專利名稱：一種用于監(jiān)測單體泵滑閥運動狀況的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)動機技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于監(jiān)測單體泵滑閥運動狀況的方法。
背景技術(shù)：
隨著科技的發(fā)展，現(xiàn)代柴油機對供油系統(tǒng)壓力的需求越來越高，單體泵技術(shù)是滿足該需要的主要技術(shù)手段之一。目前電控單體泵技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用。圖I所示為一種常見的單體泵結(jié)構(gòu)示意圖，油的流向為從右至左。圖中柱塞6在凸輪7的推動下進行上下方向的往復運動，當滑閥封閉高壓油腔I和低壓油腔3之間連接通道即燃油通道時，高壓油腔I內(nèi)的燃油在柱塞6的推擠作用下，被壓縮產(chǎn)生極高壓力。當 壓力達到克服噴油器針閥的開啟壓力時，噴油器便開始向外噴油。由于柱塞快速進行往復運動，噴油器開啟所需的高壓便是由此壓縮燃油產(chǎn)生的。溢流閥滑閥是保障高壓產(chǎn)生的關(guān)鍵部件，發(fā)生故障的可能性較高。在單體泵的實際運行中，若發(fā)生故障，按照現(xiàn)有條件和設(shè)備，在對各部分進行故障診斷分析時，缺少一種簡便易行的方法來區(qū)分是低壓油泵處出現(xiàn)故障或是其它位置出現(xiàn)問題，因此需要一種快速簡便的方法來確定排除故障。另外，在單體泵的研發(fā)過程中，需要進行多輪樣件試制過程，雖然在設(shè)計之初便已經(jīng)進行了詳細周密的理論計算，但仍需要有實際的實驗數(shù)據(jù)來檢驗該設(shè)計是否達到設(shè)計指標，目前對單體泵內(nèi)部的運動件(主要指滑閥部分)實際運行情況難以獲得。若能獲得滑閥運動速度、加速度等動態(tài)特性，可以據(jù)此計算出瞬時供油量等關(guān)鍵參數(shù)，這對于單體泵的開發(fā)設(shè)計效率和可靠性有著十分重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供了一種用于監(jiān)測單體泵滑閥運動狀況的方法，能夠快速簡便的區(qū)分出是低壓油泵處出現(xiàn)故障或是其它位置出現(xiàn)問題，而且能夠得到滑閥部分實際運行情況，這對于單體泵的開發(fā)設(shè)計效率和可靠性有著十分重要的意義。本發(fā)明包括以下步驟I.在單體泵中電磁閥的金屬滑閥下方設(shè)置一個電渦流傳感器，當電磁閥處于斷開狀態(tài)時，電渦流傳感器與金屬滑閥靠近但不接觸；2.監(jiān)測時，向電磁閥提供控制信號令電磁閥的金屬滑閥按設(shè)定頻率進行往復運動，利用電渦流傳感器獲取滑閥與電渦流傳感器之間的距離，進而得到滑閥的運動距離隨時間的變化過程；其中利用電渦流傳感器獲取滑閥與電渦流傳感器之間的距離的具體方法為向電渦輪傳感器輸入固定頻率振幅的正弦交流信號，采集電渦輪傳感器輸出的表現(xiàn)電渦流場擾動的輸出信號；將電渦輪傳感器的輸入信號截取正半軸或負半軸信號，進行均值采樣處理得到均值J1，將電渦輪傳感器的輸出信號相應(yīng)截取正半軸或負半軸信號，進行均值采樣處理得到均值J2，計算輸入信號均值Jl和輸出信號均值J2之間的差值Λ，根據(jù)預設(shè)的差值與滑閥和電渦流傳感器之間的距離的對應(yīng)關(guān)系，換算出差值△對應(yīng)的滑閥與電渦流傳感器之間的距離。3.根據(jù)獲得的所述變化過程判定單體泵滑閥的運動狀況包括以下幾種情況首先設(shè)滑閥的最大運動距離為D，設(shè)燃油通道完全接通時滑閥的運動距離為d2，設(shè)燃油通道剛剛完全封閉時滑閥的運動距離為dl ；(I)當滑閥的運動范圍大于dl d2的范圍時，判定單體泵正常工作。(2)若滑閥運動曲線的波動幅度小于a% XD, a為設(shè)定值，則判定滑閥被卡住。(3)若滑閥運動曲線的各峰值距離位置d2的最大距離小于b% XD，b為設(shè)定值，則判定被卡住的原因之一為電磁閥故障。 (4)若滑閥運動曲線的各峰值距離位置dl的最大距離小于b% XD，b為設(shè)定值，則判定被卡住的原因之一為回位裝置故障。(5)若滑閥的往復運動頻率與電磁閥的控制信號頻率不一致，則判定電磁閥對滑閥的控制存在故障。(6)由滑閥的運動距離隨時間的變化過程求導獲得滑閥的運動速度變化過程。(7)由滑閥的運動距離隨時間的變化過程，再根據(jù)已知的滑閥質(zhì)量和燃油通道橫截面積，計算出滑閥所受力、燃油流通面積的變化過程。有益效果I.本方法具有不干擾單體泵正常運作、使用方便的優(yōu)點；2.在單體泵運行過程中發(fā)生故障時，通過觀察本方法所獲得的滑閥運動狀況可以快速確定故障所在，從而米取有效措施，避免造成損失；3.根據(jù)滑閥的運動距離隨時間的變化過程，求導可以得知滑閥的運動速度變化過程；加上滑閥質(zhì)量和燃油通道橫截面積等已知條件，可以計算出滑閥所受力、燃油流通面積的變化過程。通過燃油流通面積的變化過程則可以推算出該單體泵的單次循環(huán)內(nèi)高壓腔的進油量，這些對于單體泵的設(shè)計研發(fā)來說是具有重要的指導意義。


圖I為一種較為常見的單體泵結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為電渦流傳感器工作原理示意圖。圖3為本發(fā)明中電渦流傳感器安裝位置示意圖，圖中A為滑閥，B為滑閥套，C為傳感器；圖4是針對圖I中的一種較為常見的單體泵結(jié)構(gòu)的具體實施方式
示意圖。圖5是單體泵系統(tǒng)正常工作情況下滑閥動態(tài)曲線示意圖；圖6是滑閥被卡住情況下滑閥動態(tài)曲線示意圖；圖7是滑閥未能正常上移的示意圖；圖8是滑閥未能正?；匚坏氖疽鈭D；圖9所示為滑閥往復運動頻率與電磁閥控制信號頻率一致情況示意圖；圖10所示為滑閥往復運動頻率與電磁閥控制信號頻率不一致的一種可能情況示意圖。
I-高壓油腔、2-銜鐵、3-低壓油腔、4-閥套、5-金屬滑閥、6-柱塞、7_渦輪、8-電渦輪傳感器、9-輸出裝置
具體實施例方式下面結(jié)合附圖并舉實施例，對本發(fā)明進行詳細描述。本發(fā)明利用電渦流傳感器工作原理，提供了一種用于監(jiān)測單體泵滑閥運動狀況的方法。下面首先對電渦流傳感器工作原理進行簡單說明，如圖2 :當金屬導體處于交變磁場中時，導體表面就會產(chǎn)生感應(yīng)電流，這種電流在導體中是自行閉合的，像水中漩渦那樣在導體內(nèi)旋狀，所以稱之為電渦流或者渦流。電渦流的產(chǎn)生必然要消耗一部份能量，從而使產(chǎn)生磁場的線圈阻抗發(fā)生變化，這一物理現(xiàn)象就稱為渦流效應(yīng)。根據(jù)此渦流效應(yīng)而制成的 傳感器，我們就稱之為電渦流傳感器。電渦流檢測技術(shù)是無損檢測技術(shù)中的一種。與其他類型的位移傳感器相比，電渦流傳感器具有長期工作可靠性好、測量范圍寬、靈敏度高、分辨率高、響應(yīng)速度快、抗干擾能力強、不受油污影響、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點，因此目前被廣泛應(yīng)用?；y5 (見圖I)運動的特點是速度極快、行程極短(一般為KT1mm量級)，且是保證壓縮燃油產(chǎn)生高壓的關(guān)鍵部件，發(fā)生故障可能性較高。為能夠在單體泵運行時監(jiān)控該滑閥的工作過程，在圖3中所示C處位置，安裝電渦流傳感器檢測該滑閥運動。從以上所述的電渦流傳感器工作原理可知，電渦流傳感器只對可被電渦流場所影響的金屬部件的運動產(chǎn)生感應(yīng)；雖然在單體泵內(nèi)部充滿了大量的流動燃油，但是這對電渦流傳感器的工作并不會造成干擾；同理，雖然在傳感器附近存在大量金屬部件，但除滑閥外均未發(fā)生運動，雖會對電渦流場產(chǎn)生一定的影響，但傳感器對運動金屬的感應(yīng)作用不會因此受到干擾；對于非運動金屬對磁場所產(chǎn)生的影響，可以在傳感器及泵體制造完成后進行校準或匹配標定來解決。該方法包括以下步驟I.首先在單體泵中電磁閥的金屬滑閥下方設(shè)置一個電渦流傳感器，當電磁閥處于斷開狀態(tài)時，電渦流傳感器與金屬滑閥靠近但不接觸；2.監(jiān)測時，如圖4所示向電磁閥提供控制信號令電磁閥的金屬滑閥5隨銜鐵2按設(shè)定頻率高速進行往復運動，所述的設(shè)定頻率可以是固定頻率，也可以是可變頻率，金屬滑閥5運動后，電渦流傳感器的電渦流場產(chǎn)生擾動，電渦流傳感器8將電渦流場擾動以電信號的形式傳輸給信號輸出裝置9，信號輸出裝置將電信號以電壓振幅的變化形式輸出；利用輸出的信號獲取滑閥與電渦流傳感器之間的距離，進而得到滑閥的運動距離隨時間的變化過程；其中所述利用電渦流傳感器測距離為正在被廣泛研究的技術(shù)，本發(fā)明采用的具體方法為向電潤輪傳感器輸入固定頻率振幅的正弦交流信號，米集電潤輪傳感器輸出的表現(xiàn)電渦流場擾動的輸出信號；將電渦輪傳感器的輸入信號截取正半軸或負半軸信號，進行均值采樣處理得到均值J1，將電渦輪傳感器的輸出信號相應(yīng)截取正半軸或負半軸信號(即當電渦輪傳感器的輸入信號截取正半軸時，電渦輪傳感器的輸出信號相應(yīng)截取正半軸信號；當電潤輪傳感器的輸入信號截取負半軸時，電潤輪傳感器的輸出信號相應(yīng)截取負半軸信號)，進行均值采樣處理得到均值J2，計算輸入信號均值Jl和輸出信號均值J2之間的差值Λ，根據(jù)預設(shè)的差值與滑閥和電渦流傳感器之間的距離的對應(yīng)關(guān)系，換算出差值△對應(yīng)的滑閥與電渦流傳感器之間的距離；其中對應(yīng)關(guān)系的建立可采用以下幾種方法(1).建立差值與距離之間的對應(yīng)關(guān)系表；(2).將差值與距離進行線性擬合獲取對應(yīng)關(guān)系；(3).利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)獲取差值與距離的對應(yīng)關(guān)系；3.根據(jù)獲得的差值與距離的對應(yīng)關(guān)系判定單體泵 滑閥的運動狀況，包括以下幾種情況首先設(shè)滑閥的最大運動距離為D，設(shè)燃油通道完全接通時滑閥的運動距離為d2，設(shè)燃油通道剛剛完全封閉時滑閥的運動距離為dl ；(I)如圖5所示，當滑閥的運動范圍大于dl d2的范圍時，判定單體泵正常工作。(2)若滑閥運動曲線的波動幅度小于a% XD, a為設(shè)定值，則判定滑閥被卡住，如圖6所示，本實施例中a取O. 2。(3)若滑閥運動曲線的各峰值距離位置d2的最大距離小于b% XD, b為設(shè)定值，則判定被卡住的原因之一為電磁閥故障，如圖7所示，本實施例中b取O. 2。(4)若滑閥運動曲線的各峰值距離位置dl的最大距離小于b% XD, b為設(shè)定值，則判定被卡住的原因之一為回位裝置故障，如圖8所示，本實施例中b取O. 2。(5)若滑閥的往復運動頻率與電磁閥的控制信號頻率不一致，則判定電磁閥對滑閥的控制存在故障。如圖9為頻率一致示意圖，則判定電磁閥對滑閥的控制正常；若滑閥的往復運動頻率與電磁閥的控制 目號頻率不一致，圖10為兩頻率不一致的一種可能情況不意圖，兩者頻率不一致則可知電磁閥對滑閥的控制存在問題，在排除電磁閥和回位裝置故障的情況下，可能是由于閥套4被拉傷所致。(6)由滑閥的運動距離隨時間的變化過程求導獲得滑閥的運動速度變化過程；由滑閥的運動距離隨時間的變化過程，再根據(jù)已知的滑閥質(zhì)量和燃油通道橫截面積，計算出滑閥所受力、燃油流通面積的變化過程。對于研發(fā)設(shè)計人員，根據(jù)滑閥的運動距離隨時間的變化過程，求導可以得知滑閥的運動速度變化過程；加上滑閥質(zhì)量和燃油通道橫截面積等已知條件，可以計算出滑閥所受力、燃油流通面積的變化過程。柱塞在凸輪的驅(qū)動下往復運動，壓縮高壓腔內(nèi)的燃油產(chǎn)生高壓。通過燃油流通面積的變化過程則可以推算出該單體泵的單次循環(huán)內(nèi)高壓腔的進油量。這些對于單體泵的設(shè)計研發(fā)來說是具有重要的指導意義。對于使用者來說，在單體泵運行過程中發(fā)生故障時，通過觀察本方法所獲得的滑閥運動狀況，可以快速確定故障所在，從而采取有效措施，避免造成損失。利用電渦流傳感器監(jiān)測金屬滑閥的高速運動過程，可有助于提高單體泵的開發(fā)效率，另外在單體泵使用中若發(fā)生故障則可利用本方法可進行快速診斷故障排除。綜上所述，以上僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于監(jiān)測單體泵滑閥運動狀況的方法，其特征在于在單體泵中電磁閥的金屬滑閥下方設(shè)置一個電渦流傳感器，當電磁閥處于斷開狀態(tài)時，電渦流傳感器與金屬滑閥靠近但不接觸； 監(jiān)測時，向電磁閥提供控制信號令電磁閥的金屬滑閥按設(shè)定頻率進行往復運動，利用電渦流傳感器獲取滑閥與電渦流傳感器之間的距離，進而得到滑閥的運動距離隨時間的變化過程； 根據(jù)獲得的所述變化過程判定單體泵滑閥的運動狀況。
2.如權(quán)利要求I所述的一種用于監(jiān)測單體泵滑閥運動狀況的方法，其特征在于所述利用電渦流傳感器獲取滑閥與電渦流傳感器之間的距離，包括 向電渦輪傳感器輸入固定頻率振幅的正弦交流信號，采集電渦輪傳感器輸出的表現(xiàn)電渦流場擾動的輸出信號； 將電渦輪傳感器的輸入信號截取正半軸或負半軸信號，進行均值采樣處理得到均值J1，將電渦輪傳感器的輸出信號相應(yīng)截取正半軸或負半軸信號，進行均值采樣處理得到均值J2，計算輸入信號均值Jl和輸出信號均值J2之間的差值△，根據(jù)預設(shè)的差值與滑閥和電渦流傳感器之間的距離的對應(yīng)關(guān)系，換算出差值△對應(yīng)的滑閥與電渦流傳感器之間的距離。
3.如權(quán)利要求I所述的一種用于監(jiān)測單體泵滑閥運動狀況的方法，其特征在于所述根據(jù)獲得的所述變化過程判定單體泵滑閥的運動狀況包括 設(shè)滑閥的最大運動距離為D，設(shè)燃油通道完全接通時滑閥的運動距離為d2，設(shè)燃油通道剛剛完全封閉時滑閥的運動距離為dl ； 當滑閥的運動范圍大于dl d2的范圍時，判定單體泵正常工作。
4.如權(quán)利要求3所述的一種用于監(jiān)測單體泵滑閥運動狀況的方法，其特征在于所述根據(jù)獲得的所述變化過程判定單體泵滑閥的運動狀況的步驟進一步包括 若滑閥運動曲線的波動幅度小于a% XD, a為設(shè)定值，則判定滑閥被卡住。
5.如權(quán)利要求4所述的一種用于監(jiān)測單體泵滑閥運動狀況的方法，其特征在于所述根據(jù)獲得的所述變化過程判定單體泵滑閥的運動狀況的步驟進一步包括 若滑閥運動曲線的各峰值距離位置d2的最大距離小于b% XD,b為設(shè)定值，則判定被卡住的原因之一為電磁閥故障。
6.如權(quán)利要求4所述的一種用于監(jiān)測單體泵滑閥運動狀況的方法，其特征在于所述根據(jù)獲得的所述變化過程判定單體泵滑閥的運動狀況的步驟進一步包括 若滑閥運動曲線的各峰值距離位置dl的最大距離小于b% XD，b為設(shè)定值，則判定被卡住的原因之一為回位裝置故障。
7.如權(quán)利要求I所述的一種用于監(jiān)測單體泵滑閥運動狀況的方法，其特征在于所述根據(jù)獲得的所述變化過程判定單體泵滑閥的運動狀況的步驟包括若滑閥的往復運動頻率與電磁閥的控制信號頻率不一致，則判定電磁閥對滑閥的控制存在故障。
8.如權(quán)利要求I所述的一種用于監(jiān)測單體泵滑閥運動狀況的方法，其特征在于所述根據(jù)獲得的所述變化過程判定單體泵滑閥的運動狀況的步驟包括由滑閥的運動距離隨時間的變化過程求導獲得滑閥的運動速度變化過程。
9.如權(quán)利要求I所述的一種用于監(jiān)測單體泵滑閥運動狀況的方法，其特征在于所述根據(jù)獲得的所述變化過程判定單體泵滑閥的運動狀況的步驟包括由滑閥的運動距離隨時間的變化過程， 再根據(jù)已知的滑閥質(zhì)量和燃油通道橫截面積，計算出滑閥所受力、燃油流通面積的變化過程。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于監(jiān)測單體泵滑閥運動狀況的方法，即在單體泵中電磁閥的金屬滑閥下方設(shè)置一個電渦流傳感器，當電磁閥處于斷開狀態(tài)時，電渦流傳感器與金屬滑閥靠近但不接觸；監(jiān)測時，向電磁閥提供控制信號令電磁閥的金屬滑閥按設(shè)定頻率進行往復運動，利用電渦流傳感器獲取滑閥與電渦流傳感器之間的距離，進而得到滑閥的運動距離隨時間的變化過程；根據(jù)獲得的滑閥的運動距離隨時間的變化過程判定單體泵滑閥的運動狀況。通過觀察本方法所獲得的滑閥運動狀況可以快速確定故障所在，從而采取有效措施，避免造成損失。
文檔編號G01B7/02GK102809480SQ20111014811
公開日2012年12月5日 申請日期2011年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月3日
發(fā)明者劉興華, 劉福水, 吳文鋒, 陳宇航, 于雷, 王道靜 申請人:北京理工大學