CN103868454A - 一种喷嘴加工质量检查方法 - Google Patents
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Abstract
一种喷嘴加工质量检查方法,其基于喷嘴三维数字结构,通过计算机程序自动提取出喷孔直径、喷孔长度、喷孔入口圆角上下倒角半径、孔间夹角等参数在喷孔圆周方向上多个截面的测量结果后,对喷嘴的加工精度进行检查。所述喷嘴加工质量检查方法包括喷孔直径加工精度检查、喷孔长度加工精度检查、喷孔入口圆角加工精度检查、孔间夹角加工精度检查,四个方面各自的检查以及它们的加权平均的输出对喷嘴总体加工精度的检查即构成检查体系。本发明中提出的检查方法有利于全面客观地对喷嘴的加工质量进行评价,为快速寻找加工精良、符合标准的喷嘴提供了有效的途径,对于提高动力机械的性能表现具有十分重要的意义。
Description
技术领域
本发明属于内燃机技术领域,涉及喷油器,尤其是喷嘴加工质量的检查方法。
背景技术
燃油喷嘴作为动力机械的重要组成部分,对动力机械的性能具有重要影响。而喷嘴内部几何结构由于能够直接影响燃油在喷嘴内部的流动特性及燃油离开喷孔后的喷雾特性,进而在极大程度上决定了动力机械的性能。因此,喷嘴结构的加工质量与检查尤为重要。
目前对喷嘴的加工质量进行检查、评价缺乏有效的方法,其主要原因在于喷嘴内部结构的测量仍然存在较大的困难与不足。现有喷嘴内部结构和尺寸的测量方法主要有光学诊断测量、探针测量、剖面测量和硅树脂喷孔铸模测量等。然而受测量手段所限,基于上述测量方法的喷嘴结构参数测量均取自喷嘴某一横截面,而现实当中喷嘴内部结构的尺寸参数沿着喷嘴圆周方向会存在一定的波动,若仅以喷嘴某一横截面的测量结果评价喷嘴加工精度与加工质量,其评价结果往往存在一定的随机性。近些年,基于同步辐射X射线的喷嘴内部结构测量技术获得较快发展,利用该方法可以实现喷嘴的内部结构无损探测,并能提取喷嘴内部完整的三维结构信息,结合图像处理程序可针对喷嘴圆周方向任意截面上喷嘴结构参数进行自动测量。HuangWeidi,Gao Ya,Gong Huifeng等人在“The influence of diesel nozzle structure on internal flowcharacteristic”(FISITA,2012.11)的研究中发现,综合考虑喷嘴圆周方向的尺寸变化特性有利于更准确的分析喷嘴内部流动以及射流喷雾特性的变化规律。
此外,喷嘴是一个精密的部件,这就决定了喷嘴加工精度的检查应是一个系统工程,涉及到喷孔直径加工精度、喷孔长度加工精度、喷孔入口圆角加工精度、孔间夹角加工精度等一系列指标,并且这些结构尺寸对于喷嘴内部的流动特性及燃油离开喷孔后的喷雾特性的重要性也不相同。因此,在充分考虑喷嘴各个参数在喷嘴圆周方向的变化规律之后,进一步考虑各个参数的影响重要性,建立有效的喷嘴加工精度检查方法,对于判断喷嘴的加工质量的优劣,高加工精度喷嘴的快速筛选,提高动力机械性能表现具有十分重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种喷嘴加工质量检查方法。
为达到以上目的,本发明采用以下解决方案:
本发明通过计算机程序自动提取出喷孔直径、喷孔长度、喷孔入口圆角、孔间夹角等参数在喷嘴圆周方向多个截面的测量结果后,对喷嘴的加工精度进行检查。本发明所述喷嘴加工质量检查方法包括喷孔直径加工精度检查、喷孔长度加工精度检查、喷孔入口圆角加工精度检查、孔间夹角加工精度检查,四个方面各自的检查以及它们的加权平均的输出对喷嘴总体加工精度的检查即构成检查体系。喷嘴加工质量的检查的建立基于统计学知识,通过计算方差来衡量各参数实际值偏离期望值的程度,从而来检查加工精度的优良。
本发明中所述喷孔直径加工精度检查方法为:若是单孔喷嘴,通过图像处理软件任意选取喷孔入口圆周上n个点,测出n个直径值,将这一组入口直径与加工的标准入口直径半径作比较,求出方差,根据工程需要,选定一个值,若所得方差不超过规定的值则认为喷孔入口直径加工合格,否则不合格。喷孔出口直径同样处理。另外,喷孔任一截面处的直径都可用上述方法处理。
若是多孔喷嘴,用上述处理单孔的方法对每一孔逐一处理,如有一孔不合格,则此喷嘴喷孔直径加工不合格,如各孔都合格,则计算出每孔所测多个入口直径值的平均值作为每孔的入口直径,求出方差,根据工程需要,选定一个值,若所得方差值不超过规定的值则认为喷嘴各喷孔入口直径加工比较一致,否则认为一致性不好。喷孔出口直径一致性检查同样处理。另外,喷孔任一截面处的直径一致性都可用上述方法处理。
本发明中所述喷孔长度加工精度检查方法为:若是单孔喷嘴,通过图像处理软件找到任意n个过喷孔轴线的平面,以喷孔入口圆角终端为上边界,以喷孔出口截面为下边界,取两条线段的中点的连线长度作为喷孔长度,将这一组长度和加工的标准长度作比较,求出方差,根据工程需要,选定一个值,若所得方差值不超过规定的值则认为喷孔长度加工合格,否则不合格。
若是多孔喷嘴,用上述处理单孔的方法对每一孔逐一处理,如有一孔不合格,则此喷嘴长度加工不合格,如各孔都合格,则计算出每孔所测多组长度的平均值作为每孔长度,求出方差,根据工程需要,选定一个值,若所得方差值不超过规定的值则认为喷孔长度加工比较一致,否则一致性不好。
本发明中所述喷孔入口圆角加工精度检查方法为:若是单孔喷嘴,通过图像处理软件选取入口圆周上任意几点对喷孔入口圆角上倒角半径进行测量,将这一组入口圆角上倒角半径与加工的标准入口圆角上倒角半径作比较,求出方差,根据工程需要,选定一个值,若所得方差不超过规定的值则认为喷孔入口圆角上倒角半径加工合格,否则不合格。下倒角半径同样处理。
若是多孔喷嘴,用上述处理单孔的方法对每一孔逐一处理,如有一孔不合格,则此喷嘴入口圆角加工不合格,如各孔都合格,则计算出每孔所测多组上倒角半径的平均值作为每孔入口圆角上倒角半径,求出方差,根据工程需要,选定一个值,若所得方差值不超过规定的值则认为喷孔入口圆角上倒角半径加工比较一致,否则一致性不好。下倒角半径同样处理。
本发明中所述单孔偏离角,多孔孔间夹角加工精度检查步骤为:若是单孔喷嘴,测出喷孔轴线偏离竖直方向的角度后和规定的标准加工角度作差取绝对值,根据工程需要,选定一个差值,如若所得差的绝对值不超过规定的差值则认为加工合格,否则不合格。
若是多孔喷嘴,测量出各孔之间的夹角后和各孔之间的加工标准夹角作比较,求出方差,根据工程需要,选定一个方差值,如若所得方差值不超过规定的方差,则认为加工合格,否则不合格。
本发明中所述喷嘴总体加工精度进行检查方法是根据不同工程情况的需要,可以自行设定上述各检查参数的权重,对上述所得到的值求加权值,另外,根据工程需要设定一个标准值,将所得加权值与之进行比较,如若所得加权值不超过规定的标准值,则认为总体加工合格,否则不合格。
一个喷嘴只有同时满足上述5条检查标准,我们才可以认为此喷嘴加工精度合格,只要其中有一条不满足,我们则认为此喷嘴加工精度不合格。
由于采用了上述技术方案,本发明的有益效果是:本发明基于统计学知识,通过计算方差的方法来衡量各参数实际值偏离期望值的程度,操作方便,计算准确,适合于各类喷嘴,建立了物理参数和加工精度之间的联系,仅需测量喷嘴的各物理参数即可得到检查结果,具有较好的客观性和准确性,可以筛选加工质量好的喷嘴,为快速寻找加工精良、符合标准的喷嘴提供了有效的途径。
附图说明
图1为喷嘴加工检查方法流程图。
图2为喷油器喷孔正相三维数字结构模型图。
图3为压力室正相三维数字结构模型图。
图4为喷油器喷孔和压力室反相三维数字结构模型图。
图5为一单孔喷嘴喷孔示意图。
图6为一八孔喷嘴喷孔示意图。
图7为一八孔喷嘴喷孔其中一孔示意图。
具体实施方式
以下结合附图所示实施例就某单孔柴油机喷嘴和某八孔柴油机喷嘴对本发明作进一步的说明。图1为整个过程实施的流程图。
(1)喷孔直径加工精度检查
通过三维重构软件重建出喷孔的三维数字结构,如图2、3、4所示。如图5所示,在圆周方向每隔45°取一通过喷孔轴线的平面去截喷孔,从而得到4个平面,在喷孔入口圆周上得到8个点,测出这8个点处的直径分别为Din1=176.0、Din2=174.5、Din3=174.4、Din4=175.3、Din5=176.4、Din6=174.2、Din7=174.6、Din8=174.4(单位:μm),加工的标准入口直径为Di*n=175.0μm,计算 根据工程需要,选定则则认为喷孔入口直径加工合格,否则不合格。若实验或实际工程应用中,喷孔直径对结果影响不大,这里的可取较大值,从而可以稍微放宽精度要求;反之,若对精度要求较高,则需取一个较小值的同样方法算出喷孔出口直径的方差以上述同样方法判定加工精度,在此就不再赘述。另外,喷孔任一截面处的直径都可用上述方法处理。
图6是一八孔喷嘴喷孔结构,用上述处理单孔的方法对每一孔逐一处理,在此不再赘述。如有一孔不合格,则此喷嘴喷孔半径加工不合格,如各孔都合格,这里以喷孔入口直径为例进行说明,喷孔出口直径以同样方法进行处理,在此不再赘述。测出八孔喷嘴每个喷孔的8个入口直径值Dinij(其中i=1,2,...,8,j=1,2,...,8),如下表所示。
将作为各喷孔入口直径,所得具体数值如上表中“平均值”一列所示。计算 根据工程实际对喷嘴各喷孔加工对称性的要求,选定一个值则则认为喷嘴各喷孔入口直径加工一致性良好,否则认为一致性不好。若实验或实际工程应用中对喷孔直径加工一致性要求较高,则所取值就要尽可能小,从而达到提高精度要求的目的;反之,若对对喷孔加工一致性要求不高,则可以取一个较大的同样方法算出各喷孔出口直径的方差以上述同样方法判定加工一致性,在此就不再赘述。另外,喷孔任一截面处的半径一致性都可用上述方法处理。
(2)喷孔长度加工精度检查
若是单孔喷嘴,通过三维重构软件重建出喷孔的三维数字结构,在圆周方向每隔45°取一通过喷孔轴线的平面去截喷孔,从而得到4个平面,在喷孔入口圆周和出口上各得到8个点,连接每一对点,得到8条线段,图5中AC、BD是其中两条。测出这8条线段的长度作为喷孔的8个长度,测得结果分别为L1=660.8、L2=658.5、L3=660.6、L4=652.5、L5=652.7、L6=654.2、L7=656.6、L8=655.5(单位:μm),加工的标准喷孔长度为L*=655.5μm,计算 根据工程需要,选定 则则认为喷孔长度加工合格,否则不合格。若实验或实际工程应用中,对喷孔长度加工精度要求较高,值就需较小;反之,若对精度要求不严格,则可以放宽的取则此喷嘴长度加工不合格,如各孔都合格,则测出八孔喷嘴每个喷孔的8个长度值Lij(其中i=1,2,...,8,j=1,2,...,8),如下表所示。
将作为各喷孔长度,所得具体数值如上表中“平均值”一列所示。计算 根据工程实际对喷嘴喷孔长度加工一致性的要求,选定则则认为各喷孔长度加工一致性不好,否则一致性良好。若实验或实际工程应用中对喷孔长度加工一致性要求较高,则所取值就要尽可能小,从而达到提高精度要求的目的;反之,若对对喷孔加工一致性要求不高,则可以取一个较大的
(3)喷孔入口圆角加工精度检查
若是单孔喷嘴,通过三维重构软件重建出喷孔的三维数字结构,在圆周方向每隔45°取一通过喷孔轴线的平面去截喷孔,从而得到4个平面,从而可以获得4个上倒角,4个下倒角,这里以上倒角为例进行具体说明,下倒角以同样方法处理,就不再详细赘述。如图4所示,测出4个上倒角半径rupi分别为rup1=51.3、rup2=56.1、rup3=55.6、rup4=49.8(单位:μm),加工的标准喷孔上倒角半径为r*=52.0μm,
对八孔喷嘴,用上述处理单孔的方法对每一孔逐一处理,如有一孔不合格,则此喷嘴长度加工不合格,如各孔都合格,这里以喷孔入口圆角为例进行说明,喷孔出口圆角以同样方法进行处理,在此不再赘述。图7是八孔喷嘴其中一孔的示意图。如图7所示,测出八孔喷嘴每个喷孔的4个上倒角半径值rupij(其中i=1,2,...,8,j=1,2,...,4),如下表所示。
(4)单孔偏离角,多孔孔间夹角加工精度检查
若是单孔喷嘴,如图5所示,测出喷孔轴线偏离竖直方向的角度为θ=12.5°,规定的标准加工角度为θ*=11°,计算θ-θ*=Δθ=1.5°,根据工程需要,选定一个Δθ*=2°,若Δθ<Δθ*,则认为加工合格,否则不合格。若实验或实际工程应用中,对喷孔偏离角加工精度要求较高,Δθ*值就需较小;反之,若对精度要求不严格,则可以取较大的Δθ*。
对八孔喷嘴,如图6所示,测量出各孔之间的夹角θi分别为θ1=45.6°、θ2=46.0°、θ3=44.8°、θ4=44.6°、θ5=45.0°、θ6=44.2°、θ7=45.6°、θ8=44.2°(图6中θi所示),假设加工标准夹角为θ*=45°(其中i=1,2,...,8),计算 根据工程需要,选定则则认为加工合格,否则不合格。若实验或实际工程应用中,对喷孔偏离角加工精度要求较高,值就需较小;反之,若对精度要求不严格,则可以取较大的
(5)喷嘴总体加工精度进行检查
对单孔喷嘴而言,根据不同工程情况的需要,可以自行设定上述各检查参数的权重。这里因为对喷孔入口直径加工精度要求较高,所以入口直径检查指标较大,实际应用中各检查指标的大小视各参数加工精度要求而定。设喷孔入口直径检查指标权重为C1=0.20,出口直径检查指标权重为C2=0.16,喷孔长度检查指标权重为C3=0.15,喷孔入口圆角上倒角检查指标权重为C4=0.17,下倒角检查指标权重为C5=0.17,单孔偏离角检查指标权重为C6=0.15(其中若实验或工程应用中中喷孔长度对结果影响较大,则可以提高C3的值,适当增加喷孔长度检查指标权重,若其他指标比较重要,依此类推,提高相应权重的值。算出加权值,即:
根据工程需要,选定一个Δ*=6,则Δ<Δ*,则认为总体加工合格,否则不合格。
对图2中八孔喷嘴而言,根据不同工程情况的需要,可以自行设定上述各检查参数的权重。这里因为对喷孔入口直径加工精度要求较高,所以入口直径检查指标较大,实际应用中各检查指标的大小视各参数加工精度要求而定。设喷孔入口直径检查指标权重为C1=0.20,出口直径检查指标权重为C2=0.16,喷孔长度检查指标权重为C3=0.15,喷孔入口圆角上倒角检查指标权重为C4=0.17,下倒角检查指标权重为C5=0.17,空间夹角检查指标权重为C6=0.15(其中若实验或工程应用中中喷孔长度对结果影响较大,则可以提高C3的值,适当增加喷孔长度检查指标权重,若其他指标比较重要,依此类推,提高相应权重的值。算出加权值,即:
一个喷嘴只有同时满足上述5条检查标准,我们才可以认为此喷嘴加工精度合格,只要其中有一条不满足,我们则认为此喷嘴加工精度不合格。
本发明建立了物理参数和加工精度之间的联系,仅需测量喷嘴的各物理参数即可得到检查结果,本发明中提出的检查方法有利于全面客观地对喷嘴的加工质量进行评价,操作方便,具有较好的客观性和准确性。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改,并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此,本发明不限于这里的实施例,本领域技术人员根据本发明的揭示,对于本发明做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种喷嘴加工质量检查方法,其特征在于:基于喷孔三维数字结构,通过计算机程序自动提取出喷孔直径、喷孔长度、喷孔入口圆角上下倒角半径、孔间夹角参数在喷孔圆周方向上多个截面的测量结果后,对喷嘴的加工精度进行检查,包括:喷孔直径加工精度检查、喷孔长度加工精度检查、喷孔入口圆角加工精度检查、孔间夹角加工精度检查四个方面的检查,四个方面各自的检查以及它们的加权平均的输出对喷嘴总体加工精度的检查即构成检查体系,喷嘴加工质量的检查的建立基于统计学知识,通过计算方差来衡量各参数实际值偏离期望值的程度,从而来检查加工精度的优良。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:喷孔直径加工精度检查步骤为:若是单孔喷嘴,通过图像处理软件任意选取喷孔入口圆周上n个点,测出n个直径值,将这一组入口直径与加工的标准入口直径作比较,求出方差,根据工程需要,选定一个值,若所得方差不超过规定的值则认为喷孔入口直径加工合格,否则不合格;喷孔出口直径同样处理;另外,喷孔任一截面处的直径都可用上述方法处理;
若是多孔喷嘴,用上述处理单孔的方法对每一孔逐一处理,如有一孔不合格,则此喷嘴喷孔直径加工不合格;如各孔都合格,则计算出每孔所测多个入口直径值的平均值作为每孔的入口直径,求出方差,根据工程需要,选定一个值,若所得方差值不超过规定的值则认为喷嘴各喷孔入口直径加工比较一致,否则认为一致性不好;喷孔出口直径一致性检查同样处理;另外,喷孔任一截面处的直径一致性都可用上述方法处理。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:喷孔长度加工精度检查步骤为:若是单孔喷嘴,通过图像处理软件找到任意n个过喷孔轴线的平面,以喷孔入口圆角终端为上边界,以喷孔出口截面为下边界,取两条线段的中点的连线长度作为喷孔长度,将这一组长度和加工的标准长度作比较,求出方差,根据工程需要,选定一个值,若所得方差值不超过规定的值则认为喷孔长度加工合格,否则不合格;
若是多孔喷嘴,用上述处理单孔的方法对每一孔逐一处理,如有一孔不合格,则此喷嘴长度加工不合格,如各孔都合格,则计算出每孔所测多组长度的平均值作为每孔长度,求出方差,根据工程需要,选定一个值,若所得方差值不超过规定的值则认为喷孔长度加工比较一致,否则一致性不好。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:喷孔入口圆角加工精度检查步骤为:若是单孔喷嘴,通过图像处理软件选取入口圆周上任意几点对喷孔入口圆角上倒角半径进行测量,将这一组入口圆角上倒角半径与加工的标准上倒角半径作比较,求出方差,根据工程需要,选定一个值,若所得方差不超过规定的值则认为喷孔入口圆角半径加工合格,否则不合格;下倒角半径同样处理;
若是多孔喷嘴,用上述处理单孔的方法对每一孔逐一处理,如有一孔不合格,则此喷嘴入口圆角加工不合格,如各孔都合格,则计算出每孔所测多组上倒角半径的平均值作为每孔上倒角半径,求出方差,根据工程需要,选定一个值,若所得方差值不超过规定的值则认为喷孔入口圆角上倒角半径加工比较一致,否则一致性不好;下倒角半径一致性检查同样处理。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:单孔偏离角,多孔孔间夹角加工精度检查步骤为:若是单孔喷嘴,测出喷孔轴线偏离竖直方向的角度后和规定的标准加工角度作差取绝对值,根据工程需要,选定一个差值,如若所得差的绝对值不超过规定的差值则认为加工合格,否则不合格;
若是多孔喷嘴,测量出各孔之间的夹角后和各孔之间的加工标准夹角作比较,求出方差,根据工程需要,选定一个方差值,如若所得方差值不超过规定的方差,则认为加工合格,否则不合格。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:喷嘴总体加工精度进行检查步骤为,根据不同工程情况的需要,可以自行设定上述各检查参数的权重,对上述所得到的值求加权值,另外,根据工程需要设定一个标准值,将所得加权值与之进行比较,如若所得加权值不超过规定的标准值,则认为总体加工合格,否则不合格。
7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:一个喷嘴只有同时满足所述喷孔直径加工精度检查、喷孔长度加工精度检查、喷孔入口圆角加工精度检查、孔间夹角加工精度检查及喷嘴总体加工精度检查的5条检查标准,此喷嘴加工精度才可以被认为合格;只要其中有一条不满足,则此喷嘴加工精度被认为不合格。
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C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
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