CN102042144A - 一种发动机喷油器试验台的自适应浮动夹紧装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发动机喷油器试验台的自适应浮动夹紧装置，包括凸轮机构和液压操纵机构；所述凸轮机构包括凸轮和从动杆；所述液压操纵机构包括中间活塞、活塞套、左活塞、右活塞和活塞杆；所述中间活塞套装在左活塞上，活塞套套装在中间活塞和右活塞上，所述左活塞和右活塞固定在活塞杆的两端；左活塞与中间活塞底部之间的腔体为密封腔，中间活塞底部与右活塞之间的腔体为放松腔，右活塞和活塞套底部之间的腔体为夹紧腔；所述左活塞上设有喷油嘴卡口，所述从动杆安装在导向孔内作往复运动。本发明提供的自适应浮动夹紧装置，采用凸轮机构和液压操纵机构，实现了对喷油器的浮动式夹紧与放松，提高了作业效率、检测过程的安全性与便捷性。

Description

一种发动机喷油器试验台的自适应浮动夹紧装置

技术领域

本发明涉及发动机，尤其涉及一种发动机喷油器试验台的自适应浮动夹紧装置。

背景技术

柴油机的喷油时刻、油量、喷油过程的控制都离不开喷油器，因此喷油器作为柴油机的核心组成部分，直接关系着柴油机性能的发挥。如今，对喷油器的研究已经成为对柴油机研究的重点项目之一，电控喷射技术的发展，使得喷油器承担越来越核心的任务。

目前使用的发动机，如若需要对喷油器的喷油量进行精确测量，必须在试验台上同时准确有效地模拟凸轮驱动转速、凸轮冲击载荷、凸轮加载规律、供油压力、安装定位方式、工作油温等复杂情况。当发动机类型不同时，就需要对上述模拟进行相应的改变。另外，由于试验台必须适应不同尺寸、形状和类型的各种喷油器，并保障喷油器安装与拆除的快速性，满足喷油器严格的自适应定位和作用行程等相关苛刻要求；而针对特定的发动机则不需要考虑上述特殊性，只需要安装型号要求对应的一种喷油器，以及在特定缸盖上进行一次性安装与调整。

基于上述原因，目前的发动机喷油器试验台，很难对被测试件喷油器(尤其针对PT喷油器)，进行快速安装与冲击加载，在测试完成后也很难快速拆卸。

改进发动机喷油器试验台，使得被测试件喷油器的安装与拆卸能够在短时间(比如几秒钟)内完成，并且在高速大冲击运行的试验过程中始终保持精确的作用行程、作用点以及恰到好处的作用力，避免任何形式的差错，以减少对喷油器造成的损坏，降低计量的误差，是目前研究的项目之一。但这在结构设计和工艺设计上都是一个棘手的难题。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种发动机喷油器试验台的自适应浮动夹紧装置，能够适应各种尺寸、形状和类型的喷油器的迅速安装与拆卸，同时保证在高速大冲击运行的试验过程中始终保持精确的作用行程、作用点以及合适的作用力，减少对喷油器造成的损坏，降低计量的误差。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种发动机喷油器试验台的自适应浮动夹紧装置，包括凸轮机构和液压操纵机构。

所述凸轮机构包括凸轮和从动杆，所述从动杆安装在导向孔内，其一端与凸轮的曲面接触，另一端设有压紧喷油器弹簧的压紧装置，所述凸轮安装在凸轮轴上，且凸轮轴位置固定；凸轮绕凸轮轴旋转，带动从动杆在导向孔内做往复运动。

所述液压操纵机构包括中间活塞、活塞套、左活塞、右活塞和活塞杆，所述活塞套位置固定；所述中间活塞套装在左活塞上，活塞套套装在中间活塞和右活塞上，活塞杆穿过中间活塞底部与活塞杆相适配的孔，所述左活塞和右活塞固定在活塞杆的两端；在中间活套内，左活塞与中间活塞底部之间的腔体为密封腔，所述密封腔与密封腔油路相连通；在活塞套内，中间活塞底部与右活塞之间的腔体为放松腔，所述放松腔与放松腔油路相连通；在活塞套内，右活塞和活塞套底部之间的腔体为夹紧腔，所述夹紧腔与夹紧腔油路相连通；由于左活塞和右活塞通过活塞杆相固定，因而左活塞和右活塞的运动是一致的；在所述液压操纵机构中，通过控制密封腔、放松腔和夹紧腔为回油或者进油状态可以控制中间活塞、左活塞和右活塞的移动；所述左活塞与活塞杆相背离的一侧设有喷油嘴卡口。

从动杆端部的压紧装置能够压紧喷油器上的喷油器弹簧，左活塞上的喷油嘴卡口能够卡住喷油嘴；这样，通过左活塞和中间活塞可以夹紧被测试件喷油器的喷油器体；通过左活塞、凸轮和从动杆就可以顶紧喷油器柱塞了。喷油器弹簧能够保证在凸轮回位时喷油器柱塞跟随回位。

由于凸轮机构的行程位置和活塞套的位置固定，通过调节密封腔、放松腔和夹紧腔的回油或者进油状态，能够实现对各种尺寸、形状和类型的喷油器的迅速安装与拆卸，同时喷油器弹簧的使用减缓了喷油器受到的冲击力，避免试验过程中对喷油器造成的损失，提高计量精度。

使用时，首先通过喷油嘴卡口卡住喷油嘴，通过喷油器弹簧压紧喷油器柱塞，以限定被测件喷油器位置。当喷油器放松时，放松腔进油，同时密封腔和夹紧腔回油至油箱，则左活塞和右活塞右行，中间活塞左行，放松喷油器体和喷油器柱塞与从动杆。当喷油器夹紧准备试验时，凸轮必须处于最大行程处，放松腔回油至油箱，同时密封腔和夹紧腔进油，左活塞和右活塞左行，中间活塞右行，夹紧喷油器体，同时喷油器体整体还在右活塞的推动下左行，使喷油器柱塞与从动杆顶紧，静态顶紧力通过油压控制在规定范围内，确保试验过程中，喷油器针阀下方中柴油全部挤出参与计量，同时不至于因为作用力过大顶坏喷油嘴部分。

所述密封腔油路设置在中间活塞上，所述放松腔油路设置在活塞套上，所述夹紧腔油路设置在活塞套上。

所述自适应浮动夹紧装置还可以包括放置被测试件喷油器的壳体，所述壳体与中间活套相固定。

所述自适应浮动夹紧装置满足了各种形状与尺寸的喷油器壳体与运动件(喷油器柱塞)的同步、快速夹紧放松的要求；且凸轮还可以通过凸轮位置检测装置和同步数控电磁制动机构，实现凸轮在喷油器夹紧过程中位置的自动定位。

有益效果：本发明提供的一种发动机喷油器试验台的自适应浮动夹紧装置，采用凸轮机构和液压操纵机构，实现了对喷油器的浮动式夹紧，提高了作业效率、检测过程的安全性与便捷性。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为凸轮的结构示意图；

图3为使用本发明装置的发动机喷油器试验台的结构示意图；

图4为针对本发明中的液压传动机构的一种油路示意图；

图5为夹紧腔压力波动过程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如图1所示为一种发动机喷油器试验台的自适应浮动夹紧装置的结构示意图，包括凸轮机构和液压操纵机构。

所述凸轮机构包括结构如图2所示的凸轮10和从动杆9，所述从动杆9安装在导向孔内，其一端与凸轮10的曲面接触，另一端设有压紧喷油器弹簧8的压紧装置，所述凸轮10安装在凸轮轴上，且凸轮轴位置固定。

所述液压操纵机构包括中间活塞1、活塞套2、左活塞4、右活塞3和活塞杆，所述活塞套2位置固定；所述中间活塞套装在左活塞4上，活塞套2套装在中间活塞1和右活塞3上，活塞杆穿过中间活塞1底部与活塞杆相适配的孔，所述左活塞4和右活塞3固定在活塞杆的两端；在中间活套1内，左活塞4与中间活塞1底部之间的腔体为密封腔C，所述密封腔C与中间活套1上设置的密封腔油路相连通；在活塞套2内，中间活塞1底部与右活塞3之间的腔体为放松腔B，所述放松腔B与活塞套2上设置的放松腔油路相连通；在活塞套2内，右活塞3和活塞套2底部之间的腔体为夹紧腔D，所述夹紧腔D与活塞套2上设置的夹紧腔油路相连通；放置被测试件喷油器的壳体与中间活套2相固定；所述左活塞4与活塞杆相背离的一侧设有喷油嘴卡口。

使用时，将喷油嘴卡在喷油嘴卡口上，喷油器针阀7被喷油嘴卡口封住，从动杆9端部的压紧装置压紧喷油器弹簧8，喷油器弹簧8顶住喷油器柱塞6，喷油器体5置于壳体内。

图3所示为使用上述自适应浮动夹紧装置的发动机喷油器试验台的结构示意图，供电与电气控制***对凸轮机构(凸轮驱动与定位机构)和油路与多级调压***进行控制，液压操纵机构受油路与多级调压***控制，液压操纵机构与凸轮机构的相关数据通过计量测试显示***显示，显示的内容包括喷油量、频率、油压、油温等信息；同时所示发动机喷油器试验台结构还需要对油路内的油温进行控制，所以油路与多级调压***同时还接受油温自动控制***的调控。

在图3所示结构中，油路部分可以采用图4所示结构，利用电磁阀对密封腔C、放松腔B和夹紧腔D进行进油和回油状态的控制，其中FX为换向阀，JY为减压稳压阀，YL为溢流阀，JZ为截止阀。在油箱内设有加热器和温度传感器，对油温进行实时监测。通过PLC控制油路中各个阀体的得电与否可以对液压操纵机构进行控制，设计所述发动机喷油器试验台的操作顺序为：

0s～10s：夹紧腔D处于回油状态(密封腔C同步工作)；

10s～20s：夹紧腔D开始通***压力油(密封腔C同步通***压力油)、左活塞和右活塞左行至到位，中间活塞右行至到位、20s末截止阀JZ1截止；

30s～60s：凸轮电机启动，喷油器开始喷油；

60s～80s：凸轮电机停止，喷油器停止喷油，75s末截止阀JZ1接通***压力，直至80s。

80s～90s：夹紧腔D开始接回油(密封腔C同步开始回油)，同时放松腔B通***压力油，左活塞和右活塞在放松腔B的推动下右行并到位。

基于上述发动机喷油器试验台的操作顺序，设计凸轮轴的转速为1025r/min，喷油器供油压力为0.8MPa；喷油次数的计数可以通过相关的检测***来实现。

为了便于对整个自适应浮动夹紧装置进行性能评价、改进设计、故障诊断，可以利用时域观察计算等手段对该自适应浮动夹紧装置的油液动态信号进行分析处理。

根据以上设计，夹紧腔D在实际工作过程中压力波动过程的示意图如图5所示，其通过10kHz采样频率实测了夹紧腔D口处四个周期的压力波动波形，采样总时间为0.25s。图5中，标号2为夹紧腔D开始进***压力油、右活塞3左行、到位过程，最终压力为0.78MPa，右活塞3左行占用时间约2s，主要发生在图5中标号3的阶段，对应0.38MPa左右，压力不升反而略有下降，表明右活塞3克服整个装置初始摩擦力等阻力真实地左行了；

图5中标号4(两处)表示喷油器柱塞6实际承受的静态顶紧力0.78MPa，比较稳定说明***溢流阀YL工作正常；右活塞3直径为10cm，喷油器柱塞6实际承受的静态顶紧力为6123N。

通过图5中标号4(两处)可以看出，截止阀JZ截止的情况下，夹紧腔D的压力出现较大下降，结合图5中标号7(截止阀JZ接通***压力)可知，70多秒内总压降达0.35MPa左右。右活塞3橡胶密封处出现明显泄露，以右边的标号4为例(此时凸轮已旋转了30s)，15s内压降为0.1MPa，达0.0066MPa/s。

图5中标号8反映了夹紧腔D回油压力迅速下降、到位过程，图5中标号9反映了夹紧腔D在放松腔B对右活塞3推动下右行保压过程，主要与左活塞4和右活塞3受到的摩擦及活塞运行速度有关。

图5中标号6部分为凸轮电机启动，喷油器开始喷油过程。

上述发动机喷油器试验台，通过组合液压油缸的多级多路关联伸缩机构，满足了各种形状与尺寸的喷油器壳体与运动件的同步、瞬时夹紧的要求；通过凸轮传动、导向孔、喷油嘴卡口和活塞套的自适应定位进行定向、以及电液自动控制与油压精确控制，使得喷油器在高速大冲击运行过程中始终保持精确的作用行程和作用点，以及合适的作用力；通过凸轮位置检测与同步数控电磁制动机构，实现凸轮在喷油器夹紧过程中的自动定位。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种发动机喷油器试验台的自适应浮动夹紧装置，其特征在于：该自适应浮动夹紧装置包括凸轮机构和液压操纵机构：

所述凸轮机构包括凸轮(10)和从动杆(9)，所述从动杆(9)的一端与凸轮(10)的曲面接触，另一端设有压紧喷油器弹簧的压紧装置，所述凸轮(10)安装在凸轮轴上，且凸轮轴位置固定；

所述液压操纵机构包括中间活塞(1)、活塞套(2)、左活塞(4)、右活塞(3)和活塞杆，所述活塞套(2)位置固定；所述中间活塞套装在左活塞(4)上，活塞套(2)套装在中间活塞(1)和右活塞(3)上，活塞杆穿过中间活塞(1)底部与活塞杆相适配的孔，所述左活塞(4)和右活塞(3)固定在活塞杆的两端；在中间活塞(1)内，左活塞(4)与中间活塞(1)底部之间的腔体为密封腔，所述密封腔与密封腔油路相连通；在活塞套(2)内，中间活塞(1)底部与右活塞(3)之间的腔体为放松腔，所述放松腔与放松腔油路相连通；在活塞套(2)内，右活塞(3)和活塞套(2)底部之间的腔体为夹紧腔，所述夹紧腔与夹紧腔油路相连通；所述左活塞(4)与活塞杆相背离的一侧设有喷油嘴卡口。

2.根据权利要求1所述的发动机喷油器试验台的自适应浮动夹紧装置，其特征在于：所述密封腔油路设置在中间活塞(1)上，所述放松腔油路设置在活塞套(2)上，所述夹紧腔油路设置在活塞套(2)上。

3.根据权利要求1所述的发动机喷油器试验台的自适应浮动夹紧装置，其特征在于：所述自适应浮动夹紧装置还包括放置被测试件喷油器的壳体，所述壳体与中间活套(2)相固定。

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