基于LabVIEW的汽車(chē)燃油泵性能測試檢測系統

摘要 針對汽車(chē)電動(dòng)燃油泵手工檢測操作不便，數據精度、效率低等問(wèn)題，以某款汽車(chē)燃油泵為研究對象，研制一種基于LabVIEW環(huán)境和數據采集卡的汽車(chē)電動(dòng)燃油泵性能測試系統。該系統通過(guò)NI—USB 6210數據采集卡采集燃油壓力、燃油流量、油泵工作電壓和工作電流等參數，以LabVIEW編制的上位機界面實(shí)現控制參數的設定、油泵性能評價(jià)、數據顯示、存儲、歷史記錄查詢(xún)等功能。實(shí)驗結果表明，該系統的測試時(shí)問(wèn)較傳統檢測方法縮短了90%以上，燃油泵性能的測試精度和檢測效率均有大幅提高。

關(guān)鍵詞 數據采集卡;燃油泵;LabVIEW;性能評價(jià)

電動(dòng)燃油泵是汽車(chē)發(fā)動(dòng)機燃油供給系統中的關(guān)鍵部件，其作用是提供足夠的燃油壓力和流量，滿(mǎn)足發(fā)動(dòng)機各種工況對燃油的要求。燃油泵性能的好壞直接影響發(fā)動(dòng)機的工作性能，因而必須對燃油泵的輸油性能進(jìn)行檢測。目前，國內電動(dòng)燃油泵的種類(lèi)較多，但性能檢測技術(shù)卻相對落后，主要采用人工讀表檢測和真空度法。

人工手動(dòng)檢測法的測量精度差、效率低、穩定性不高，不適合電動(dòng)燃油泵大批量生產(chǎn)檢測。而真空度法缺點(diǎn)是燃油泵容易過(guò)熱損壞。因此，本文基于上述兩種方法的缺點(diǎn)以及國內相關(guān)企業(yè)的實(shí)際需求設計了一種基于LabVIEW電動(dòng)燃油泵自動(dòng)化性能檢測系統，經(jīng)過(guò)功能驗證，實(shí)現了電動(dòng)燃油性能檢測的快速、高精度檢測和評價(jià)，滿(mǎn)足了企業(yè)的實(shí)際需求。

1 測試系統方案

系統組成：作為圖形化編程語(yǔ)言，LabVIEW使得系統功能擴展較為容易，功能更加多樣，靈活友好。電動(dòng)燃油泵檢測系統是基于虛擬儀器技術(shù)，以計算機為核心，配以圖形化編程語(yǔ)言和NI—USB 6210數據采集卡，該系統本身不帶任何儀器面板，利用PC圖形環(huán)境建立圖形化的虛擬儀器面板，完成對儀器控制、數據采集、數據分析和數據顯示等。由分析可知，電動(dòng)燃油泵屬于被測對象，傳感器用來(lái)檢測出口背壓、工作電流和工作流量，油泵的油壓值通過(guò)分壓法測量，伺服電機等執行機構用來(lái)控制管路內的球閥閥門(mén)開(kāi)度，用以調節出口背壓和流量的大小。數據采集卡有輸入、輸出功能，可以將數據傳送到計算機，也可將計算機的指令傳給執行機構等;計算機是檢測系統的核心。文中基于虛擬儀器的設計思想，設計了電動(dòng)燃油泵的測試系統。圖1是電動(dòng)燃油泵測試系統的整體結構圖。

汽車(chē)電動(dòng)燃油泵性能檢測系統是基于多功能數據采集卡而開(kāi)發(fā)的，主要測試不同工況下油泵的出口背壓、工作流量、工作電流、泄壓值這5個(gè)參數指標，然后通過(guò)比較標準值和測量值之間的誤差來(lái)判斷電動(dòng)燃油泵的質(zhì)量。

2 系統硬件設計

檢測系統主要實(shí)現在燃油管里不同壓力下，對油路的流量、燃油泵的電流和電壓進(jìn)行測量。根據系統實(shí)現的功能，硬件包括傳感器的選擇、調理電路的設計、伺服電機的選擇及控制、數據采集卡的設計。

2.1 傳感器的選擇及調理電路

傳感器和變換器的作用是將各種物理信號轉換為DAQ系統可采集的電量信號。傳感器和變換器輸出信號不能直接被采集設備讀取，需要進(jìn)行放大濾波、隔離等調理后，送入數據采集設備進(jìn)行數據采集。

壓力傳感器是將壓力信號物理量轉變成標準的電流值信號。該測試系統采用CYB13系列隔離式壓力變送器，該傳感器的抗干擾能力強、穩定性能。流量采集系統是將供油管路中的流量轉換成電脈沖進(jìn)行輸出。本測試系統采用DigmesaFH型微量電磁流量計。此流量計計滿(mǎn)988個(gè)脈沖即為1 L的流量，穩定性高、精度高。電流采集系統是將放大的電流轉換成DAQ系統可以采集的小電流值。該測試系統采用RS-1212-14D1直流電流隔離變送器，能夠對直流電流信號進(jìn)行隔離檢測，體積小、功耗低、精度高。電壓采集系統通過(guò)電阻分壓原理進(jìn)行測量。利用一個(gè)10 kΩ和20 kΩ的精密電阻組成串聯(lián)電路，該串聯(lián)電路和油泵組成并聯(lián)電路，利用電阻分壓的原理，測得油泵的工作電壓。信號調理電路是將傳感器輸出的電流信號轉換成0～5 V的標準電壓信號才能輸入到數據采集卡，同時(shí)還要進(jìn)行濾波和去除雜質(zhì)處理。

2.2 電機的選擇

汽車(chē)電動(dòng)燃油泵的檢測系統在使用步進(jìn)電機控制球閥時(shí)，通過(guò)軟件程序控制步進(jìn)電機，調節閥門(mén)使燃油管的壓力到0.3 MPa時(shí)，實(shí)測燃油管壓力不能精確地控制在0.3 MPa;且步進(jìn)電機在控制球閥的過(guò)程中會(huì )出現“丟步”現象;該檢測系統安裝伺服電機，通過(guò)軟件程序精準的控制燃油管的壓力，不會(huì )出現步進(jìn)電機“丟步”現象。該檢測系統在比較步進(jìn)電機和伺服電機控制燃油管的基礎上，選擇伺服電機作為該檢測系統的控制電機。

伺服電機在該檢測系統的工作原理，電機控制球閥的方位、狀態(tài)等輸出。電機通過(guò)脈沖定位，接收1個(gè)脈沖，會(huì )旋轉1個(gè)脈沖對應的角度，實(shí)現球閥轉動(dòng);伺服電機本身具備發(fā)出脈沖的功能，所以伺服電機每旋轉一個(gè)角度，均會(huì )發(fā)出對應數量的脈沖，形成閉環(huán)，通過(guò)閉環(huán)系統，發(fā)送指定脈沖給伺服電機，并確認收到相應脈沖，從而能精確控制電機的轉動(dòng)，實(shí)現球閥在燃油檢測系統的精確定位。

2.3 數據采集硬件設置

該部分由計算機硬件和數據采集卡組成。數據采集卡NI USB 6210采集的數據通過(guò)總線(xiàn)傳送到計算機中，計算機通過(guò)驅動(dòng)程序、應用程序的編寫(xiě)完成軟件對硬件的驅動(dòng)。

3 系統軟件設計

檢測系統的軟件采用圖形化的語(yǔ)言L(fǎng)abVIEW編寫(xiě)，采用模塊化的軟件編程，將檢測系統分為不同模塊，主程序通過(guò)模式選擇調用不同功能模塊。程序設計流程圖如圖2所示。

根據用戶(hù)需求，進(jìn)入程序，選擇相應的模塊：

(1)若選擇出廠(chǎng)檢測模塊，圖3為操作界面，開(kāi)始測試前先要進(jìn)行各個(gè)測試點(diǎn)的參數設置，選擇相應產(chǎn)品種類(lèi)即可完成參數設置，若數據庫中無(wú)相關(guān)產(chǎn)品的參數，點(diǎn)擊添加新產(chǎn)品即可完成參數設置和數據庫的更新。參數設置完成后，點(diǎn)擊開(kāi)始測試按鈕，系統完成測試。若測試不滿(mǎn)足要求可以重新測試，測試結果可保存在Excel表格中。