一种共轨压力控制阀可靠性测试系统

技术领域

本发明属于压力控制阀测试领域，特别涉及一种共轨压力控制阀可靠性测试系统。

背景技术

共轨压力控制阀在共轨燃油系统中和进油计量阀配合使用来控制进油量和轨压，以实现更精确的轨压控制、更低的系统泄漏量和更低的热负荷。

目前还没有能够对共轨压力控制阀可靠性进行测试的公开技术。中国专利CN2021108968218公开了共轨压力控制阀的性能测试方法，且同时只能测试一个共轨压力控制阀。中国专利CN201220498714公开了一种高压共轨调压阀特性测试装置，但未给出共轨压力控制阀的可靠性测试方法。因此亟需可以对共轨压力控制阀的可靠性进行测试的装置。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种共轨压力控制阀可靠性测试系统。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种共轨压力控制阀可靠性测试系统，其特征在于包括：油箱、共轨泵、共轨管、测试工装、低压回油通路及控制单元；

所述油箱内装有测试油，测试油经共轨泵输送至共轨管；共轨管设置有多个高压接口，所述测试工装通过高压油管接在共轨管的高压接口上，受试共轨压力控制阀可安装在测试工装上，受试共轨压力控制阀的低压回油接口通过低压回油通路将回油回至油箱；

所述控制单元通过控制受试共轨压力控制阀的电流和监测低压回油通路回油流量的变化，对受试共轨压力控制阀进行可靠性测试；受试共轨压力控制阀同时测试的数量在1～3个。

进一步的，共轨泵包括低压输油泵、进油计量阀和高压柱塞泵，通过管路连接在共轨管的高压接口上；所述低压输油泵的入口设置有第一粗滤、第二粗滤、第一压力传感器和第一温度传感器，第一压力传感器用于检测吸油负压，第一温度传感器用于检测进油温度。

进一步的，低压输油泵的出口和进油计量阀的入口之间设置有精滤。

进一步的，共轨管上设置有第一轨压传感器和第一共轨压力控制阀，并在高压接口上连接减压阀和液位开关，减压阀在第一共轨压力控制阀检测到轨压高于3000bar时打开，液位开关用于检测减压阀是否打开；共轨管的其他高压接口安装高压堵头以实现高压密封；第一共轨压力控制阀的低压回油接口接第一板式热交换器和第二温度传感器连接回油箱。

进一步的，第一共轨压力控制阀或受试共轨压力控制阀与连接工装配套使用，连接工装的下部为高压密封锥面，连接工装的侧面为共轨压力控制阀的低压回油接口。

进一步的，受试共轨压力控制阀的低压回油通路上设置有受试回路板式换热器、受试回路精滤、受试回路温度传感器和受试回路流量计。

进一步的，测试工装上设置有第二轨压传感器和第三温度传感器。

进一步的，控制单元包括控制电路和测试模块；

所述控制电路包括NI板卡PCIe-6323和PCIe-6361、驱动电路、电流传感器和直流电源；NI板卡PCIe-6323和PCIe-6361的模拟电压输出通道产生PWM电压信号控制驱动电路MOS管的通断；电流传感器用于检测受试共轨压力控制阀、进油计量阀和第一共轨压力控制阀的电流，NI板卡PCIe-6361的模拟电压输入通道分别以200k/s的速率采集电流传感器的输出信号得到各个阀的电流波形，采集第二轨压传感器的输出信号得到轨压波形；

所述测试模块用于通过控制电路对受试共轨压力控制阀进行可靠性测试。

进一步的，测试模块进行可靠性测试采用以下步骤：

(1)设置受试共轨压力控制阀、进油计量阀和第一共轨压力控制阀的电流为0，将共轨泵的转速设为3200r/min；

(2)待共轨泵的转速稳定后，将第一共轨压力控制阀的PWM电压信号占空比设为40％即关闭该阀；待受试共轨压力控制阀和受试回路流量计的值稳定后，增大进油计量阀的PWM电压信号占空比使得各受试回路流量计稳定在40±10L/h；

(3)控制受试共轨压力控制阀的PWM信号占空比按照正弦方式变化，通过调整占空比的变化频率和振幅使得共轨管的最大轨压为2200±100bar，最小轨压为700±100bar，试验试得的占空比变化频率为5Hz、振幅为12％；共轨管的压力变化滞后于被测共轨压力控制阀电流的变化，即满足共轨压力控制阀可靠性测试需求；

(4)根据不同规范要求对受试共轨压力控制阀进行连续运行，即可实现可靠性测试。

进一步的，在步骤(4)测试过程中，受试共轨压力控制阀如果出现以下两种现象之一则说明受试共轨压力控制阀出现了异常：

(1)受试共轨压力控制阀的回油流量出现明显变化；

(2)轨压的最大值或者最小值出现明显变化；

在多个受试共轨压力控制阀时，需要复测受试共轨压力控制阀的性能以排查失效件。

本发明的测试系统创造性地采用共轨泵和共轨管实现了一个或多个共轨压力控制阀的可靠性测试。通过对受试共轨压力控制施加占空比正弦变化的电流信号，在保证共轨压力控制阀回油稳定的情况下实现了共轨管内压力的正弦变化。本发明的测试系统为共轨压力控制阀的可靠性评估提供了测试手段。

附图说明

图1是实施例共轨压力控制阀可靠性测试系统构成示意图。

图2是实施例共轨压力控制阀和连接工装。

图3是实施例共轨压力控制阀可靠性测试工装剖面图。

图4是实施例共轨压力控制阀可靠性测试系统控制电路示意图。

图5是实施例共轨压力控制阀PWM电压信号占空比正弦变化波形。

图6是实施例共轨压力控制阀可靠性测试实际波形。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

如附图1所示，油箱1装有符合ISO 4113标准的测试油。由低压输油泵6、进油计量阀8和高压柱塞泵9组成的共轨泵将测试油从油箱1中泵送至共轨管11中。低压输油泵6的入口装有第一粗滤2、第二粗滤3、第一压力传感器4和第一温度传感器5，第一压力传感器4检测吸油负压，第一温度传感器5检测进油温度。低压输油泵6的出口和进油计量阀8的入口之间装有第一精滤7。高压柱塞泵9的出口接至共轨管11的高压接口1，回油直接回至油箱。共轨泵由变频电机驱动。

共轨管11型号为0 445 226 136，德国BOSCH公司，自带第一轨压传感器10和第一共轨压力控制阀14。共轨管11的高压接口4通过高压油管接至测试工装17。共轨管11的高压接口7接减压阀12(型号为402633-45，美国HIP公司)和液位开关13，减压阀12作为安全阀使用，当轨压高于3000bar时打开，液位开关13检测其是否打开。共轨管11的其他高压接口安装高压堵头以实现高压密封。共轨管11(第一共轨压力控制阀14)的低压回油接口接第一板式热交换器15和第二温度传感器16。

如附图2所示，共轨压力控制阀与连接工装配套使用，连接工装的下部为高压密封锥面，连接工装的侧面为共轨压力控制阀的低压回油接口。

测试工装17上安装第二共轨压力控制阀20(受试件1)、第三共轨压力控制阀21(受试件2)、第四共轨压力控制阀22(受试件3)、第二轨压传感器19(型号为4067E3600DS1，瑞士Kistler公司)和第三温度传感器18。如附图3所示，第二共轨压力控制阀20、第三共轨压力控制阀21、第四共轨压力控制阀22和第二轨压传感器19的高压油道是相通的，第三温度传感器18仅用于检测测试工装17的温度。

如附图1所示，第二共轨压力控制阀20的低压回油通过第二板式换热器23、第二精滤24、第四温度传感器25和第一流量计26后回至油箱1。

如附图1所示，第三共轨压力控制阀21的低压回油通过第三板式换热器27、第三精滤28、第五温度传感器29和第二流量计30后回至油箱1。

如附图1所示，第四共轨压力控制阀22的低压回油通过第四板式换热器31、第四精滤32、第六温度传感器32和第三流量计34后回至油箱1。

第一板式换热器15、第二板式换热器23、第三板式换热器27和第四板式换热器31的入口通入冷却水且是常通的，分别冷却第一共轨压力控制阀14、第二共轨压力控制阀20、第三共轨压力控制阀21和第四共轨压力控制阀22的低压回油。

如附图4所示，由NI板卡PCIe-6323和PCIe-6361、驱动电路、电流传感器和直流电源40组成共轨压力控制阀和进油计量阀的控制电路。NI板卡PCIe-6323和PCIe-6361的模拟电压输出通道产生PWM电压信号控制驱动电路MOS管的通断。电流传感器35～39分别检测第二共轨压力控制阀20、第三共轨压力控制阀21、第四共轨压力控制阀22、进油计量阀8和第一共轨压力控制阀14的电流，NI板卡PCIe-6361的模拟电压输入通道AI0～AI4分别以200k/s的速率采集电流传感器35～39的输出信号得到各个阀的电流波形。

NI板卡PCIe-6361的模拟电压输入通道AI5以200k/s的速率采集第二轨压传感器19的输出信号得到轨压波形。

采用附图1所示的共轨压力控制阀可靠性测试系统进行测试的步骤为：

第二共轨压力控制阀20、第三共轨压力控制阀21、第四共轨压力控制阀22、进油计量阀8和第一共轨压力控制阀14的电流全部设为0，将共轨泵的转速设为3200r/min。待共轨泵的转速稳定后，将第一共轨压力控制阀14的PWM电压信号占空比设为40％即关闭该阀。待第二轨压传感器19、第一流量计26、第二流量计30和第三流量计34的值稳定后，增大进油计量阀8的PWM电压信号占空比使得第一流量计26、第二流量计30和第三流量计34的值稳定在40±10L/h。

如附图5所示，通过编程使得第二共轨压力控制阀20、第三共轨压力控制阀21和第四共轨压力控制阀22的PWM信号占空比按照正弦方式变化。通过调整占空比的变化频率和振幅使得最大轨压为2200±100bar，最小轨压为700±100bar，试验试得的占空比变化频率为5Hz、振幅为12％。如附图6所示，共轨管11的压力变化滞后于被测共轨压力控制阀电流的变化，符合实际情况能够满足共轨压力控制阀可靠性测试需求。据此，进行600小时的连续运行即可实现第二共轨压力控制阀20、第三共轨压力控制阀21和第四共轨压力控制阀22各1080万次的可靠性测试。

测试过程中，如果第一流量计26、第二流量计30和第三流量计34的值出现明显变化，轨压的最大值或者最小值出现明显变化则说明第二共轨压力控制阀20、第三共轨压力控制阀21和第四共轨压力控制阀22其中的一个或多个出现了异常，此时需要复测各个阀的性能以排查失效件。

测试过程中，如果第一压力传感器4的值出现明显异常则说明共轨泵已经失效需更换后测试方可继续进行。

测试过程中，如果第二温度传感器16的值明显上升但未超过70℃则说明第一共轨压力控制阀14已经失效需更换后测试方可继续进行。

测试过程中，第二温度传感器16、第四温度传感器25、第五温度传感器29和第六温度传感器32的任何一个值超过70℃则说明冷却水异常需排查后测试方可继续进行。

测试过程中，第三温度传感器18不得超过120℃，否则说明第二共轨压力控制阀20、第三共轨压力控制阀21和第四共轨压力控制阀22其中的一个或多个发热严重，需要降低最大轨压或者减小流量后测试方可继续进行。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围。