断采用新技术并按新的国际标准改进,随着发动机节能和环保要求的不断提高,对喷油泵试验台的测量精度提出了更高的要求。
近几年来,自动控制技术在各行业的应用发展十分迅速,采用自动控制技术的优点:
具有多功能的自动调节性能;减轻重量、缩小尺寸、提高机件的紧凑性;部件安装、连接方便,提高了维修性扩展了诊断、联络等功能。
随着自动化程度的提高,电子信息技术的发展,微机控制喷油泵试验台已成为发展主流,也是国产喷油泵试验台向国际技术靠拢,缩小差距的捷径。
将微机引入喷油泵试验台,对实现检测自动化提高检测精度和效率,增加检测功能有一定的实际意义和经济效益。
喷油泵试验台需要一个庞大的控制系统,在本课题中,只对喷油泵试验台的零部件进行研究和设计。
第1章简述柴油机喷油泵试验台的原理和发展
1.1各种喷油泵试验台的原理
喷油泵是柴油机的心脏,其性能的好坏直接影响到柴油机的工作质量,如:
柴油机加速性能、油耗大小、尾气的排放质量、工作噪音的大小、动力性能等。
随着柴油机的广泛应用和发展,作为柴油机高压油泵制造、检测、维修的关键设备,喷油泵试验台也得到了广泛应用和发展。
纵观喷油泵试验台的发展,按照其传动原理产生了许多种传动形式:
机械传动(皮带传动)、液压传动、电传动等,其中电传动的喷油泵试验台又分为直流电机传动、滑差电机传动和变频无级调速等三种传动形式。
目前变频调速试验台是我国喷油泵生产、维修行业普遍采用的最先进的试验台,也是各喷油泵试验台生产厂家的主导产品。
但是也不能忽略其它形式在生产、维修行业的作用。
下面介绍几种比较普遍试验台:
1.机械式转动变速试验台
机械式转动变速试验台是利用可变径皮带轮来实现喷油泵驱劝轴转速的无级变速的。
该类型试验台于五十年代末就开始在国内生产,因其结构简单、容易生产,曾在喷油泵维修行业占有很大市场,但该类型产品传动效率低、变速范围窄,难以满足高速、大功率柴油机配套的喷油泵调试,目前仅有少量该型试验台,主要是针对拖拉机、工程机械等中小功率柴油机的喷油泵的调试,该类产品已属淘汰产品。
2.液压式试验台
液压式变速传动试验台,其传动效率及转速稳定性,一般能够较好地满足各类喷油泵调试的要求。
自六十年代在国内生产以来,是机械式试验台的更新换代产品。
目前,在喷油泵维修行业拥有较大的市场。
由于该产品是以液压泵驱动液压马达来使驱动轴变速的,其液压元件加工精度要求较高,结构相对复杂,使得制造难度较大,使用中的维护保养较困难,操作也不是很方便,嗓声大。
故此,该品种的试验台目前在油泵油咀生产厂家已基本淘汰。
3.直流电机传动试验台
随着电子技术的高速发展和应用,随之出现了三种传动形式的电传动喷油泵试验台。
直流电机传动试验台,其传动原理是通过调整直流电动机的电压和磁通来实现试验台无级调速的。
由于其制造成本较高,直流电动机维护维修麻烦,并且大功率的三相可控硅整流装置体积大,所以大多数油泵试验台生产厂家未能将其作为重点发展。
4.滑差式电机传动喷油泵试验台
滑差式电机传动喷油泵试验台的传动原理是通过滑差离合器来实现无级调速。
这种试验台的优点是结构简单、制造成本低、便于维护、使用操作方便、价格便宜。
其缺点是转速易失控,对操作者来说易产生危险,所以这类试验台一般在其左右两侧均设有急停开关,以便在转速失控时紧急停车。
另一方面这种试验台转速稳定性较差,加载转速降大也影响其测试精度。
5.变频调速喷油泵试验台
交流变频调速是八十年代才得以迅速发展的机电调速技术。
它是应用微处理器技术及大功率电子元件构成的电机变速控制系统,其输出驱动轴一般均由电机驱动轴直接输出,运转平稳,其等扭矩特性为喷油泵调试提供了精确的转速,操作更加方便,功能也更加完善。
因而国内喷油泵试验台生产企业或通过引进专利生产技术的产品,或自行开发设计,很快地开发出多种规格的变频式喷油泵试验台,使国产化喷油泵试验台在技术上得到较大的提高。
为了完善功能,该种试验台还普遍增加了提高稳压电源、气源、流量计等附加功能。
1.2喷油泵试验台的类型
喷油泵试验台主要有以下四种类型:
J,Y,D,B系列。
其中J系列属于机械类无级调速早期产品,性能差,已无厂家生产。
Y系列:
液压无级变速传动喷油泵试验台,产品有2PSY110型。
D系列:
属电子控制无级调速、电磁式测速计数喷油泵试验台,产品有12PSD55/75型。
B系列:
属变频无级调速类喷油泵试验台,产品有12PSDB110型。
以上三种类型设备的主要用途和技术参数相仿,区别主要在于调速方式。
其中Y系列试验台以液体为介质,通过各种液压元件的传动进行工作。
该系列产品因部件制造及装配精度高,所以对使用液压油的清洁度及粘稠度均有较高的要求,制造成本较高。
同时随着使用年限的增长,磨损造成配合精度的下降将严重影响试验台的调速性能及转速的稳定性。
所以,该系列产品故障率相对较高,维修难度大,成本高。
D系列的调速方式为电子控制无级调速。
传动系统的主要部件是电磁调速电动机,电磁调速电动机由单速和多速鼠笼型异步电动机和电磁转差离合器组成。
通过控制器可在较大范围内实现无级调速。
B系列的调速方式属于变频调速,调速范围为0~4000r/min。
转速稳定,输出转矩大,噪音低。
其最大的优点是高效节能,其它类型的试验台在调整油量时主电机仍在运转,而变频类试验台主轴不转即不耗能,且工作时是根据所需功率输出动力,降低了能耗。
电机的工作效率高达90%,而D系列电磁调速电机效率仅为63%。
B系列喷油泵试验台采用变频调速使得调速方法变得简单、高效,主要有以下优点:
1.精确的频率分辨率,可大范围、高精度平稳无级变速;
2.直接在线启动,起动转矩大,起动电流小;
3.高速响应,转差补偿,从无负荷到满负荷均能方便,快捷的调速及
稳速;
4.优良的保护和故障自诊断功能,维护简便;
5.大大提高在线电网功率因数,节省电容补偿装置。
另外,变频器具有如下保护功能:
1.瞬时停电保护;
2.过电流保护;
3.欠电压、过电压保护;
4.超负荷保护;
5.相间及对地短路保护,所以B系列变频试验台具有安全可靠、故障率低、维修方便、高效节能的优点。
1.3喷油泵试验台的发展现状
1.3.1国外喷油泵试验台的发展现状
随着计算机和电子技术的发展,国内外喷油泵试验台的发展十分迅速,新产品不断涌现,技术水平和测量精度逐年提高。
在国外,德国、英国、美国等国在这方面的研究处于领先地位。
德国Moehwald公司研制成功的EPB2000型、RPB2000型喷油泵试
验台采用KMM测量系统可以连续测量各缸喷油量。
既能用屏幕显示喷油量,也能用打印机打出每行程或多次喷油量,还能用计算机半自动化地检测喷油泵,其原理如图1-1。
主要应用流量法,即喷油泵的每个喷油器都装有一个流量传感器,由喷油器喷出的油流入油杯后经回油管流回油箱,流量泵与马达连在一起。
马达上装有圆光栅,光学读数器将马达转动角度信号送入微机处理后在屏幕上显示出油量。
该量油系统的缺点是:
驱动流量泵和马达需要一定的压力,马达内部的间隙和摩擦直接影响量油精度,尤其对小油量的测量误差较大。
英国Hartridge公司研制的容积法喷油泵试验台量油系统,其工作原
理是喷油器喷出的燃油推动活塞移动同时带动光栅传感器,光学读数器将
移动信号经微机处理转化为油量。
该量油系统的缺点是:
喷油推动活塞受活塞间隙和摩擦的影响较大,没有考虑温度的影响等,因此小油量时的精度不高。
美国Bacharach公司研制的PDFM808型喷油泵试验台采用CRT显示喷油量、转速及测量误差。
它可以测量单缸以及多至12缸的喷油量,还可测定某一个缸的每行程喷油量;既可以按顺序自动地显示各缸的总喷油量、平均喷油量、单缸喷油量,也可连续显示喷油量。
1被测喷油泵2喷油器3显示器4测量机构5脉冲计数器6邮箱
图1-1KMM系统原理图
1.3.2国内喷油泵试验台的发展
我国于六十年代引进德国波许技术,由我国喷油泵试验台专业生产厂家生产制造了液压传动试验台。
九十年代,我国的喷油泵试验台行业引进意大利先进技术,制造变频调速喷油泵试验台,如山东泰安拉宝地试验设备有限公司生产的BD850系列喷油泵试验台。
该产品采用变频调速技术,变频调速的基本原理是改变电动机定子供电频率f以实现电动机调速。
在许多情况下,为了保持调速时电动机的最大转矩不变,需要维持磁通恒定,这就要求定子供电电压也要作相应调节,因此调速电动机的变频器兼有调频和调压两种功能(简称WVF型变频器)。
交一直一交变频器的工作原理是先用整流器将交流电
压整流为幅度可变的直流电压,然后在负载上得到频率和电压可变的三相
交流电,使三相异步电机实现无级调速。
BD850喷油泵试验台具有转速预置功能;转速、计数、温控、正负压等全部数显,实现了所谓的全功能。
变频调速技术发展和应用十分迅速,目前国内各生产厂家都生产变频调速喷油泵试验台。
国产的各类喷油泵试验台优缺点的比较:
1.机械传动喷油泵试验台自五十年代生产,结构简单,易生产,曾在喷油泵维修行业占有很大市场,制造和维修方便,价格低廉,但该类型产品传动效率低、变速范围窄,噪音大,控制不方便,难以满足高速、大功率柴油机配套的喷油泵调试,该类产品己属淘汰产品。
2.液压传动型喷油泵试验台自六十年代生产,具有使用可靠,维修方便,输出扭矩大等特点,是机械式试验台的更新换代产品,但其液压元件加工精度要求较高,结构相对复杂,使得制造难度较大,且噪音大,降速值大。
3.电子控制喷油泵试验台采用的是可控硅转差离合器调速系统,从七十年代初到现在,我国相当多的喷油泵调试者都使用的是可控硅调速系统的喷油泵试验台。
电子控制喷油泵试验台具有制造成本低,转速稳定,观测容易,操作方便,体积小,重量轻等优点,但由于采用电子控制电路,分立元件多,使得电路复杂,故障多,一旦某个分立元件损坏就会导致整个系统不能正常工作,给维护和修理带来许多麻烦,使其推广应用受到限制。
4.微机控制喷油泵试验台自九十年代开始研制,采用微机控制直流调测速系统或变频调速系统,高精度多功能,转速范围内任意预置各种转速,转速、油温、提前角、速度预置、喷油次数全部数显且自动控制,测试精确,可靠性强,试验台输出扭矩大、超低噪声、操作方便、可靠耐用、功能齐全、按照负载大小节省电能,便于保养和维修,价格适宜,节能效果显著,劳动效率高。
近十年来,自动控制技术在各行业的应用发展十分迅速,采用自动控制技术的优点:
具有多功能的自动调节性能;减轻重量、缩小尺寸、提高机件的紧凑性;部件安装、连接方便,提高了维修性;扩展了诊断、联络等功能。
自动化程度的提高,电子信息技术的发展,使微机控制喷油泵试验台己成为发展主流,也是国产喷油泵试验台向国际技术靠拢,缩小差距的捷径。
将微机引入喷油泵试验台,对实现检测自动化,提高检测精度和效率,增加检测功能有一定的实际意义和经济效益。
对现用机械设备适当改造、加装电子装置,提高或增加某些功能,这样改造的设备投资少见效快,并且使老设备焕发青春。
研制柴油机喷油泵试验台活塞式量油装置是1991年我国铁道部科学基金项目,该装置是针对我国机车柴油机喷油泵调试精度不高而研制的一种高精度快速数显量油系统,对其它用途的大功率柴油机单体喷油泵调试同样适用。
该装置的技术原理是:
由喷油泵泵出的燃油经高压油管进入喷油器,燃油喷入油缸并推动油缸内的活塞移动,活塞杆和光栅位移传感器相连,它能高度准确地记录油缸内活塞的位移,并将位移信号送入微机,与微机内油缸截面面积相乘即得到进入油缸内燃油的容积,将燃油的容积按国际标准的要求修正后显示或打印。
由于燃油是喷入密闭油腔内的,所以不存在挥发误差。
此外,在油缸顶部安装了温度传感器,对油缸内的油温进行实时跟踪并将油温信号输入微机。
由于活塞背面有一定背压,所以不会产生气泡,但活塞的摩擦及其间隙使小喷油量时的误差较大。
1.4喷油泵试验台的发展趋势
目前国内喷油泵试验台各生产厂家都在研制和生产屏幕显示的喷油泵试验台,所谓的屏显试验台就是将试验台的转速、计数、温控、正负压、油泵齿条行程表等功能通过计算机屏幕显示,而试验台的燃油压力、飞轮刻度、特别是量油还没有实现屏幕显示。
试验台量油屏显在国外已经出现,目前在国内尚属高科技项目,正在进行攻关,已获得可喜的成果。
目前市场上的屏显试验台在其配置方面差别很大,而且控制方法也不相同,这样就造成各生产厂家的价格悬殊较大,用户选择时应注意比较其配置是否齐全,功能是否完善。
要求试验台的自动化程度要高,如喷油量快速数字化测量及喷油泵快速装夹具等。
今后喷油泵试验台的技术发展应主要集中于充分利用计算机测控技术,使喷油泵调试中的各项条件和技术参数的测量完全以数字化方式自动测量,以适应喷油泵产品技术不断提高的需要。
国外喷油泵试验台的发展趋势是采用先进的电子技术研制微机量油及数字显示系统,按国际标准改进结构提高测试精度,主要特点如下:
1.数字显示压力、温度、转速与计数(过去喷油泵试验台采用的机械式转速表、弹簧压力表和压力式指示温度计,很难达到国际标准要求);
2.燃油恒温控制在±40℃;
3.加大飞轮转动惯性;
4.增加喷油泵安装刚度;
5.自动控制倒油时间;
6.数显油量与屏幕显示油量。
由于科学技术的迅速发展,微机的推广应用,研制数显油量及屏幕显示油量已成为喷油泵试验台当今重要的研究课题且有的公有产品投入市场。
随着喷油泵的发展,喷油泵试验台也在不断发展。
现在国际上已出现电子调速的喷油泵,共轨系统的应用,导致了测量电子调速器的专用设备——EDC(或ECD)和共轨测试系统的出现,所以这就要求我们喷油泵试验台生产厂家应在这方面更加努力,以适应喷油泵的不断发展。
第2章喷油泵试验台的结构
2.1喷油泵试验台简介
该试验台采用交
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