基于嵌入式系統的汽車水泵密封性檢測的研究

朱桂英

（浙江經貿職業技術學院，浙江 杭州 310018）

基于嵌入式系統的汽車水泵密封性檢測的研究

朱桂英

（浙江經貿職業技術學院，浙江 杭州 310018）

汽車上冷卻水泵的密封性能的好壞嚴重影響了汽車發動機的使用壽命以及行車安全。本文研究了一種基于嵌入式系統平臺的汽車水泵密封性能的測試系統。該系統具有便攜、微型、成本低等優點，利用了高精度差壓傳感器和電磁閥為測試回路，通過差壓測試的方法對汽車水泵密封性進行了快速自動測試。該系統設備可用于汽車水泵廠家、高校研發機構、質量檢測單位等領域。

汽車水泵；密封性；嵌入式系統

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

引言

隨著汽車行業的快速發展，汽車的安全和性能越來越受到人們的關注。發動機是汽車的心臟，而冷卻水泵是對發動機氣缸進行冷卻的裝置，是用來保證發動機能長期、安全、可靠、高效運行的。汽車的發動機在工作時，氣缸內氣體溫度高達2500℃，若不及時冷卻，會使零部件溫度過高，受熱膨脹過大，影響正常的配合間隙，導致活塞“咬缸”、軸瓦“抱軸”，還會使發動機工作過程惡化，容易產生爆燃；零部件的機械強度下降；機油變質，潤滑不良，零件磨損加劇等問題出現，機動力性、經濟性、可靠性、耐久性及排放性能的全面下降。嚴重者可引起交通事故，造成人身和財產的損失。而導致發動發動機水溫過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，減少了發動機水溫過高的幾率，從而可以延長發動機的使用壽命，保證車輛的行駛安全。因此，對冷卻水泵進行密封性能檢測是有一定意義的。目前關于冷卻水泵的研究很多，但多是大型設備，攜帶不方便并且價格昂貴，利用嵌入式系統完成水泵密封性的檢測是設備研發的另一方向。

1、密封性檢測系統設計

該測試系統以嵌入式系統為測試控制平臺，測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，通過氣壓差壓測試的方法對汽車水泵進行快速測試。

在可編程控制器 PLC的控制下，系統實現快速自動裝夾，根據設定的測試參數自動進行充氣、平衡、檢測、判定、排氣、顯示和報警，實現汽車水泵氣壓密性的高度自動化檢測。在一定時間內測試，如果回路中的差壓傳感器反饋的數值小于規定值，則這個水泵的密封性是合格的，如果大于規定值，則這個水泵的密封性不合格，存在泄漏之處。與傳統的目測法和直接測壓降法相比，測試的精度和效率都有明顯提高，能有效提高企業的生產效率。

系統采用日本進口的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口氣動控制元件，組成了系統的硬件設計。該儀器系統由工作臺、裝夾系統、嵌入式系統、數據采集處理模塊、測試系統、控制系統等組成。其中電控及數據采集處理原理圖如圖1所示。

PLC可編程控制器根據控制面板輸入的電控信號，按程序設定的動作，輸出驅動控制信號，控制電磁閥等控制元件，自動完成工件的夾緊，系統氣路的通斷，傳感器信號采集與顯示，合格與否的邏輯判斷。系統全部控制動作以及邏輯判斷由PLC自動完成。水泵泄漏量的檢測與控制系統的參數設置、數據采集、顯示等功能是在觸摸屏上實現的，摒棄了大型的工控機操作。

在檢測過程中，操作人員根據嵌入式觸摸屏上的信息給出啟動信號后，控制模塊將根據內部設定的程序依次執行裝夾、充氣、平衡、檢測、排氣的過程，然后做出合格/不合格的判斷。

1）裝夾

在整個測試過程中，首先將汽車水泵放置到夾具上，然后根據程序夾具會自動進行裝夾。如果裝夾牢固符合要求，顯示進行下步操作，如果裝夾不合格，防止發生意外，設備會處于停止工作狀態，并以蜂鳴聲報警，直至裝夾符合要求為止。

2）充氣

被測物為要檢測的汽車水泵，基準物為與被測物容積相同的無縫鋼管。電磁閥SV1是常閉的，電磁閥SV2和SV3為常開的。按照觸摸屏上的提示進行系統調試，設定相應的參數，調整好測試行程后，通過壓縮機向標準容器及測試產品內充氣，設定一定壓力的空氣，當壓力達到設定值后電磁閥SV1打開，壓縮空氣進入系統，通過常開電磁閥SV2和SV3分別向基準物和被測物內充氣。

3）平衡

根據設定的時間和壓力，被測物和基準物充氣完成后，差壓傳感器檢測被測物與基準物內壓力差，如果為零并且穩壓一定時間后保持恒定不變的時候，電磁閥SV2和SV3就會自動關閉，切斷氣源停止加壓，進入保壓過程，進而進行下一過程-檢測過程。

4）檢測

通常在該過程中做出有無小泄漏的判斷，如果有大的泄漏，在上一步平衡過程中會發現，差壓傳感器會出現迅速的反應，所以大的泄漏較容易發現，該系統主要對細微的泄漏進行綜合檢測，確保產品的合格率以及汽車行駛安全性。該過程中實時檢測泄漏引起的差壓變化，并將泄漏氣壓、測試時間顯示在觸摸屏上。在設定時間內，壓力下降量超過設定的上限時，自動報警，指出該產品為合格品，綠色等亮。如果產品合格累積合格的數量，如果不合格就發出“滴滴”的報警聲，嵌入式觸摸屏上將有紅色燈閃爍進行提醒，同時系統停止繼續檢測。

5）排氣

檢測結束后，將汽車水泵和標準物內的空氣排放到大氣中。然后準備進行下一產品的密封性檢測。通常生產廠家只有提供這樣的檢測報告，才能保證產品的合格。

2、結束語

汽車水泵的密封性嚴重影響了汽車壽命和行車安全，基于目前的現狀，本文提出了一種基于嵌入式系統的汽車水泵密封性的測試系統。實驗表明，該系統可精確測試汽車水泵的密封狀況，保證了產品質量的可靠，降低了操作人員的勞動強度和檢測結果的主觀性，提高了行車的安全性。此外采用嵌入式系統的低成本小型集散測控系統結構的思路，對今后系統設計的集成化、小型化具有積極的借鑒意義。隨著技術的進步和勞動力的缺乏，在線實時測試、檢測出不密封的部位，同時對合格品進行包裝這樣的流水線設備是今后的發展趨勢。

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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，就職于浙江經貿職業技術學院，研究方向汽車電子技術，汽車檢測設備等。