基于LabVIEW的汽車燃油泵性能測試檢測系統

摘要 針對汽車電動燃油泵手工檢測操作不便，數據精度、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環境和數據采集卡的汽車電動燃油泵性能測試系統。該系統通過NI—USB 6210數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，以LabVIEW編制的上位機界面實現控制參數的設定、油泵性能評價、數據顯示、存儲、歷史記錄查詢等功能。實驗結果表明，該系統的測試時問較傳統檢測方法縮短了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 數據采集卡;燃油泵;LabVIEW;性能評價

電動燃油泵是汽車發動機燃油供給系統中的關鍵部件，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，經過功能驗證，實現了電動燃油性能檢測的快速、高精度檢測和評價，滿足了企業的實際需求。

1 測試系統方案

系統組成：作為圖形化編程語言，LabVIEW使得系統功能擴展較為容易，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數據采集卡，該系統本身不帶任何儀器面板，利用PC圖形環境建立圖形化的虛擬儀器面板，完成對儀器控制、數據采集、數據分析和數據顯示等。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，伺服電機等執行機構用來控制管路內的球閥閥門開度，用以調節出口背壓和流量的大小。數據采集卡有輸入、輸出功能，可以將數據傳送到計算機，也可將計算機的指令傳給執行機構等;計算機是檢測系統的核心。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。圖1是電動燃油泵測試系統的整體結構圖。

汽車電動燃油泵性能檢測系統是基于多功能數據采集卡而開發的，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 系統硬件設計

檢測系統主要實現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。根據系統實現的功能，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，送入數據采集設備進行數據采集。

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、穩定性能。流量采集系統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，穩定性高、精度高。電流采集系統是將放大的電流轉換成DAQ系統可以采集的小電流值。該測試系統采用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電路，該串聯電路和油泵組成并聯電路，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“丟步”現象;該檢測系統安裝伺服電機，通過軟件程序精準的控制燃油管的壓力，不會出現步進電機“丟步”現象。該檢測系統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的控制電機。

伺服電機在該檢測系統的工作原理，電機控制球閥的方位、狀態等輸出。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，實現球閥轉動;伺服電機本身具備發出脈沖的功能，所以伺服電機每旋轉一個角度，均會發出對應數量的脈沖，形成閉環，通過閉環系統，發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，實現球閥在燃油檢測系統的精確定位。

2.3 數據采集硬件設置

該部分由計算機硬件和數據采集卡組成。數據采集卡NI USB 6210采集的數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 系統軟件設計

檢測系統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設置，選擇相應產品種類即可完成參數設置，若數據庫中無相關產品的參數，點擊添加新產品即可完成參數設置和數據庫的更新。參數設置完成后，點擊開始測試按鈕，系統完成測試。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。