汽车定量机油泵限压阀的气测研究

摘要：针对目前汽车零部件市场的定量机油泵限压阀测试，大部分生产厂家应主机厂的要求均采用油为介质测试，因为油泵实际使用工况为油，使用油测确实符合实际使用工况，测量的数值与实际使用数值一致。但汽车零部件是大批量生产，采用油测会造成产品在测试后不易处理干净，如果使用清洗剂则会对油泵产品造成二次污染，并使油泵生产的成本直线上升。现对测试介质由油改为气体进行分析，证实该方法可以加快产品的测试节拍，且不会对产品造成二次污染，并降低了生产成本。

关键词：限压阀;气测;二次污染;生产成本

0    引言

机油泵的作用是将发动机内油底壳里的机油输送到滤清器中，经滤清器过滤后可靠地输送到各个润滑油道和各运动件摩擦副的表面。如果机油泵损坏，就有可能出现机油泵异响、噪声加大、输出油量减少等现象，如不及时处理，会造成发动机缸体损坏、无法启动，甚至使发动机彻底被破坏。

限压阀作用是在机油泵压力过高时泄压，以维持油道内的油压不超过最高油压。机油泵限压阀相当于是一个钢球阀或柱塞阀的单向阀，主油压超过规定时，钢球或柱塞克服弹簧压力而被顶开，溢流的机油流回到油底壳，系统压力被卸荷。限压阀一般装在机油泵泵体上，以便在机油泵工作时调整机油泵的出油流量和出油的系统压力，但也有很少一部分发动机将限压阀安装在缸体润滑油道或过滤滤器的总成铝合金座上。限压阀弹簧的弹性系数用于保证限压阀的压力，正常状况下，机油泵的输出油量要大于实际使用量几倍，机油泵工作时限压阀一直处于打开和关闭的脉动式溢油状态，大部分润滑油在机油泵内流回油底壳内。发动机使用时间越长，磨损越大，间隙越大，漏油量越多，则机油泵溢流的油量越少，当溢流油量小于一定量时，说明发动磨损足够大了，发动机就需要大修了。

汽车是安全件，直接影响驾乘人员的生命安全。在汽车零部件生产行业，随着国内零部件企业与合资品牌汽车配套越来越多，主机厂对国内零部件生产要求越来越高，对生产过程中的防错防漏要求也越来越高，特别是装配完成后的最后一道防线——性能测试最为重要。

1    技术研究

定量机油泵限压阀的气测工艺流程如表1所示。

气测工艺系统主要由测试工作台、压紧机构、测试气路、软件系统四部分构成。

（1）测试工作台由机械框架组成，是测试的基础支承部分。为保证测试系统的稳定性，一般下框架采用80 mm×80 mm的尺寸。

（2）压紧机构是由气缸或气液增压缸压紧产品，在测试时由高压气体产生反作用力，压緊机构用于保证测试过程中产品不泄漏。

（3）如图1所示，测试气路由如下部分组成：气源处理组合、增压泵、储气罐、压力比例阀、流量计、压力传感器、气控截止阀、油泵产品（被测产品）。

气源处理组合提供干净的压缩空气，过滤部分空气的水分，打开气源时让设备缓启动以防设备开启时部件产生撞击、气压低报警等。增压泵提供适合测试的气源压力，储气罐为测试提供足够的气体流量，压力比例阀提供测试时压力变化上升和下降的趋势。流量计在测试过程中监控限压阀开启和关闭时的流量变化，采用质量流量计，流量计参数如表2所示。压力传感器在测试过程中监控限压阀开启和关闭时的压力变化，压力传感器压力范围：0～1 MPa（0～10 bar）;精度：0.25%FSO;输出信号：DC 0～5 V;响应时间2 ms。

（4）软件系统由工控机、电源、NI板卡（采集卡）、PLC及LabView软件开发的测试系统软件组成。

2    测试原理

2.1    测试流程

使用气控截止阀控制产品测试的开关阀打开。通过控制程序使NI板卡压力比例阀端输出电压0～10 V，压力比例阀缓慢输出0～1 MPa（0～10 bar）气压;通过控制程序使NI板卡压力比例阀端输出电压10～0 V，压力比例阀缓慢输出1～0 MPa（10～0 bar）气压。在气压上升过程中，流量计流量逐渐加大，随着压力继续加大，限压阀开始打开，流量升速加大;在气压下降过程中，流量计流量逐渐减小，随着压力继续减小，限压阀开始关闭，流量降速加大。

2.2    开启压力和关闭压力

因为限压阀的阀芯与阀孔之间存在摩擦力，开启压力都大于关闭压力。最终性能测试曲线如图2所示。

3    结语

本文设计了机油泵气测模型，以取代机油泵在生产线上的油测，加快了产品的测试节拍，且不会对产品造成二次污染，并降低了生产成本。油测的节拍是60 s，气体的流速比油速快，实施此项改进后，气测的节拍是30 s，生产效率大大提高。

收稿日期：2019-11-26

作者简介：严家祥（1974—），男，上海人，工程师，从事汽车零部件装配与测试自动化线的研究工作。