CN112031974A - 大功率高压共轨***综合试验台及高压油泵试验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种大功率高压共轨***综合试验台及高压油泵试验方法，包括：基础台架***、燃油供给***、滑油供给***、测控***、辅助***；待试验高压油泵的输出端通过高压油管连接高压共轨管，所述高压共轨管通过高压油管连接喷油器，所述测控***连接所述喷油器，控制所述喷油器喷油，喷出的燃油经过所述辅助***以及所述测控***后进入燃油中转油箱后回到所述燃油供给***，喷油器内的滑油经过所述辅助***以及所述测控***后进入滑油中转油箱后回到所述滑油供给***。本发明可实现全***限压阀安保功能验证、高压共轨***多缸一致性修正验证试验、***供油冗余性能指标验证等相关性能试验，同时可高效完成***可靠性指标验证试验。
Description
技术领域
本发明涉及柴油机测试领域，具体地，涉及一种大功率高压共轨***综合试验台及高压油泵试验方法。
背景技术
在大功率柴油机中，燃油***一般分为机械式、高压共轨型式。高压共轨技术是第三代X船柴油机主要技术特征之一。共轨技术由高压油泵将高压燃油输送到轨管中，通过对轨管内的油压实现精确控制，使高压油管压力大小与发动机的转速无关，可以大幅度减小柴油机供油压力随发动机转速的变化，因此减少传统柴油机的缺陷。ECU电子管理***控制喷油器电磁阀开启时间的长短从而实现油量的精确控制。高压共轨***具有喷射压力高、喷射正时柔性控制等特点，可在全工况范围内优化柴油机油耗、振动及噪声、全工况平均油耗可降低5％以上。
专利文献CN104847557A公开了一种高压共轨***柴油喷雾特性检测试验装置，能用于模拟单孔喷油器或多孔喷油器柴油喷雾特性检测；能测量喷雾贯穿距离和喷雾锥角的同时，可以测量多孔喷油器喷雾形状；能测量喷油器额定喷油次数的总喷油质量，便于比较不同喷射压力和不同背压(高压气室压力)状态下的喷油量变化；能实现在背压，喷射压力改变状态下喷雾特性的检测。
目前在高压共轨***测试台方面，普遍采用单只喷油器或者半边***的***测试台设计方案，进行电控共轨***的性能试验及可靠性试验，无法实现全***级的平台试验研究。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种大功率高压共轨***综合试验台及高压油泵试验方法。
根据本发明提供的一种大功率高压共轨***综合试验台，包括：
基础台架***：提供待试验高压油泵的驱动及安装平台；
燃油供给***：通过所述基础台架***连接待试验高压油泵，提供待试验高压油泵所需的预定压力、温度的燃油；
滑油供给***：通过所述基础台架***连接待试验高压油泵，提供待试验高压油泵所需的预定压力、温度的润滑油；
测控***：连接所述基础台架***、所述燃油供给***以及所述滑油供给***，进行压力、温度、流量的监控测量及控制；
辅助***：连接所述基础台架***、所述燃油供给***以及所述滑油供给***，对所述基础台架***、所述燃油供给***以及所述滑油供给***进行冷却；
待试验高压油泵的输出端通过高压油管连接高压共轨管，所述高压共轨管通过高压油管连接喷油器，所述测控***连接所述喷油器，控制所述喷油器喷油，喷出的燃油经过所述辅助***以及所述测控***后进入燃油中转油箱后回到所述燃油供给***，喷油器内的滑油经过所述辅助***以及所述测控***后进入滑油中转油箱后回到所述滑油供给***。
优选地，所述基础台架***包括：台架、伺服电机、伺服控制器及齿轮箱；
所述伺服控制器与所述伺服电机电连接，共同固定于所述台架上，所述伺服电机的输出端通过所述齿轮箱连接待试验高压油泵。
优选地，所述燃油供给***包括：油箱、冷却油泵和供油油泵；
所述油箱内设置有加热棒；
所述冷却油泵的输入端通过过滤器以及所述测控***的流量计、温度计连接所述燃油中转油箱，所述冷却油泵的输出端连接所述油箱；
所述供油油泵的输入端连接所述油箱，所述供油油泵的输出端通过所述基础台架***连接待试验高压油泵。
优选地，所述燃油供给***还包括：
油箱清洗孔，开设于所述油箱上，通过可拆卸连接的盖板密封；
油盘，设置于所述油箱的底部，收集所述油箱泄漏的燃油，所述油盘内设置有泄漏检测传感器；
所述油箱内设置有液位传感器、温度传感器。
优选地，所述滑油供给***包括：油箱、冷却油泵和供油油泵；
所述油箱内设置有加热棒；
所述冷却油泵的输入端通过所述测控***的流量计、温度计连接所述滑油中转油箱，所述冷却油泵的输出端连接所述油箱；
所述供油油泵的输入端连接所述油箱，所述供油油泵的输出端通过所述基础台架***连接待试验高压油泵。
优选地，所述滑油供给***还包括：
油箱清洗孔，开设于所述油箱上，通过可拆卸连接的盖板密封；
油盘，设置于所述油箱的底部，收集所述油箱泄漏的滑油，所述油盘内设置有泄漏检测传感器；
所述油箱内设置有液位传感器、温度传感器。
优选地，所述测控***采用容积式流量计，通过PLC进行数据采集并发送至上位机，实现对试验台的压力、温度、流量的监控测量及控制。
优选地，所述辅助***包括：冷冻机组、空压机和换热器；
所述冷冻机组输出的冷冻水通过管路进入所述换热器，对换热器内的燃油、滑油进行热交换，所述空压机输出的压缩空气通过管路、过滤器进入所述基础台架***的齿轮箱主轴处，通过空气压力形成气封，防止滑油渗入主轴。
优选地，还包括：安保防护***；
所述安保防护***连接所述基础台架***、所述燃油供给***以及所述滑油供给***，对预设的安保参数进行监控，在预设的安保参数超过预设范围时进行报警和停机。
根据本发明提供的一种高压油泵试验方法，采用上述的大功率高压共轨***综合试验台对高压油泵进行试验。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、采用模块化设计，有利于设备的可维护性和可靠性；并且采用集总分布式控制***，加强设备控制的灵活性。通过此试验台设计，可实现全***限压阀安保功能验证、高压共轨***多缸一致性修正验证试验、***供油冗余性能指标验证等相关性能试验，同时可高效完成***可靠性指标验证试验。
2、结构简单、易于装配，布置紧凑，成本较低，可用于高压共轨***平台耐久试验。
3、由于压力波动传递的实时性，该装置不仅可在平台条件下实现实时的、单次的故障检测，而且较传统电信号监测等方法，可对喷射正式、针阀启闭过程、循环喷油量和喷油持续期等更为典型故障，更全面的技术指标进行详细监测分析。
4、该试验台在国内属首创，技术水平达到国内领先、国际先进水平，为我国在研的重大科研项目提供了十分必要的试验载体，该试验台已开展各类重大性能及可靠性试验5000余小时，充分验证了本发明的技术成熟度，有力保障了大功率船用柴油机电控高压共轨自主化研制的进度，从而支撑新一代大功率中高速柴油机自主研制，对推动新一代柴油机动力装备自主化具有十分重要的意义。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明的***框架图；
图2为燃油供给***的结构示意图；
图3为滑油供给***的结构示意图；
图4为辅助***的结构示意图；
图5为本发明简化的油路示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
如图1所示，本实施例提供的一种大功率高压共轨***综合试验台，包括：基础台架***、燃油供给***、滑油供给***、测控***、辅助***和安保防护***。待试验高压油泵的输出端通过高压油管连接高压共轨管，所述高压共轨管通过高压油管连接喷油器，所述测控***连接所述喷油器，控制所述喷油器喷油，喷出的燃油经过所述辅助***以及所述测控***后进入燃油中转油箱后回到所述燃油供给***，喷油器内的滑油经过所述辅助***以及所述测控***后进入滑油中转油箱后回到所述滑油供给***。
基础台架***用于提供待试验高压油泵的驱动及安装平台，包括：台架、伺服电机、伺服控制器及齿轮箱。伺服控制器与伺服电机电连接，共同固定于台架上，伺服电机的输出端通过齿轮箱连接待试验高压油泵。台架通过三维模型加工制造全***安装支架，用以实现共轨***的安装固定。
燃油供给***通过基础台架***连接待试验高压油泵，提供待试验高压油泵所需的预定压力、温度的燃油。如图2所示，燃油供给***包括：油箱11、冷却油泵12和供油油泵13。油箱11内设置有加热棒14，用于加热油箱11内的燃油至所需的温度。冷却油泵12的输入端通过过滤器以及测控***的流量计、温度计连接燃油中转油箱，冷却油泵12的输出端连接油箱11。供油油泵13的输入端连接油箱11，供油油泵13的输出端经过过滤器15过滤后，通过基础台架***连接待试验高压油泵。油箱11上开设有油箱清洗孔16，通过可拆卸连接的盖板密封17。油盘18设置于油箱11的底部，收集油箱泄漏的燃油，油盘内设置有泄漏检测传感器19，泄漏检测传感器19连接测控***。油箱内设置有液位传感器110、温度传感器111，油箱上设置有电气控制箱112，用于控制冷却油泵12、供油油泵13和加热棒14。
滑油供给***通过基础台架***连接待试验高压油泵，提供待试验高压油泵所需的预定压力、温度的润滑油。如图3所示，滑油供给***包括：油箱21、冷却油泵22和供油油泵23。油箱21内设置有加热棒24，用于加热油箱内的润滑油至所需的温度。冷却油泵22的输入端通过测控***的流量计、温度计连接滑油中转油箱，冷却油泵22的输出端连接油箱21。供油油泵23的输入端连接油箱21，供油油泵23的输出端通过基础台架***连接待试验高压油泵。油箱21上开设有油箱清洗孔25，通过类似图2的可拆卸的盖板密封。油箱21的底部设置有油盘26，收集油箱泄漏的润滑油，油盘26内设置有泄漏检测传感器27，泄漏检测传感器27连接测控***。油箱上设置有电气控制箱28，用于控制冷却油泵22、供油油泵23和加热棒24。油箱21内同样设置有液位传感器、温度传感器，可参考图2所示，在图3中未示出。
测控***连接基础台架***、燃油供给***以及滑油供给***，进行压力、温度、流量的监控测量及控制。测控***可实现整套***的电气测量和控制，同时实现***关键参数的专项测试功能。主要由SIEMENS-S7-300PLC、研华工控机、Ni采集***、LabVIEW软件和电气线路控制组成。燃油经过高精度的容积式流量计，形成脉冲信号，由NI高精度采集***实现信号的抓取，工控机通过软件***进行数据处理计算，实现测量功能。SIEMENS-S7-300PLC进行数据采集及控制，将数据发送至上位机，通过LabVIEW软件编程实现上位机的控制，进而实现整个试验台位的控制、启动和监控等功能。
安保防护***可实现整个***安全防护功能，***检测测试过程中的安全要素，发现有风险信息触发急停，以保证人员设备安全，主要由独立安保PLC、软件防护构成。独立安保PLC可实现试验台关键安保参数的测量记录，对涉及安全的专项安保参数进行实时监控。一旦超过设置的停机值或报警值，PLC会发出停车指令，可第一时间触发试验台的急停动作，电机停止转动，切断动力源，从而保证试验设备的运行安全。
如图4所示，辅助***连接基础台架***、燃油供给***以及滑油供给***，对基础台架***、燃油供给***以及滑油供给***进行冷却。辅助***包括：冷冻机组、空压机和换热器。冷冻机组输出的冷冻水通过管路进入换热器，对换热器内的燃油、滑油进行热交换，空压机输出的压缩空气通过管路、过滤器进入基础台架***的齿轮箱主轴处，通过空气压力形成气封，防止滑油渗入主轴。
如图5所示，给基础台架***、燃油供给***、滑油供给***、测控***和辅助***发出工作指令后，基础台架***启动变频电机通过联轴节、齿轮箱带动高压油泵转动；燃油模块、滑油模块接收工作指令后供给高压油泵所需的燃油及滑油，高压油泵的转动柱塞压缩燃油至160MPa，通过高压油管输送至高压共轨管中，再通过高压油管与喷油器连接，控制***精确控制喷油器喷油，实现高压共轨***的正常运行工作，喷射出的燃油由消雾罐收集后，流入板式换热器进行冷却，经滤器过滤后，送至流量计测量喷射油量，最后通过燃油泵返回主油箱，从而实现了完整的循环过程。在此过程中辅助***通过板换实现设备的冷却，保证设备正常运行温度。燃油***提供高压油泵所需的一定温度及压力的燃油，滑油***提供油泵所需的一定温度及压力的润滑油，基础台架***提供总体的驱动及安装平台，测控***通过PLC实现试验台自身的压力、温度、流量的监控测量及控制。安保防护***通过独立的PLC实现关键安保参数的响应，保障试验台的安全。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
Claims (10)
1.一种大功率高压共轨***综合试验台，其特征在于，包括：
基础台架***：提供待试验高压油泵的驱动及安装平台；
燃油供给***：通过所述基础台架***连接待试验高压油泵，提供待试验高压油泵所需的预定压力、温度的燃油；
滑油供给***：通过所述基础台架***连接待试验高压油泵，提供待试验高压油泵所需的预定压力、温度的润滑油；
测控***：连接所述基础台架***、所述燃油供给***以及所述滑油供给***，进行压力、温度、流量的监控测量及控制；
辅助***：连接所述基础台架***、所述燃油供给***以及所述滑油供给***，对所述基础台架***、所述燃油供给***以及所述滑油供给***进行冷却；
待试验高压油泵的输出端通过高压油管连接高压共轨管，所述高压共轨管通过高压油管连接喷油器，所述测控***连接所述喷油器，控制所述喷油器喷油，喷出的燃油经过所述辅助***以及所述测控***后进入燃油中转油箱后回到所述燃油供给***，喷油器内的滑油经过所述辅助***以及所述测控***后进入滑油中转油箱后回到所述滑油供给***。
2.根据权利要求1所述的大功率高压共轨***综合试验台，其特征在于，所述基础台架***包括：台架、伺服电机、伺服控制器及齿轮箱；
所述伺服控制器与所述伺服电机电连接，共同固定于所述台架上，所述伺服电机的输出端通过所述齿轮箱连接待试验高压油泵。
3.根据权利要求1所述的大功率高压共轨***综合试验台，其特征在于，所述燃油供给***包括：油箱、冷却油泵和供油油泵；
所述油箱内设置有加热棒；
所述冷却油泵的输入端通过过滤器以及所述测控***的流量计、温度计连接所述燃油中转油箱，所述冷却油泵的输出端连接所述油箱；
所述供油油泵的输入端连接所述油箱，所述供油油泵的输出端通过所述基础台架***连接待试验高压油泵。
4.根据权利要求3所述的大功率高压共轨***综合试验台，其特征在于，所述燃油供给***还包括：
油箱清洗孔，开设于所述油箱上，通过可拆卸连接的盖板密封；
油盘，设置于所述油箱的底部，收集所述油箱泄漏的燃油，所述油盘内设置有泄漏检测传感器；
所述油箱内设置有液位传感器、温度传感器。
5.根据权利要求1所述的大功率高压共轨***综合试验台，其特征在于，所述滑油供给***包括：油箱、冷却油泵和供油油泵；
所述油箱内设置有加热棒；
所述冷却油泵的输入端通过所述测控***的流量计、温度计连接所述滑油中转油箱，所述冷却油泵的输出端连接所述油箱；
所述供油油泵的输入端连接所述油箱，所述供油油泵的输出端通过所述基础台架***连接待试验高压油泵。
6.根据权利要求5所述的大功率高压共轨***综合试验台，其特征在于，所述滑油供给***还包括：
油箱清洗孔，开设于所述油箱上，通过可拆卸连接的盖板密封；
油盘，设置于所述油箱的底部，收集所述油箱泄漏的滑油，所述油盘内设置有泄漏检测传感器；
所述油箱内设置有液位传感器、温度传感器。
7.根据权利要求1所述的大功率高压共轨***综合试验台，其特征在于，所述测控***采用容积式流量计，通过PLC进行数据采集并发送至上位机，实现对试验台的压力、温度、流量的监控测量及控制。
8.根据权利要求1所述的大功率高压共轨***综合试验台，其特征在于，所述辅助***包括：冷冻机组、空压机和换热器；
所述冷冻机组输出的冷冻水通过管路进入所述换热器，对换热器内的燃油、滑油进行热交换，所述空压机输出的压缩空气通过管路、过滤器进入所述基础台架***的齿轮箱主轴处，通过空气压力形成气封，防止滑油渗入主轴。
9.根据权利要求1所述的大功率高压共轨***综合试验台，其特征在于，还包括：安保防护***；
所述安保防护***连接所述基础台架***、所述燃油供给***以及所述滑油供给***，对预设的安保参数进行监控，在预设的安保参数超过预设范围时进行报警和停机。
10.一种高压油泵试验方法，其特征在于，采用权利要求1至9任一项所述的大功率高压共轨***综合试验台对高压油泵进行试验。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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