CN108361138B - 高压共轨管限流阀诊断检测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高压共轨管限流阀诊断检测方法及装置，由电控高压共轨燃油喷射***、测温模块、流量控制及测量模块、电子控制***组成，限流阀流量测量管路安装排气集油器，***定期测量诊断检测装置用电控喷油器的流量进行校准补偿，通过测量限流阀工作时的温升斜率和限流阀的关闭流量特性来综合判断限流阀的性能。本发明用于检测共轨管限流阀性能，并利用温升斜率判断限流阀内部泄漏或运动不灵活等故障，能更加全面地分析限流阀故障类型，确保限流阀性能检测的准确性和可靠性，本发明可直接用于共轨管限流阀相关产品的开发、质量控制及性能检测。

Description

高压共轨管限流阀诊断检测方法及装置

技术领域

本发明涉及一种限流阀诊断检测方法及装置，尤其是一种高压共轨管限流阀诊断检测方法及装置。

背景技术

电控高压共轨燃油喷射***在发动机上的应用是一项重大的技术进步，可以直接有效提升发动机的性能和尾气排放水平。作为涉及安全的动力机械部件，电控高压共轨燃油喷射***在设计和制造时，都必须考虑各类特殊情况的安全对策，以确保产品安全可靠。

电控高压共轨燃油喷射***是通过高压共轨管的储压功能形成基本恒定的压力，并通过电控喷油器分配至发动机燃烧室，为防止电控喷油器卡滞等异常发生，导致高压燃油在不受控制的状态下直接进入发动机汽缸，高压共轨管安装限流阀，当电控喷油器出现故障直通时，流量超过限流阀的正常工作范围，限流阀动作切断高压燃油，从而起到安全保护作用。

限流阀作为高压共轨管的重要***件，在生产制造过程中必须进行严格的性能检测，以判断限流阀性能是否满足要求，确保只有合格的产品才能通过。通常限流阀检测在专用油泵试验台上进行，通过各种设定参数的测量来分析判断限流阀性能是否满足要求，从而判断限流阀性能是否合格。现有的方法通常用电控喷油器调节管路流量，通过限流阀工作时关闭流量特性的测量来分析判断其性能，但实际由于燃油温度、电控喷油器老化、安装方式等对流量测量存在较大影响，因此，仅通过关闭流量的测量来分析限流阀的特性不够全面和准确，有时甚至会得到错误的结论，例如当限流阀内部泄漏或运动不灵活时，若关闭流量符合预先设定的范围，显然仅通过流量无法准确判断限流阀性能，也就无法得出正确的结论；再则低温时由于燃油粘度较大，限流阀自身工作不稳定，偶然因素会导致限流阀动作而关闭，此类情况也会影响限流阀性能判断的准确性，从而引起误判。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种高压共轨管限流阀诊断检测方法，该方法专用于高压共轨管限流阀的诊断检测，并模拟实际限流阀的工作状态，确保测试过程与实际工作状态一致，全面、客观地反映限流阀自身的性能特点，并易于在实际生产过程中实施。

本发明还提供一种高压共轨管限流阀诊断检测装置，专用于高压共轨管限流阀的诊断检测，确保测试过程与实际工作状态一致。

按照本发明提供的技术方案，所述高压共轨管限流阀诊断检测装置，其特征是：包括由燃油箱、高压油泵、高压油管、高压共轨管、压力传感器、压力安全阀、被测限流阀、压力安全阀回油管、***回油管和电子控制***组成的电控高压共轨燃油喷射***，燃油箱通过高压油泵和高压油管连接高压共轨管，高压共轨管上设置压力传感器，高压共轨管的泄压口设置压力安全阀并通过压力安全阀回油管与燃油箱连接，高压共轨管的高压油出口安装被测限流阀，被测限流阀通过电控喷油器和消雾器连接流量控制及测量模块，流量控制及测量模块通过***回油管连接燃油箱；所述电控喷油器的控制信号与电子控制***实时通讯，被测限流阀的侧面安装测温模块，测温模块的信号连接电子控制***，流量控制及测量模块的信号与电子控制***连接，流量控制及测量模块输出的燃油通过***回油管进入燃油箱。

进一步的，所述流量控制及测量模块包括多个流量换向阀，流量换向阀与流量切换及测量单元连接以实现流量换向阀的动作控制，流量切换及测量单元连接至电子控制***；所述流量换向阀的P口经排气集油器后连接至流量传感器，流量传感器的输出端连接多路集油器，多路集油器连接通过***回油管连接燃油箱；所述流量换向阀的T口连接多路集油器。

进一步的，所述排气集油器由中间隔板分隔为进油区和出油区，中间隔板上方有缝隙，进油区的液体通过缝隙流入出油区；在排气集油器的底部设置进油口，进油口低于实际工作时的液面；在排气集油器设置出油口；在所述进油区上方最高点设有排气口，排气口上安装有压力排气阀。

进一步的，在所述高压共轨管的每个高压油出口都安装被测限流阀。

所述高压共轨管限流阀诊断检测方法，其特征是，采用上述的诊断检测装置进行检测，包括以下步骤：

(1)进行***温控，当燃油箱温度达到设定值后温控结束；

(2)达到设定值温度后，进行限流阀测试，测量限流阀工作时表面温度随时间的变化曲线，判断温升是否在预先设定的范围内，根据温度曲线进行限流阀性能的初步诊断检测；

(3)进行限流阀关闭流量特性的测量，并结合限流阀工作时预先设定时间内的温升，判断关闭流量是否在规定的范围内，以综合判断限流阀的性能。

进一步的，所述检测方法还包括标定电控喷油器的步骤：定期测量电控喷油器的流量，通过流量对电控喷油器进行校准补偿。

本发明模拟限流阀的实际工作状态，测试能真实反映限流阀的工作过程，同时，***安装温度传感器，通过测量限流阀工作时的温升斜率和限流阀的关闭流量特性来综合判断限流阀的性能，提高了限流阀性能判断的准确性。定期标定电控喷油器的流量，通过流量差异对***所用电控喷油器进行校准补偿，修正电控喷油器的一致性差异，从而补偿由于电控喷油器流量偏差所导致的限流阀性能测量偏差。

附图说明

图1为本发明所述高压共轨管限流阀诊断检测装置的结构示意图。

图2为所述流量控制及测量模块的示意图。

图3为所述排气集油器的示意图。

图4为电控喷油器流量特性图。

图5为限流阀关闭流量温度综合测量示意图。

图6为限流阀温升曲线示意图。

图7为限流阀诊断测试流程图。

附图标记说明：A-流量控制及测量模块、1-试验台底盘、2-燃油箱、3-试验台控制电脑、4-高压油泵、5-电子控制***、6-高压油管、7-高压共轨管、8-电控喷油器、9-消雾器、10-压力传感器、11-压力安全阀、12-被测限流阀、13-测温模块、14-压力安全阀回油管、15-***回油管、31-流量换向阀、32-流量切换及测量单元、33-排气集油器、34-流量传感器、35-多路集油器、40-缝隙、41-中间隔板、42-排气口、43-压力排气阀。

具体实施方式

下面结合具体附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，本发明所述高压共轨管限流阀诊断检测装置包括由燃油箱2、高压油泵4、高压油管6、高压共轨管7、压力传感器10、压力安全阀11、被测限流阀12、压力安全阀回油管14、***回油管15和电子控制***5组成的一套完整的电控高压共轨燃油喷射***，电控高压共轨燃油喷射***安装在试验台底盘1上，燃油箱2通过高压油泵4和高压油管6连接高压共轨管7，高压共轨管7上设置压力传感器10，高压共轨管7的泄压口设置压力安全阀11并通过压力安全阀回油管14与燃油箱2连接，高压共轨管7的高压油出口安装被测限流阀12，被测限流阀12通过电控喷油器8和消雾器9连接流量控制及测量模块A，流量控制及测量模块A通过***回油管15连接燃油箱2。压力安全阀11若出现泄压，则燃油通过压力安全阀回油管14进入燃油箱2，试验台控制电脑3实现整个***控制，并实时存贮测量的参数。为确保诊断检测装置与实际电控高压共轨燃油喷射***工作状态一致，高压共轨管7每个高压油出口都安装被测限流阀。本发明仅以四缸电控高压共轨燃油喷射***为例进行说明，诊断检测装置的高压共轨管7同时安装四只被测限流阀12，测试时通过电子控制***5闭环控制高压共轨管7中的燃油压力，电控喷油器8的控制信号与电子控制***5实时通讯，实现电控喷油器8的开启和关闭控制，测温模块13安装在被测限流阀12的侧面，测温模块13通过红外测量方式实现，测温模块13的信号连接电子控制***5，实现被测限流阀12表面温度的实时测量。流量控制及测量模块A实现管路流量切换及流量测量，流量控制及测量模块A的信号与电子控制***5连接，流量控制及测量模块A输出的燃油最后通过***回油管15进入燃油箱2。测温模块13实时测量被测限流阀12工作时的表面温度，通过测量被测限流阀12工作时的温升斜率和被测限流阀的关闭流量特性来综合判断被测限流阀是否满足要求，实现被测限流阀的诊断检测。

如图2所示，所述流量控制及测量模块A包括多个流量换向阀31，其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ分别代表对应的缸号位置，流量换向阀31用于切换流量流向，流量切换及测量单元31用于实现流量换向阀31的动作控制及流量传感器34信号的采集，流量切换及测量单元32连接至电子控制***5。流量换向阀P口出来的燃油经过排气集油器33后连接至流量传感器34，实现流量的测量，流量传感器34输出的流量进入多路集油器35，最后通过***回油管15进入燃油箱2。当流量不经过流量传感器34测量时，流量换向阀T口出来的流量直接进入多路集油器35，汇合后出口连接至***回油管15进入燃油箱2。

如图2所示，流量换向阀31默认为常开位置，即被测限流阀12的流量经过流量换向阀31的A口输入，经由T口输出至多路集油器35，默认情况下被测限流阀12输出的流量不经过流量传感器34，即不进行被测限流阀12输出流量的测量；当要进行被测限流阀12流量测量时，这里以Ⅰ号位置为例，电子控制***5发出控制信号，并通过流量切换及测量单元32实现Ⅰ号位流量换向阀的控制，此时流量换向阀动作，从而关闭T口，接通P口，这时从A口输入的限流阀流量通过P口进入排气集油器33，然后进入流量传感器34进行流量实时测量，同时，为提高流量测量的精度和稳定性，排气集油器33具有管路排气功能，具体结构见图3。

如图3所示，所述排气集油器33由中间隔板41分隔为进油区和出油区，中间隔板41上方有缝隙40，进油区的液体通过缝隙40流入出油区。图3中E为进油口，F为出油口，其中进油口E在排气集油器33的底部，进油口E低于实际工作时的液面，防止进油与空气混合而引入气体。出油口F在排气集油器33上部，可缩短当进油区不进油时，出油区储存的液体继续从出油口F流出形成流量的时间。进油区上方最高点有排气口42，排气口42上安装有压力排气阀43，通过压力排气阀43当燃油流入进油区后，由于空气的浮力作用，气体逐步上升至排气集油器33的最高点，当压力达到限值，压力排气阀43自动打开，气体通过排气口42泄出，并当气体压力低于限值时压力排气阀43自动关闭，从而确保排气集油器33内的气体及时排出，降低气体混入油液的风险，提高流量测量的稳定性和精度。

如图4所示为电控喷油器8的流量特性表，针对批量生产且性能良好的电控喷油器，喷射压力、驱动时间和流量之间的关系如图4中曲线所示，即在相同压力时，驱动时间越长，流量越大，在相同驱动时间时喷射压力越高，流量越大。

对于实际的电控喷油器，由于其内部为复杂的电磁、液力、机械机构，因此，随着工作时间的推移，基本性能会发生老化、漂移，为确保限流阀流量检测的一致性和稳定性，在诊断检测装置中作为节流作用的电控喷油器性能应保持一致。因此，为保证限流阀性能测试的准确可靠，定期对电控喷油器进行校准，当诊断检测装置稳定后，通过图2所示的流量切换及测量单元32分别测试各电控喷油器8在设定压力和驱动时间条件下的流量，并根据流量的差异进行修正，这里仅以喷射压力P1，驱动时间t为例分析，对于理想特性的电控喷油器，此时的流量为q，即图4中A点所示；当电控喷油器老化变化后，若设定压力P1，驱动时间t时的实际测试流量为q'，这里假设q'＞q，即图4中A'点所示，则在喷射压力P1特性曲线上插值对应流量q'的驱动时间为t'，如图4中B点所示，计算A、B两点的时间差Δt。

Δt＝t'-t (1)；

时间差Δt即为电控喷油器的校准补偿值，由于该电控喷油器的实际流量特性q'高于理论流量q，因此，电子控制***5驱动时把扣除Δt后的时间作为实际驱动时间，从而修正电控喷油器增加的流量，确保实际流量和理论特性一致。当电控喷油器的实际流量小于理论特性流量，即q'＜q可同理分析，唯一区别就是此时的实际驱动时间应该增加Δt。利用该方法定期校准电控喷油器，并在校准测试后更新对应喷油器的校准补偿值Δt，确保限流阀测试所用电控喷油器性能一致，保证限流阀性能测试的准确性，避免由于电控喷油器流量性能差异而引起限流阀测试的差异。

如图5所示为是限流阀关闭流量温度综合测量示意图，诊断检测装置经过温控满足测试条件为测试的始点，即测试时间0点，然后按照预先设定的工况运行至时间t₁，同时实时记录0～t₁期间限流阀的温度，假设t₁时刻限流阀的温度为T₁，对应P点，对于功能正常的限流阀，在0～t₁期间的温升曲线应在规定的范围内，即温度变化必须符合一定的规律，该规律通过功能正常的限流阀测试标定后确定，具体温升曲线限值如图6所示；此后诊断检测装置按照设定工况运行至时间t₂开始按设定间隔逐步增加电控喷油器的节流流量，记时间t₂时刻限流阀的温度为T₂，对应Q点，随着限流阀通过流量的逐步增大，若到达t₃时刻限流阀动作关闭，此时限流阀的温度为T₃，对应R点，记温升斜率K如下所示：

则在限流阀测试流程的t₃时刻，除记录限流阀关闭流量q_close作为重要的检测指标，即关闭流量q_close必须在规定的范围内外，同时还分析温升斜率K是否在规定范围内，当流阀内部泄漏或运动不灵活时，通过温度异常可以判断，因此，利用温升斜率K可判断限流阀内部泄漏或运动不灵活故障，而此类故障仅通过限流阀关闭流量q_close的分析无法有效判断。因此，通过测量限流阀工作时的温升斜率和限流阀的关闭流量特性来综合判断限流阀的性能，能更加全面地分析限流阀的各种故障类型，确保限流阀检测的准确性和可靠性。

记关闭流量测试开始时间至限流阀关闭的持续时间为Δt₂，如下所示：

Δt₂＝t₃-t₂ (3)；

若在测试过程中从t₂时刻开始，经过t_lmt限流阀仍未关闭，即***达到规定流量时限流阀仍未动作关闭，则判断为限流阀故障，其中t_lmt是经过标定确定的限流阀测试时间参数，该参数t_lmt＞Δt₂。其中时间t₁、t₂和t₃是根据实际情况标定确定的参数，温度T₁、T₂和T₃通过实际测量得到。

如图6所示为限流阀温升曲线示意图，该图中横坐标为测试时间，纵坐标为限流阀表面温度值，即性能正常的限流阀，随着流量的通过限流阀表面温度也随之升高，若某种原因如限流阀卡死不工作时，由于没有流量通过，则温度基本不变或上升很慢，此时，对应时刻的温度值就低于下限值；若某种原因如限流阀内部泄漏，温度上升剧烈，此时对应时刻的温度值高于上限值，因此，通过对应时刻限流阀表面的温度值与上限、下限值的关系，可定性判断限流阀性能是否基本正常，为后续进一步进行温升斜率和限流阀关闭流量特性的综合分析进行初步判断，图6中限流阀温度上、下限值通过性能正常的限流阀试验统计分析确定。

如图7所示为限流阀诊断测试流程：

步骤S10：***初始化，完成***、传感器的自诊断功能；

步骤S20：测试信息输入，输入被测限流阀的相关信息，如产品型号、序列号、测试人员等；

步骤S30：试验台控制电脑通讯，即电子控制***与试验台控制电脑建立通讯，等待试验台控制电脑操作指令的输入；

步骤S40：收到测试指令判断，即判断是否正确收到试验台控制电脑发送的测试指令，若没有收到指令则回到步骤S30继续等待；若正确收到试验台控制电脑发送的测试指令，进入步骤S50；

步骤S50：油箱温度测量，即采集试验台油箱温度值；

步骤S70：判断油箱温度是否符合设定值，若符合设定值，则程序进入下一步骤，反之若油箱温度不符合设定值，则进入温控步骤S60，即温度高时进行冷却，若温度低则大负荷运行电控高压共轨燃油喷射***提高燃油温度，然后再次进行温度测量和判断，直至油箱温度在设定值范围内；

步骤S80：判断是否需要进行电控喷油器标定，由于电控喷油器的标定时间较长，可根据实际情况设定电控喷油器的标定规则，例如工作规定时间或测试规定数量的限流阀等，因此步骤S80判断是否符合电控喷油器的标定条件，若符合即进入步骤S85进行电控喷油器流量标定，具体标定过程根据图4所述的电控喷油器流量特性表执行；

步骤S90：根据流量标定的结果对电控喷油器进行流量修正。若步骤S80判断不需要进行电控喷油器流量标定，则进入步骤S100进行限流阀温度测量，即按照图5所示，利用测温模块测量0～t₁时间限流阀的表面温度，步骤S110为温度曲线判断，该步骤主要是按照图6所示的温升曲线进行判断，判断温升是否在预先设定的范围内，若不在规定的范围内，则进入步骤S130输出报告后测试结束；若温升在规定的范围内，则进入步骤S120进行限流阀关闭流量测量，即***按照设定工况运行至时间t₂开始按规定间隔逐步增加电控喷油器的节流流量，若到达t₃时刻限流阀动作关闭，并按照式(2)计算K值，并判断关闭流量是否在规定的范围内，步骤S130生成相应的测试报告，包括测试信息数据，测试是否合格等，生成测试报告后本次限流阀测试结束，存储相应测试结果，并等待下一次测试指令。

以上所述的具体实施方式，包括所列举的流程框图，在本发明内容和权利要求所覆盖的范围内可有多种变型和改变，因此，所述的实施例并不构成对本发明权利要求保护范围的限制。

Claims (5)

1.一种高压共轨管限流阀诊断检测方法，采用一种高压共轨管限流阀诊断检测装置进行检测；所述高压共轨管限流阀诊断检测装置，包括由燃油箱（2）、高压油泵（4）、高压油管（6）、高压共轨管（7）、压力传感器（10）、压力安全阀（11）、被测限流阀（12）、压力安全阀回油管（14）、***回油管（15）和电子控制***（5）组成的电控高压共轨燃油喷射***，燃油箱（2）通过高压油泵（4）和高压油管（6）连接高压共轨管（7），高压共轨管（7）上设置压力传感器（10），高压共轨管（7）的泄压口设置压力安全阀（11）并通过压力安全阀回油管（14）与燃油箱（2）连接，高压共轨管（7）的高压油出口安装被测限流阀（12），被测限流阀（12）通过电控喷油器（8）和消雾器（9）连接流量控制及测量模块（A），流量控制及测量模块（A）通过***回油管（15）连接燃油箱（2）；所述电控喷油器（8）的控制信号与电子控制***（5）实时通讯，被测限流阀（12）的侧面安装测温模块（13），测温模块（13）的信号连接电子控制***（5），流量控制及测量模块（A）的信号与电子控制***（5）连接，流量控制及测量模块（A）输出的燃油通过***回油管（15）进入燃油箱（2）；

其特征是，包括以下步骤：

1）进行***温控，当燃油箱温度达到设定值后温控结束；

2）达到设定值温度后，进行限流阀测试，测量限流阀工作时表面温度随时间的变化曲线，判断温升是否在预先设定的范围内，根据温度曲线进行限流阀性能的初步诊断检测；

3）进行限流阀关闭流量特性的测量，并结合限流阀工作时预先设定时间内的温升，判断关闭流量是否在规定的范围内，以综合判断限流阀的性能。

2.如权利要求1所述的高压共轨管限流阀诊断检测方法，其特征是：所述检测方法还包括标定电控喷油器的步骤：定期测量电控喷油器的流量，通过流量对电控喷油器进行校准补偿。

3.如权利要求1所述的高压共轨管限流阀诊断检测方法，其特征是：

所述流量控制及测量模块（A）包括多个流量换向阀（31），流量换向阀（31）与流量切换及测量单元（32）连接以实现流量换向阀（31）的动作控制，流量切换及测量单元（32）连接至电子控制***（5）；所述流量换向阀（31）的P口经排气集油器（33）后连接至流量传感器（34），流量传感器（34）的输出端连接多路集油器（35），多路集油器（35）连接通过***回油管（15）连接燃油箱（2）；所述流量换向阀（31）的T口连接多路集油器（35）。

4.如权利要求3所述的高压共轨管限流阀诊断检测方法，其特征是：

所述排气集油器（33）由中间隔板（41）分隔为进油区和出油区，中间隔板（41）上方有缝隙（40），进油区的液体通过缝隙（40）流入出油区；在排气集油器（33）的底部设置进油口（E），进油口（E）低于实际工作时的液面；在排气集油器（33）设置出油口（F）；在所述进油区上方最高点设有排气口（42），排气口（42）上安装有压力排气阀（43）。

5.如权利要求1所述的高压共轨管限流阀诊断检测方法，其特征是：

在所述高压共轨管（7）的每个高压油出口都安装被测限流阀。

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