CN104595079A - 共轨喷油器总成油嘴针阀升程测量方法及霍尔传感器测头 - Google Patents

共轨喷油器总成油嘴针阀升程测量方法及霍尔传感器测头 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种共轨喷油器总成油嘴针阀升程测量方法，在针阀导向面加工一个环槽，在针阀体侧壁的安装孔内安装霍尔传感器测头，霍尔传感器测头端部的圆弧端面朝向针阀导向面；霍尔传感器测头的中心对准针阀环槽的上边沿或下边沿安装，设定为零点位置；针阀上下运动时，所述环槽上边沿或下边沿垂直切割磁力线，霍尔传感器测头输出针阀位移信号。本发明同时还提供一种霍尔传感器测头。本发明的优点是：在喷油器工作过程中，可直接测量油嘴针阀升程-时间曲线；贴合针阀的传感器结构，不影响喷油器工作特性；传感器的安装方式提高了测量精度，减少了传感器与针阀间测量距离偏差引起的测量误差。

Description

共轨喷油器总成油嘴针阀升程测量方法及霍尔传感器测头
技术领域
本发明涉及喷油器设计开发过程中的测量技术，具体是一种油嘴针阀升程测量方法及所使用的霍尔传感器测头。
背景技术
共轨柴油机的喷油规律对柴油机的经济性、动力性和排放状况都有直接影响，针阀升程是研究共轨喷油器喷射规律的重要的参数，也是设计匹配关键参数之一。针阀升程传感器是高频率响应的小位移传感器（量程0-1.0mm），主要用来测量针阀的开启和关闭状态。对喷油器针阀升程、开启延时、关闭延迟、运动状态等进行定性测量分析，了解共轨喷油器喷油嘴在实际工作中的运动情况，具有非常重要的现实意义，并且可为后期的喷油器设计开发、模拟计算、燃油特性研究等提供更加准确的边界条件。
由于油嘴针阀装配在喷油器内部，而且喷油器内部压力高达200MPa，使得油嘴针阀的升程的直接测量相当困难。然而，油嘴针阀升程-时间曲线是油嘴乃至整个共轨喷油器开发过程中的必需参数。
传统的霍尔位移传感器是安装在针阀或控制活塞的轴向端面的，在共轨喷油器上无法安装，无法直接测量共轨喷油器的针阀升程，且共轨喷油器针阀升程范围小，传统位移传感器精度不够。
由于共轨喷油器工作压力大200MPa以及油嘴的结构紧凑，欲在油嘴端安装小型且耐高压的传感器相当困难，目前尚没有一款现成的传感器可以用来测量油泵电磁铁，我们选用线性霍尔芯片自己加工封装。介于安装空间所限，霍尔传感器测头头部的外形尺寸必须控制在Φ5mm以内。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种共轨喷油器总成油嘴针阀升程测量方法及霍尔传感器测头，在喷油器工作过程中，能够直接测量油嘴针阀升程-时间曲线。
按照本发明提供的技术方案，所述的共轨喷油器总成油嘴针阀升程测量方法为：在针阀导向面加工一个环槽，在针阀体侧壁的安装孔内安装霍尔传感器测头，霍尔传感器测头端部的圆弧端面朝向针阀导向面；霍尔传感器测头的中心对准针阀环槽的上边沿或下边沿安装，设定为零点位置；针阀上下运动时，所述环槽上边沿或下边沿垂直切割磁力线，霍尔传感器测头输出针阀位移信号。
安装时，霍尔传感器测头水平插入针阀体侧壁的安装孔内，再由固定螺帽旋紧于所述安装孔内，压紧霍尔传感器测头。
所述霍尔传感器测头包括：传感器外套、霍尔芯片、磁钢、霍尔芯片固定套、磁钢固定套、引出线、柄部，传感器外套头部为圆弧端面，尾端连接柄部，传感器外套内部固定有霍尔芯片固定套、磁钢固定套，霍尔芯片固定套将霍尔芯片固定在靠近圆弧端面处，磁钢固定套将磁钢固定在霍尔芯片后方，霍尔芯片的引出线经过磁钢固定套中间的通孔进入柄部再经由柄部内的通孔引出。所述传感器外套尾端具有一个凸出的圆台。
本发明的优点是：在喷油器工作过程中，可直接测量油嘴针阀升程-时间曲线；贴合针阀的传感器结构，不影响喷油器工作特性；传感器的安装方式提高了测量精度，减少了传感器与针阀间测量距离偏差引起的测量误差。
附图说明
图1是本发明的测量原理图。
图2是针阀的外形图。
图3是传感器安装位置图。
图4是俯视的传感器安装示意图。
图5是霍尔传感器主视图。
图6是图5的俯视图。
图7是图5的右视图。
图8是霍尔传感器封装结构图。
图9是霍尔传感器的固定螺帽剖视图。
图10是图9的右视图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
由于共轨喷油器结构特殊，对针阀位移的轴向位移进行直接测量无传感器安装位置。由于针阀3特殊形状，即不能影响喷油特性，又要保证测量准确性，安装方式及安装位置极为重要，为尽量减小破坏导向面对喷油特性的影响，本发明在针阀3导向面（圆柱面）加工一个环槽2，具体如图2所示。我们采用的测量原理为：霍尔传感器测头1的中心对准环槽2的上边沿（或下边沿）安装，即零点位置，利用针阀环槽2的一端作为零点位置，如图1所示。
本发明选用线性霍尔芯片自己加工封装。介于安装空间所限，霍尔传感器测头头部的外形尺寸必须控制在Φ4mm以内。如图3，4所示，霍尔传感器测头1安装在针阀体4侧壁的安装孔内，霍尔传感器测头1端部的圆弧端面与针阀体4内的针阀3（图中未显示）贴合。固定螺帽5旋紧于针阀体4上，压紧传感器测头1，固定传感器测头1与针阀3间的测量距离。
如图5～8所示，所述霍尔传感器测头1包括：传感器外套1-1、霍尔芯片1-2、磁钢1-3、霍尔芯片固定套1-4、磁钢固定套1-5、引出线1-6、柄部1-7。传感器外套1-1头部为圆弧端面，尾端连接柄部1-7。传感器外套1-1内部固定有霍尔芯片固定套1-4、磁钢固定套1-5，霍尔芯片固定套1-4将霍尔芯片1-2固定在靠近圆弧端面处，磁钢固定套1-5将磁钢1-3固定在霍尔芯片1-2后方，霍尔芯片1-2的引出线1-6经过磁钢固定套1-5中间的通孔进入柄部1-7再经由柄部1-7内的通孔引出。所述圆弧端面的中心以及霍尔芯片1-2、磁钢1-3都在一条中轴线上。传感器外套1-1尾端具有一个凸出的圆台1-8，用于安装时卡在针阀体4安装孔和固定螺帽5之间。
实施例中选用1.5×1.5×0.6mm的霍尔芯片1-2和Φ1×0.5mm的磁钢1-3，以满足安装空间的要求，但这对引出线1-6的焊接以及灌胶封装都带来了很大的难度。本发明分别采用霍尔芯片固定套1-4固定霍尔芯片1-2，磁钢固定套1-5固定磁钢1-3，保证针阀环槽2可以垂直切割磁力线。传感器头部设计为Φ4圆弧，贴合针阀导向面。
图9和图10为固定螺帽5，其具有外螺纹，其中心具有供霍尔传感器测头柄部1-7穿过的通孔5-1，通孔5-1一端的周围具有紧固孔5-3用于拧紧固定螺帽5，通孔5-1另一端为扩张部5-2用于卡住霍尔传感器测头5（与尾端的圆台1-8形状吻合）。安装时，霍尔传感器测头1水平插入针阀体4侧壁的安装孔内，其圆弧端面朝向针阀3，圆台1-8卡在安装孔内的台阶上，再由固定螺帽5将霍尔传感器测头1固定于针阀体4侧壁的安装孔内，确保霍尔传感器测头1与针阀体4的位置固定，减少喷油器工作过程中振动引起的测量误差。

Claims (5)

1.共轨喷油器总成油嘴针阀升程测量方法，其特征是：在针阀导向面加工一个环槽，在针阀体侧壁的安装孔内安装霍尔传感器测头，霍尔传感器测头端部的圆弧端面朝向针阀导向面；霍尔传感器测头的中心对准针阀环槽的上边沿或下边沿安装，设定为零点位置；针阀上下运动时，所述环槽上边沿或下边沿垂直切割磁力线，霍尔传感器测头输出针阀位移信号。
2.如权利要求1所述的共轨喷油器总成油嘴针阀升程测量方法，其特征是，所述霍尔传感器测头水平插入针阀体侧壁的安装孔内，再由固定螺帽旋紧于所述安装孔内，压紧霍尔传感器测头。
3.如权利要求1所述的共轨喷油器总成油嘴针阀升程测量方法，其特征是，所述霍尔传感器测头包括：传感器外套（1-1）、霍尔芯片（1-2）、磁钢（1-3）、霍尔芯片固定套（1-4）、磁钢固定套（1-5）、引出线（1-6）、柄部（1-7），传感器外套（1-1）头部为圆弧端面，尾端连接柄部（1-7），传感器外套（1-1）内部固定有霍尔芯片固定套（1-4）、磁钢固定套（1-5），霍尔芯片固定套（1-4）将霍尔芯片（1-2）固定在靠近圆弧端面处，磁钢固定套（1-5）将磁钢（1-3）固定在霍尔芯片（1-2）后方，霍尔芯片（1-2）的引出线（1-6）经过磁钢固定套（1-5）中间的通孔进入柄部（1-7）再经由柄部（1-7）内的通孔引出。
4.共轨喷油器总成油嘴针阀升程测量用的霍尔传感器测头，其特征是，包括：传感器外套（1-1）、霍尔芯片（1-2）、磁钢（1-3）、霍尔芯片固定套（1-4）、磁钢固定套（1-5）、引出线（1-6）、柄部（1-7），传感器外套（1-1）头部为圆弧端面，尾端连接柄部（1-7），传感器外套（1-1）内部固定有霍尔芯片固定套（1-4）、磁钢固定套（1-5），霍尔芯片固定套（1-4）将霍尔芯片（1-2）固定在靠近圆弧端面处，磁钢固定套（1-5）将磁钢（1-3）固定在霍尔芯片（1-2）后方，霍尔芯片（1-2）的引出线（1-6）经过磁钢固定套（1-5）中间的通孔进入柄部（1-7）再经由柄部（1-7）内的通孔引出。
5.如权利要求4所述的共轨喷油器总成油嘴针阀升程测量用的霍尔传感器测头，其特征是，所述传感器外套（1-1）尾端具有一个凸出的圆台（1-8）。
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