基于嵌入式系统的汽车水泵密封性检测的研究

朱桂英

（浙江经贸职业技术学院，浙江 杭州 310018）

基于嵌入式系统的汽车水泵密封性检测的研究

朱桂英

（浙江经贸职业技术学院，浙江 杭州 310018）

汽车上冷却水泵的密封性能的好坏严重影响了汽车发动机的使用寿命以及行车安全。本文研究了一种基于嵌入式系统平台的汽车水泵密封性能的测试系统。该系统具有便携、微型、成本低等优点，利用了高精度差压传感器和电磁阀为测试回路，通过差压测试的方法对汽车水泵密封性进行了快速自动测试。该系统设备可用于汽车水泵厂家、高校研发机构、质量检测单位等领域。

汽车水泵；密封性；嵌入式系统

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

引言

随着汽车行业的快速发展，汽车的安全和性能越来越受到人们的关注。发动机是汽车的心脏，而冷却水泵是对发动机气缸进行冷却的装置，是用来保证发动机能长期、安全、可靠、高效运行的。汽车的发动机在工作时，气缸内气体温度高达2500℃，若不及时冷却，会使零部件温度过高，受热膨胀过大，影响正常的配合间隙，导致活塞“咬缸”、轴瓦“抱轴”，还会使发动机工作过程恶化，容易产生爆燃；零部件的机械强度下降；机油变质，润滑不良，零件磨损加剧等问题出现，机动力性、经济性、可靠性、耐久性及排放性能的全面下降。严重者可引起交通事故，造成人身和财产的损失。而导致发动发动机水温过高的原因之一就是冷却水泵工作不良引起的。水泵性能良好，减少了发动机水温过高的几率，从而可以延长发动机的使用寿命，保证车辆的行驶安全。因此，对冷却水泵进行密封性能检测是有一定意义的。目前关于冷却水泵的研究很多，但多是大型设备，携带不方便并且价格昂贵，利用嵌入式系统完成水泵密封性的检测是设备研发的另一方向。

1、密封性检测系统设计

该测试系统以嵌入式系统为测试控制平台，测试回路采用高精度的差压传感器和高可靠性的气压截止阀作为基本元件，通过气压差压测试的方法对汽车水泵进行快速测试。

在可编程控制器 PLC的控制下，系统实现快速自动装夹，根据设定的测试参数自动进行充气、平衡、检测、判定、排气、显示和报警，实现汽车水泵气压密性的高度自动化检测。在一定时间内测试，如果回路中的差压传感器反馈的数值小于规定值，则这个水泵的密封性是合格的，如果大于规定值，则这个水泵的密封性不合格，存在泄漏之处。与传统的目测法和直接测压降法相比，测试的精度和效率都有明显提高，能有效提高企业的生产效率。

系统采用日本进口的OMRON可编程控制器作为核心控制单元，集成一系列高精度传感器与进口气动控制元件，组成了系统的硬件设计。该仪器系统由工作台、装夹系统、嵌入式系统、数据采集处理模块、测试系统、控制系统等组成。其中电控及数据采集处理原理图如图1所示。

PLC可编程控制器根据控制面板输入的电控信号，按程序设定的动作，输出驱动控制信号，控制电磁阀等控制元件，自动完成工件的夹紧，系统气路的通断，传感器信号采集与显示，合格与否的逻辑判断。系统全部控制动作以及逻辑判断由PLC自动完成。水泵泄漏量的检测与控制系统的参数设置、数据采集、显示等功能是在触摸屏上实现的，摒弃了大型的工控机操作。

在检测过程中，操作人员根据嵌入式触摸屏上的信息给出启动信号后，控制模块将根据内部设定的程序依次执行装夹、充气、平衡、检测、排气的过程，然后做出合格/不合格的判断。

1）装夹

在整个测试过程中，首先将汽车水泵放置到夹具上，然后根据程序夹具会自动进行装夹。如果装夹牢固符合要求，显示进行下步操作，如果装夹不合格，防止发生意外，设备会处于停止工作状态，并以蜂鸣声报警，直至装夹符合要求为止。

2）充气

被测物为要检测的汽车水泵，基准物为与被测物容积相同的无缝钢管。电磁阀SV1是常闭的，电磁阀SV2和SV3为常开的。按照触摸屏上的提示进行系统调试，设定相应的参数，调整好测试行程后，通过压缩机向标准容器及测试产品内充气，设定一定压力的空气，当压力达到设定值后电磁阀SV1打开，压缩空气进入系统，通过常开电磁阀SV2和SV3分别向基准物和被测物内充气。

3）平衡

根据设定的时间和压力，被测物和基准物充气完成后，差压传感器检测被测物与基准物内压力差，如果为零并且稳压一定时间后保持恒定不变的时候，电磁阀SV2和SV3就会自动关闭，切断气源停止加压，进入保压过程，进而进行下一过程-检测过程。

4）检测

通常在该过程中做出有无小泄漏的判断，如果有大的泄漏，在上一步平衡过程中会发现，差压传感器会出现迅速的反应，所以大的泄漏较容易发现，该系统主要对细微的泄漏进行综合检测，确保产品的合格率以及汽车行驶安全性。该过程中实时检测泄漏引起的差压变化，并将泄漏气压、测试时间显示在触摸屏上。在设定时间内，压力下降量超过设定的上限时，自动报警，指出该产品为合格品，绿色等亮。如果产品合格累积合格的数量，如果不合格就发出“滴滴”的报警声，嵌入式触摸屏上将有红色灯闪烁进行提醒，同时系统停止继续检测。

5）排气

检测结束后，将汽车水泵和标准物内的空气排放到大气中。然后准备进行下一产品的密封性检测。通常生产厂家只有提供这样的检测报告，才能保证产品的合格。

2、结束语

汽车水泵的密封性严重影响了汽车寿命和行车安全，基于目前的现状，本文提出了一种基于嵌入式系统的汽车水泵密封性的测试系统。实验表明，该系统可精确测试汽车水泵的密封状况，保证了产品质量的可靠，降低了操作人员的劳动强度和检测结果的主观性，提高了行车的安全性。此外采用嵌入式系统的低成本小型集散测控系统结构的思路，对今后系统设计的集成化、小型化具有积极的借鉴意义。随着技术的进步和劳动力的缺乏，在线实时测试、检测出不密封的部位，同时对合格品进行包装这样的流水线设备是今后的发展趋势。

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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，硕士研究生，讲师，就职于浙江经贸职业技术学院，研究方向汽车电子技术，汽车检测设备等。