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1、(10)申请公布号 CN 103423055 A(43)申请公布日 2013.12.04CN103423055A*CN103423055A*(21)申请号 201310363434.3(22)申请日 2013.08.16F02M 65/00(2006.01)(71)申请人浙江展途动力科技有限公司地址 315207 浙江省金华市磐安县新城区道士岙口1号(72)发明人滕伟 宋玉旺 高青风 武鑫周超(54) 发明名称喷油器中压电执行器性能测试装置(57) 摘要喷油器压电执行器性能测试装置，提供一种测试系统用于柴油发动机喷油器中的压电执行器的性能评估。本发明基于压电执行器在喷油器中的实际工作原理，通过。
2、温度控制仪提供高温运行环境；采用与喷油器中同刚度、同尺寸的压力弹簧模拟针阀的回复力；在压电执行器的末端安装力传感器用以检测执行器在运行过程中的推力；在测试平台安装激光测距仪，用以精确测量压电执行器在出力过程中的伸长量。压电执行器、压力弹簧和力传感器通过机械制造与安装工艺严格保证同轴度，避免压电执行器的物理损伤以保证较长的使用寿命。本发明能够有效进行喷油器中压电执行器的性能评估，可为压电执行器的选择与设计提供指导建议，并为柴油机喷油器的性能规划提供参考依据。(51)Int.Cl.权利要求书1页 说明书3页 附图2页(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书1页 说明书3页。
3、 附图2页(10)申请公布号 CN 103423055 ACN 103423055 A1/1页21.图1中，丝杠螺纹副1和固定块7通过螺栓安装在测试平台15的T型槽中；可移动质量块2通过导向键槽移动定位之后通过螺栓固定在T型槽中；压力弹簧3一端作用在可移动质量块2，另一端作用在运动质量块4上，模拟喷油器针阀开启的预紧力；运动质量块4可在导轨14上来回移动；压电执行器13一端作用在运动质量块，另一端作用在力传感器6；力传感器6安装在固定块7上。2.激光测距仪8安装在固定块7上，用以实时测量运动质量块4的位移，并将其转换为电压模拟量，送入运动控制器10的采集单元。3.压力传感器6测量压电执行器的出。
4、力大小，并将电荷量送入电荷放大器11后转换成相应的电压模拟量，进一步送入运动控制器10的采集单元。4.运动控制器10将上位工控机9规划好的压电执行器动作指令(通常为方波信号)发送给功率放大器12，经功率放大之后控制压电执行器13。5.温度控制仪5受功率放大器12控制，为压电执行器提供高温环境，模拟喷油器实际工作温度。6.在测试平台15，压电执行器13、力传感器6、推力弹簧3、运动质量块4同轴布置，避免压电执行器13受到剪切力或弯扭力矩，从而破坏其使用寿命。7.可移动质量块2可以沿导向键在T字槽中移动，便于对不同尺寸的压电执行器进行性能测试。8.在对温度控制仪5设置一定温度之后，其余测试过程同步。
5、进行，即进行压电执行器13指令输出的同时，采集力传感器6和激光测距仪8数据，存入运动控制器10，进一步通过网络传输至上位工控机9进行性能分析。权 利 要 求 书CN 103423055 A1/3页3喷油器中压电执行器性能测试装置技术领域0001 本发明属于柴油发动机喷油器设计与制造领域，具体涉及一种用于测试喷油器中压电执行器性能的装置。背景技术0002 由于具有较好的热效率值、较宽的功率范围，柴油发动机被广泛应用于国民生产生活的各个领域。日益严苛的排放标准对柴油机施加较大的压力，促使其不断经历技术改革。其中，燃油喷射系统经历了机械式喷射到高压共轨系统的发展历程，喷射压力也从120Mpa向200。
6、MPa甚至更高水平发展。0003 高压共轨系统要求喷油器具有每工作冲程尽量多次的喷射能力，主喷射之前采用多次预喷射可以平缓气缸压力升高率，降低运转噪声；主喷射之前的后喷射可以使碳烟颗粒充分燃烧，减少排放废物。目前普遍采用的电磁阀式喷油器，因受电磁线圈和磁滞回线的影响而具有较长的滞后时间，限制了其达到更高的工作频响和控制柔性。压电执行器是一种利用逆压电效应进行工作的压电陶瓷叠片，即在压电叠片上施加电压，会引起压电晶格变形从而产生线性位移。在喷油器中利用该特性可将压电陶瓷作为针阀启闭的控制执行单元，与电磁阀相比，压电执行器在针阀开启时间、持续时间、重复性以及改变供油速率方面占据较大优势。国外，西门。
7、子、博世、德尔福等汽车部件供应商已经开发出相关压电喷油器用于实际柴油机，取得较好排放效果；在国内，压电喷油器仍处于论证试验阶段，距离实际运用尚有较长一段路要走。0004 柴油机喷油器中的压电执行器应具有以下运行特点：高速的动态响应能力，实现针阀的快速启闭，以满足工作冲程内多次喷射的要求；较大的瞬时推力以克服高压共轨压力，推动针阀高速运动；较强的耐高温能力以适应喷油器的实际运行环境。上述性能要求需要良好的压电陶瓷材料与制造工艺保证，然而，限于水平差异，各公司生产的压电陶瓷并不一定都能满足喷油器严苛的工作要求，亟需一种测试装置对压电执行器的响应时间、出力大小及使用寿命等性能指标进行精确测试。发明内。
8、容0005 本发明基于上述情况，提供一种测试装置用于测试柴油机喷油器中压电执行器的工作性能。0006 本发明包括以下内容：0007 (1)图1中，丝杠螺纹副1和固定块7通过螺栓安装在测试平台15的T型槽中；可移动质量块2通过导向键槽移动定位之后通过螺栓固定在T型槽中；压力弹簧3一端作用在可移动质量块2，另一端作用在运动质量块4上，模拟喷油器针阀开启的预紧力；运动质量块4可在导轨14上来回移动；压电执行器13一端作用在运动质量块，另一端作用在力传感器6；力传感器6安装在固定块7上。0008 (2)激光测距仪8安装在固定块7上，用以实时测量运动质量块4的位移，并将其说 明 书CN 10342305。
9、5 A2/3页4转换为电压模拟量，送入运动控制器10的采集单元；0009 (3)压力传感器6测量压电执行器的出力大小，并将电荷量送入电荷放大器11后转换成相应的电压模拟量，进一步送入运动控制器10的采集单元；0010 (4)运动控制器10将上位工控机9规划好的压电执行器动作指令(通常为方波信号)发送给功率放大器12，经功率放大之后控制压电执行器13；0011 (5)温度控制仪5受功率放大器12控制，为压电执行器提供高温环境，模拟喷油器实际工作温度；0012 (6)在测试平台15，压电执行器13、力传感器6、推力弹簧3、运动质量块4同轴布置，避免压电执行器13受到剪切力或弯扭力矩，从而破坏其使用。
10、寿命；0013 (7)可移动质量块2可以沿导向键在T字槽中移动，便于对不同尺寸的压电执行器进行性能测试；0014 (8)在对温度控制仪5设置一定温度之后，其余测试过程同步进行，即进行压电执行器13指令输出的同时，采集力传感器6和激光测距仪8数据，存入运动控制器10，进一步通过网络传输至上位工控机9进行性能分析。0015 本发明的有益效果为：0016 本发明考虑喷油器中压电执行器的实际工作条件，采用温度控制仪提供高温环境，在压电执行器运动过程中，同步采集其出力信号和位置信号，构建完整的压电执行器性能测试系统。该系统能够有效进行喷油器中压电执行器的性能评估，可为压电执行器的选择与设计提供重要的指导。
11、建议，并为柴油机喷油器的性能规划提供参考依据。附图说明0017 图1为压电执行器性能测试系统；0018 图2为压电执行器测试工作流程；0019 图3为压电执行器测试结果。具体实施方式0020 本发明提供了一种柴油机喷油器中压电执行器的性能测试装置，下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。0021 本发明的原理是，基于压电执行器在喷油器中的实际工作原理，通过温度控制单元提供高温运行环境，采用与喷油器中同刚度、同尺寸的压力弹簧模拟针阀的回复力，在压电执行器的末端安装力传感器用以检测执行器在运行过程中的推力，在测试平台安装激光测距仪，用以精确测量压电执行器在出力过程中的伸长量。本发明能够有效。
12、进行喷油器中压电执行器的性能评估，可为压电执行器的选择与设计提供指导建议，并为柴油机喷油器的性能规划提供参考依据。0022 具体实施步骤如图2所示，表述为：0023 (1)在图1中指定位置安装压电执行器，调整力传感器中心、压电执行器、运动质量块中心及压力弹簧中心在同一轴线上，避免压电执行器在运动过程中受到剪切力或弯扭力矩，影响使用寿命；0024 (2)设定压电执行器外部的温控单元的温度为120，模拟喷油器内部的高温环说 明 书CN 103423055 A3/3页5境；0025 (3)发送压电执行器运动指令，因为喷油器针阀动作要求短行程的高速响应，故运动指令为方波形状，占空比定为50，方波周期为。
13、100ms。指令由上位工控机规划，通过网络接口发送给运动控制器，进一步经数模转换之后输送至功率放大器，视压电执行器的承受极限，作用在执行器上的方波指令为0200V，本实施方案中采用0120V方波；0026 (4)设定电荷放大器工作参数，比例系数为10mvN，压电执行器运动过程中，实时采集力传感器信号和激光测距仪信号，经运动控制器上的模数转换接口存储在相应的内存空间，进一步通过网络传输至上位工控机进行分析；0027 (5)为测试压电执行器的使用寿命，通常需要重复上述步骤若干次，即设定动作次数，通常为109的倍数，以验证压电执行器是否满足喷油器35年的使用寿命。0028 (6)实施过程中控制压电执行器的电压方波指令、推力信号与位移信号如图3所示。说 明 书CN 103423055 A1/2页6图1说 明 书 附 图CN 103423055 A2/2页7图2图3说 明 书 附 图CN 103423055 A。