基于LabVIEW的汽車燃油泵性能測試檢測系統(tǒng)

摘要 針對汽車電動燃油泵手工檢測操作不便，數(shù)據精度、效率低等問題，以某款汽車燃油泵為研究對象，研制一種基于LabVIEW環(huán)境和數(shù)據采集卡的汽車電動燃油泵性能測試系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過NI—USB 6210數(shù)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(shù)，以LabVIEW編制的上位機界面實現(xiàn)控制參數(shù)的設定、油泵性能評價、數(shù)據顯示、存儲、歷史記錄查詢等功能。實驗結果表明，該系統(tǒng)的測試時問較傳統(tǒng)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。

關鍵詞 數(shù)據采集卡;燃油泵;LabVIEW;性能評價

電動燃油泵是汽車發(fā)動機燃油供給系統(tǒng)中的關鍵部件，其作用是提供足夠的燃油壓力和流量，滿足發(fā)動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)動機的工作性能，因而必須對燃油泵的輸油性能進行檢測。目前，國內電動燃油泵的種類較多，但性能檢測技術卻相對落后，主要采用人工讀表檢測和真空度法。

人工手動檢測法的測量精度差、效率低、穩(wěn)定性不高，不適合電動燃油泵大批量生產檢測。而真空度法缺點是燃油泵容易過熱損壞。因此，本文基于上述兩種方法的缺點以及國內相關企業(yè)的實際需求設計了一種基于LabVIEW電動燃油泵自動化性能檢測系統(tǒng)，經過功能驗證，實現(xiàn)了電動燃油性能檢測的快速、高精度檢測和評價，滿足了企業(yè)的實際需求。

1 測試系統(tǒng)方案

系統(tǒng)組成：作為圖形化編程語言，LabVIEW使得系統(tǒng)功能擴展較為容易，功能更加多樣，靈活友好。電動燃油泵檢測系統(tǒng)是基于虛擬儀器技術，以計算機為核心，配以圖形化編程語言和NI—USB 6210數(shù)據采集卡，該系統(tǒng)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(shù)據采集、數(shù)據分析和數(shù)據顯示等。由分析可知，電動燃油泵屬于被測對象，傳感器用來檢測出口背壓、工作電流和工作流量，油泵的油壓值通過分壓法測量，伺服電機等執(zhí)行機構用來控制管路內的球閥閥門開度，用以調節(jié)出口背壓和流量的大小。數(shù)據采集卡有輸入、輸出功能，可以將數(shù)據傳送到計算機，也可將計算機的指令傳給執(zhí)行機構等;計算機是檢測系統(tǒng)的核心。文中基于虛擬儀器的設計思想，設計了電動燃油泵的測試系統(tǒng)。圖1是電動燃油泵測試系統(tǒng)的整體結構圖。

汽車電動燃油泵性能檢測系統(tǒng)是基于多功能數(shù)據采集卡而開發(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個參數(shù)指標，然后通過比較標準值和測量值之間的誤差來判斷電動燃油泵的質量。

2 系統(tǒng)硬件設計

檢測系統(tǒng)主要實現(xiàn)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行測量。根據系統(tǒng)實現(xiàn)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(shù)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(tǒng)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，需要進行放大濾波、隔離等調理后，送入數(shù)據采集設備進行數(shù)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(tǒng)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(wěn)定性能。流量采集系統(tǒng)是將供油管路中的流量轉換成電脈沖進行輸出。本測試系統(tǒng)采用DigmesaFH型微量電磁流量計。此流量計計滿988個脈沖即為1 L的流量，穩(wěn)定性高、精度高。電流采集系統(tǒng)是將放大的電流轉換成DAQ系統(tǒng)可以采集的小電流值。該測試系統(tǒng)采用RS-1212-14D1直流電流隔離變送器，能夠對直流電流信號進行隔離檢測，體積小、功耗低、精度高。電壓采集系統(tǒng)通過電阻分壓原理進行測量。利用一個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(shù)據采集卡，同時還要進行濾波和去除雜質處理。

2.2 電機的選擇

汽車電動燃油泵的檢測系統(tǒng)在使用步進電機控制球閥時，通過軟件程序控制步進電機，調節(jié)閥門使燃油管的壓力到0.3 MPa時，實測燃油管壓力不能精確地控制在0.3 MPa;且步進電機在控制球閥的過程中會出現(xiàn)“丟步”現(xiàn)象;該檢測系統(tǒng)安裝伺服電機，通過軟件程序精準的控制燃油管的壓力，不會出現(xiàn)步進電機“丟步”現(xiàn)象。該檢測系統(tǒng)在比較步進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(tǒng)的控制電機。

伺服電機在該檢測系統(tǒng)的工作原理，電機控制球閥的方位、狀態(tài)等輸出。電機通過脈沖定位，接收1個脈沖，會旋轉1個脈沖對應的角度，實現(xiàn)球閥轉動;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角度，均會發(fā)出對應數(shù)量的脈沖，形成閉環(huán)，通過閉環(huán)系統(tǒng)，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，實現(xiàn)球閥在燃油檢測系統(tǒng)的精確定位。

2.3 數(shù)據采集硬件設置

該部分由計算機硬件和數(shù)據采集卡組成。數(shù)據采集卡NI USB 6210采集的數(shù)據通過總線傳送到計算機中，計算機通過驅動程序、應用程序的編寫完成軟件對硬件的驅動。

3 系統(tǒng)軟件設計

檢測系統(tǒng)的軟件采用圖形化的語言LabVIEW編寫，采用模塊化的軟件編程，將檢測系統(tǒng)分為不同模塊，主程序通過模式選擇調用不同功能模塊。程序設計流程圖如圖2所示。

根據用戶需求，進入程序，選擇相應的模塊：

(1)若選擇出廠檢測模塊，圖3為操作界面，開始測試前先要進行各個測試點的參數(shù)設置，選擇相應產品種類即可完成參數(shù)設置，若數(shù)據庫中無相關產品的參數(shù)，點擊添加新產品即可完成參數(shù)設置和數(shù)據庫的更新。參數(shù)設置完成后，點擊開始測試按鈕，系統(tǒng)完成測試。若測試不滿足要求可以重新測試，測試結果可保存在Excel表格中。