朱桂英

（浙江經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，浙江 杭州 310018）

基于嵌入式系統(tǒng)的汽車(chē)水泵密封性檢測(cè)的研究

朱桂英

（浙江經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，浙江 杭州 310018）

汽車(chē)上冷卻水泵的密封性能的好壞嚴(yán)重影響了汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命以及行車(chē)安全。本文研究了一種基于嵌入式系統(tǒng)平臺(tái)的汽車(chē)水泵密封性能的測(cè)試系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有便攜、微型、成本低等優(yōu)點(diǎn)，利用了高精度差壓傳感器和電磁閥為測(cè)試回路，通過(guò)差壓測(cè)試的方法對(duì)汽車(chē)水泵密封性進(jìn)行了快速自動(dòng)測(cè)試。該系統(tǒng)設(shè)備可用于汽車(chē)水泵廠(chǎng)家、高校研發(fā)機(jī)構(gòu)、質(zhì)量檢測(cè)單位等領(lǐng)域。

汽車(chē)水泵；密封性；嵌入式系統(tǒng)

CLC NO.:U462.2；TB42 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2015)05-111-02

引言

隨著汽車(chē)行業(yè)的快速發(fā)展，汽車(chē)的安全和性能越來(lái)越受到人們的關(guān)注。發(fā)動(dòng)機(jī)是汽車(chē)的心臟，而冷卻水泵是對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸進(jìn)行冷卻的裝置，是用來(lái)保證發(fā)動(dòng)機(jī)能長(zhǎng)期、安全、可靠、高效運(yùn)行的。汽車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)在工作時(shí)，氣缸內(nèi)氣體溫度高達(dá)2500℃，若不及時(shí)冷卻，會(huì)使零部件溫度過(guò)高，受熱膨脹過(guò)大，影響正常的配合間隙，導(dǎo)致活塞“咬缸”、軸瓦“抱軸”，還會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)工作過(guò)程惡化，容易產(chǎn)生爆燃；零部件的機(jī)械強(qiáng)度下降；機(jī)油變質(zhì)，潤(rùn)滑不良，零件磨損加劇等問(wèn)題出現(xiàn)，機(jī)動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性、耐久性及排放性能的全面下降。嚴(yán)重者可引起交通事故，造成人身和財(cái)產(chǎn)的損失。而導(dǎo)致發(fā)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)水溫過(guò)高的原因之一就是冷卻水泵工作不良引起的。水泵性能良好，減少了發(fā)動(dòng)機(jī)水溫過(guò)高的幾率，從而可以延長(zhǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命，保證車(chē)輛的行駛安全。因此，對(duì)冷卻水泵進(jìn)行密封性能檢測(cè)是有一定意義的。目前關(guān)于冷卻水泵的研究很多，但多是大型設(shè)備，攜帶不方便并且價(jià)格昂貴，利用嵌入式系統(tǒng)完成水泵密封性的檢測(cè)是設(shè)備研發(fā)的另一方向。

1、密封性檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

該測(cè)試系統(tǒng)以嵌入式系統(tǒng)為測(cè)試控制平臺(tái)，測(cè)試回路采用高精度的差壓傳感器和高可靠性的氣壓截止閥作為基本元件，通過(guò)氣壓差壓測(cè)試的方法對(duì)汽車(chē)水泵進(jìn)行快速測(cè)試。

在可編程控制器 PLC的控制下，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)快速自動(dòng)裝夾，根據(jù)設(shè)定的測(cè)試參數(shù)自動(dòng)進(jìn)行充氣、平衡、檢測(cè)、判定、排氣、顯示和報(bào)警，實(shí)現(xiàn)汽車(chē)水泵氣壓密性的高度自動(dòng)化檢測(cè)。在一定時(shí)間內(nèi)測(cè)試，如果回路中的差壓傳感器反饋的數(shù)值小于規(guī)定值，則這個(gè)水泵的密封性是合格的，如果大于規(guī)定值，則這個(gè)水泵的密封性不合格，存在泄漏之處。與傳統(tǒng)的目測(cè)法和直接測(cè)壓降法相比，測(cè)試的精度和效率都有明顯提高，能有效提高企業(yè)的生產(chǎn)效率。

系統(tǒng)采用日本進(jìn)口的OMRON可編程控制器作為核心控制單元，集成一系列高精度傳感器與進(jìn)口氣動(dòng)控制元件，組成了系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)。該儀器系統(tǒng)由工作臺(tái)、裝夾系統(tǒng)、嵌入式系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集處理模塊、測(cè)試系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等組成。其中電控及數(shù)據(jù)采集處理原理圖如圖1所示。

PLC可編程控制器根據(jù)控制面板輸入的電控信號(hào)，按程序設(shè)定的動(dòng)作，輸出驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)，控制電磁閥等控制元件，自動(dòng)完成工件的夾緊，系統(tǒng)氣路的通斷，傳感器信號(hào)采集與顯示，合格與否的邏輯判斷。系統(tǒng)全部控制動(dòng)作以及邏輯判斷由PLC自動(dòng)完成。水泵泄漏量的檢測(cè)與控制系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)采集、顯示等功能是在觸摸屏上實(shí)現(xiàn)的，摒棄了大型的工控機(jī)操作。

在檢測(cè)過(guò)程中，操作人員根據(jù)嵌入式觸摸屏上的信息給出啟動(dòng)信號(hào)后，控制模塊將根據(jù)內(nèi)部設(shè)定的程序依次執(zhí)行裝夾、充氣、平衡、檢測(cè)、排氣的過(guò)程，然后做出合格/不合格的判斷。

1）裝夾

在整個(gè)測(cè)試過(guò)程中，首先將汽車(chē)水泵放置到夾具上，然后根據(jù)程序夾具會(huì)自動(dòng)進(jìn)行裝夾。如果裝夾牢固符合要求，顯示進(jìn)行下步操作，如果裝夾不合格，防止發(fā)生意外，設(shè)備會(huì)處于停止工作狀態(tài)，并以蜂鳴聲報(bào)警，直至裝夾符合要求為止。

2）充氣

被測(cè)物為要檢測(cè)的汽車(chē)水泵，基準(zhǔn)物為與被測(cè)物容積相同的無(wú)縫鋼管。電磁閥SV1是常閉的，電磁閥SV2和SV3為常開(kāi)的。按照觸摸屏上的提示進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試，設(shè)定相應(yīng)的參數(shù)，調(diào)整好測(cè)試行程后，通過(guò)壓縮機(jī)向標(biāo)準(zhǔn)容器及測(cè)試產(chǎn)品內(nèi)充氣，設(shè)定一定壓力的空氣，當(dāng)壓力達(dá)到設(shè)定值后電磁閥SV1打開(kāi)，壓縮空氣進(jìn)入系統(tǒng)，通過(guò)常開(kāi)電磁閥SV2和SV3分別向基準(zhǔn)物和被測(cè)物內(nèi)充氣。

3）平衡

根據(jù)設(shè)定的時(shí)間和壓力，被測(cè)物和基準(zhǔn)物充氣完成后，差壓傳感器檢測(cè)被測(cè)物與基準(zhǔn)物內(nèi)壓力差，如果為零并且穩(wěn)壓一定時(shí)間后保持恒定不變的時(shí)候，電磁閥SV2和SV3就會(huì)自動(dòng)關(guān)閉，切斷氣源停止加壓，進(jìn)入保壓過(guò)程，進(jìn)而進(jìn)行下一過(guò)程-檢測(cè)過(guò)程。

4）檢測(cè)

通常在該過(guò)程中做出有無(wú)小泄漏的判斷，如果有大的泄漏，在上一步平衡過(guò)程中會(huì)發(fā)現(xiàn)，差壓傳感器會(huì)出現(xiàn)迅速的反應(yīng)，所以大的泄漏較容易發(fā)現(xiàn)，該系統(tǒng)主要對(duì)細(xì)微的泄漏進(jìn)行綜合檢測(cè)，確保產(chǎn)品的合格率以及汽車(chē)行駛安全性。該過(guò)程中實(shí)時(shí)檢測(cè)泄漏引起的差壓變化，并將泄漏氣壓、測(cè)試時(shí)間顯示在觸摸屏上。在設(shè)定時(shí)間內(nèi)，壓力下降量超過(guò)設(shè)定的上限時(shí)，自動(dòng)報(bào)警，指出該產(chǎn)品為合格品，綠色等亮。如果產(chǎn)品合格累積合格的數(shù)量，如果不合格就發(fā)出“滴滴”的報(bào)警聲，嵌入式觸摸屏上將有紅色燈閃爍進(jìn)行提醒，同時(shí)系統(tǒng)停止繼續(xù)檢測(cè)。

5）排氣

檢測(cè)結(jié)束后，將汽車(chē)水泵和標(biāo)準(zhǔn)物內(nèi)的空氣排放到大氣中。然后準(zhǔn)備進(jìn)行下一產(chǎn)品的密封性檢測(cè)。通常生產(chǎn)廠(chǎng)家只有提供這樣的檢測(cè)報(bào)告，才能保證產(chǎn)品的合格。

2、結(jié)束語(yǔ)

汽車(chē)水泵的密封性嚴(yán)重影響了汽車(chē)壽命和行車(chē)安全，基于目前的現(xiàn)狀，本文提出了一種基于嵌入式系統(tǒng)的汽車(chē)水泵密封性的測(cè)試系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)表明，該系統(tǒng)可精確測(cè)試汽車(chē)水泵的密封狀況，保證了產(chǎn)品質(zhì)量的可靠，降低了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度和檢測(cè)結(jié)果的主觀(guān)性，提高了行車(chē)的安全性。此外采用嵌入式系統(tǒng)的低成本小型集散測(cè)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的思路，對(duì)今后系統(tǒng)設(shè)計(jì)的集成化、小型化具有積極的借鑒意義。隨著技術(shù)的進(jìn)步和勞動(dòng)力的缺乏，在線(xiàn)實(shí)時(shí)測(cè)試、檢測(cè)出不密封的部位，同時(shí)對(duì)合格品進(jìn)行包裝這樣的流水線(xiàn)設(shè)備是今后的發(fā)展趨勢(shì)。

[1] 成琰.基于 LabWindows/CVI的汽車(chē)水泵綜合性能試驗(yàn)臺(tái)軟件設(shè)計(jì)[J].測(cè)控技術(shù).2005，24（5），70-72.

[2] 鐘邵俊,黃鎮(zhèn)海,黃艷巖.基于 PLC的汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水泵性能測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].機(jī)床與液壓.2007,35(4),177-179.

[3] 葉雷.基于嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D].電子科技大學(xué).2005

[4] 崔龍，周啟明，江文瑞.基于A(yíng)RM的實(shí)時(shí)測(cè)控系統(tǒng)開(kāi)發(fā)平臺(tái)[J].單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用.2003（01），206-209.

[5] 彭華成.基于 ARM 的多功能測(cè)控平臺(tái)研究[D].華中科技大學(xué).2007

[6] 羅雪蓮,宋樹(shù)祥. 基于 ARM 的嵌入式系統(tǒng)觸摸屏設(shè)計(jì)[J].電氣時(shí)代.2004(12).72-74.

[7] 張勇,楊孟濤.汽車(chē)水泵氣密性測(cè)試設(shè)備控制系統(tǒng)的改造[J].現(xiàn)代制造工程.2012,8.112-115.

The Study of automobile water pump sealing performance based on Embedded System

Zhu Guiying
(Zhejiang Economic & Trade Polytechnic, Zhejiang Hangzhou 310018)

The sealing performance of automotive water pump seriously impact on quality of life and traffic safety of car engine.This paper studied the testing system of sealing performance of automobile water pump based on an embedded system platform. The system has the advantages of portability, miniature and low cost, the system uses a high precision pressure sensor and solenoid valve as the test loop, and through the method of differential pressure testing of the automotive water pump seal fast test. The system equipment can be used in automotive water pumps manufacturers, university research institutions, quality control and other fields.

Automobile Water Pump; Sealing performance; Embedded systems

U462.2

A

1671-7988(2015)05-111-02

朱桂英，碩士研究生，講師，就職于浙江經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，研究方向汽車(chē)電子技術(shù)，汽車(chē)檢測(cè)設(shè)備等。