CN109541349A - 比例电磁阀在线性能检测方法和比例电磁阀在线性能检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种比例电磁阀在线性能检测方法，其主要改进之处在于，对于比例电磁阀的驱动电流波形，判断其是否存在一个平缓段后突然上升的拐点，如无该拐点则判定当前比例电磁阀的阀芯卡死。若该拐点不明显，或者出现时刻相较于正常比例电磁阀的驱动电流波形中对应拐点出现时刻滞后，则判定当前比例电磁阀的阀芯卡滞。本发明能够在线测试比例电磁阀阀芯的动态响应特性，以及在线测试比例电磁阀的阀芯运动特性，从而对比例电磁阀进行在线性能评判。
Description
技术领域
本发明涉及比例电磁阀，尤其是一种比例电磁阀的性能检测方法。
背景技术
在柴油机电控燃油喷射系统中，比例电磁阀作为调整燃油压力的主要单元，其阀芯的运动特性变化，如卡滞或卡死，对整个燃油供给系统的正常工作有着重要的影响。目前公开的专利中均是通过离线方法对比例电磁阀进行测试，如流量试验台或精密激光测距；或是判断比例电磁阀电磁铁的短路断路情况。
公开号为CN103375234A，发明专利，用于诊断计量阀的方法和用于执行该方法的设备。通过调整基于预定计量率来确定的计量阀操控信号得到真实计量率，比较给定计量率的关系对计量阀进行诊断。此发明专利中，为得到计量率还需要测量其进油量，需要在试验台架上才能完成。
公开号为CN102721894A，发明专利，燃油计量阀驱动诊断系统，通过给电磁阀两端分别加高边驱动和低边驱动，对电流进行采样，比较与设定值的大小关系对电磁阀进行短路诊断。此发明专利中，需要两条驱动电路与三条采样电路，诊断时需要比较个电压值，装置复杂且只能对电磁阀进行短路诊断。
申请号为201710549089，发明专利，用于气体计量阀的功能测试的方法和控制单元，通过测量电流上升达到某一限值所需时间与参考值的比较对气体计量阀进行诊断。
以上公开的测试方案或采用试验台架进行离线测量判断或判断短路与否，而不能在线动态检测比例电磁阀的运动特性。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种比例电磁阀在线性能检测方法，能够在线测试比例电磁阀阀芯的动态响应特性，以及在线测试比例电磁阀的阀芯运动特性，从而对比例电磁阀进行在线性能评判。本发明采用的技术方案是：
一种比例电磁阀在线性能检测方法，其主要改进之处在于，
对于比例电磁阀的驱动电流波形，判断其是否存在一个平缓段后突然上升的拐点，如无该拐点则判定当前比例电磁阀的阀芯卡死。
若该拐点不明显，或者出现时刻相较于正常比例电磁阀的驱动电流波形中对应拐点出现时刻滞后，则判定当前比例电磁阀的阀芯卡滞。
进一步地，所述的比例电磁阀在线性能检测方法，具体包括以下步骤：
步骤S1，采集比例电磁阀的驱动电流波形a2；
步骤S2，对采集的驱动电流波形a2进行微分处理，得到驱动电流微分波形a4；
步骤S3，确定比例电磁阀的驱动开始时刻T0；驱动开始时刻T0为比例电磁阀的驱动电流开始的时刻；
步骤S4，阀芯开始运动后，驱动电流微分波形a4存在明显下降趋势，找出该段明显下降趋势的开始时刻作为阀芯开始运动时刻T1；
步骤S5，将T1时刻之后，驱动电流微分波形a4的明显上升趋势的顶点对应的时刻作为阀芯运动到最大位移时刻T2；
步骤S6，T1-T0为比例电磁阀的开启延迟Td，根据开启延迟Td来判断比例电磁阀阀芯的动态响应特性；T2-T1为阀芯动作时间Ta，根据阀芯动作时间Ta来判断比例电磁阀的阀芯运动特性。
进一步地，步骤S4具体包括：
从T0时刻开始，连续采样驱动电流微分波形a4上的点，若连续多个点呈现逐次下降趋势，该连续多个点中第一个点对应的时刻作为阀芯开始运动时刻T1。
进一步地，步骤S5中，明显上升趋势的顶点是T1时刻之后，驱动电流微分波形a4的最高点。
进一步地，步骤S6中，如T2-T1超出预设的时间阈值，则判断阀芯卡滞。
本发明的优点在于：通过该比例电磁阀在线性能检测方法，能够快速简便地了解比例电磁阀的运动特性，根据阀芯从开始动作到最大行程的时间变化特点判断比例电磁阀的量变及质变，为故障诊断策略提供依据。
附图说明
图1为本发明的检测装置示意图。
图2为本发明的比例电磁阀驱动电流示意图。
图3为本发明的比例电磁阀电感-位移特性图。
图4为本发明的电流拐点与阀芯行程对比示意图。
图5为本发明的比例电磁阀的驱动电流波形、阀芯位移曲线和驱动电流微分波形示意图。
具体实施方式
下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。
比例电磁阀在线性能检测装置，如图1所示，包括：控制器、比例电磁阀驱动电路、电流传感器、电流控制模块、信号转换模块；
控制器向比例电磁阀驱动电路输出脉冲驱动信号a1，比例电磁阀驱动电路收到脉冲驱动信号a1后，输出比例电磁阀的驱动电流；脉冲驱动信号a1和驱动电流波形a2如图2所示；通过电流传感器采样比例电磁阀的驱动电流；信号转换模块将采样的比例电磁阀驱动电流的电流信号转换为电压信号并向控制器发送；电流控制模块根据采样的比例电磁阀的驱动电流，对比例电磁阀驱动电路进行反馈控制，使得比例电磁阀的驱动电流不高于比例电磁阀允许的电流限值；
比例电磁阀作为电磁元器件，在工作过程中，其电感随着阀芯的位移即运动而变化（见图3），电感的变化造成比例电磁阀驱动电流的变化趋势的变化；在特殊时刻如阀芯运动到最大行程，比例电磁阀的电感将不发生变化，从而造成其驱动电流变化趋势的剧烈变化。如果给比例电磁阀施加一固定长度的驱动信号，随着驱动时间的增加，其驱动电流逐渐增加；比例电磁阀的电感随着阀芯的运动逐渐增加，由于电感对电流的变化有抑制作用，因此驱动电流的变化斜率逐渐变小，甚至出现驱动电流逐渐变小的趋势，反应在驱动电流波形上存在一个平缓段，如图4的a21所示；图4中a3为阀芯位移曲线；当阀芯运动到最大行程时，比例电磁阀电感不发生变化，驱动电流变化趋势将出现剧烈波动，驱动电流波形将出现一个明显上升的拐点，如图4中的a22所示，该拐点与阀芯最大位移时刻吻合。如果比例电磁阀阀芯卡死，则不存在此拐点a22，如果阀芯卡滞，运动不灵活，此拐点将变得不明显，或者出现时间相对正常比例电磁阀驱动电流中对应拐点有一定的滞后，因此通过对比例电磁阀驱动电流波形拐点的来检测判断比例电磁阀的动态运动特性。
比例电磁阀在线性能检测的具体过程包括以下步骤：
步骤S1，采集比例电磁阀的驱动电流波形a2；
步骤S2，对采集的驱动电流波形a2进行微分处理，得到驱动电流微分波形a4，如图5所示；
步骤S3，确定比例电磁阀的驱动开始时刻T0；驱动开始时刻T0为比例电磁阀的驱动电流开始的时刻，即驱动电流开始大于0的时刻；
步骤S4，阀芯开始运动后，驱动电流微分波形a4存在明显下降趋势，找出该段明显下降趋势的开始时刻作为阀芯开始运动时刻T1；具体做法是：
从T0时刻开始，连续采样驱动电流微分波形a4上的点，若连续多个点呈现逐次下降趋势，该连续多个点中第一个点对应的时刻作为阀芯开始运动时刻T1；
步骤S5，在阀芯运动到最大位移时刻，驱动电流波形a2存在一个明显的拐点，同时在驱动电流微分波形a4存在一个明显上升趋势，因此将T1时刻之后，驱动电流微分波形a4的明显上升趋势的顶点对应的时刻作为阀芯运动到最大位移时刻T2；
明显上升趋势的顶点是T1时刻之后，驱动电流微分波形a4的最高点；
步骤S6，T1-T0为比例电磁阀的开启延迟Td，根据开启延迟Td来判断比例电磁阀阀芯的动态响应特性；T2-T1为阀芯动作时间Ta，根据阀芯动作时间Ta来判断比例电磁阀的阀芯运动特性，从而判断阀芯是否存在卡死或者卡滞的现象；
如T2-T1超出预设的时间阈值，则判断阀芯卡滞；若阀芯卡死，则在驱动电流微分波形a4上找不到对应的T2时刻，据此可判断阀芯卡死。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (7)
1.一种比例电磁阀在线性能检测方法，其特征在于，
对于比例电磁阀的驱动电流波形，判断其是否存在一个平缓段后突然上升的拐点，如无该拐点则判定当前比例电磁阀的阀芯卡死。
2.如权利要求1所述的比例电磁阀在线性能检测方法，其特征在于，
若该拐点不明显，或者出现时刻相较于正常比例电磁阀的驱动电流波形中对应拐点出现时刻滞后，则判定当前比例电磁阀的阀芯卡滞。
3.如权利要求1或2所述的比例电磁阀在线性能检测方法，其特征在于，
该方法具体包括以下步骤：
步骤S1，采集比例电磁阀的驱动电流波形a2；
步骤S2，对采集的驱动电流波形a2进行微分处理，得到驱动电流微分波形a4；
步骤S3，确定比例电磁阀的驱动开始时刻T0；驱动开始时刻T0为比例电磁阀的驱动电流开始的时刻；
步骤S4，阀芯开始运动后，驱动电流微分波形a4存在明显下降趋势，找出该段明显下降趋势的开始时刻作为阀芯开始运动时刻T1；
步骤S5，将T1时刻之后，驱动电流微分波形a4的明显上升趋势的顶点对应的时刻作为阀芯运动到最大位移时刻T2；
步骤S6，T1-T0为比例电磁阀的开启延迟Td，根据开启延迟Td来判断比例电磁阀阀芯的动态响应特性；T2-T1为阀芯动作时间Ta，根据阀芯动作时间Ta来判断比例电磁阀的阀芯运动特性。
4.如权利要求3所述的比例电磁阀在线性能检测方法，其特征在于，
步骤S4中具体包括：
从T0时刻开始，连续采样驱动电流微分波形a4上的点，若连续多个点呈现逐次下降趋势，该连续多个点中第一个点对应的时刻作为阀芯开始运动时刻T1。
5.如权利要求3所述的比例电磁阀在线性能检测方法，其特征在于，
步骤S5中，明显上升趋势的顶点是T1时刻之后，驱动电流微分波形a4的最高点。
6.如权利要求3所述的比例电磁阀在线性能检测方法，其特征在于，
步骤S6中，如T2-T1超出预设的时间阈值，则判断阀芯卡滞。
7.一种比例电磁阀在线性能检测装置，其特征在于，包括：控制器、比例电磁阀驱动电路、电流传感器、电流控制模块、信号转换模块；
控制器向比例电磁阀驱动电路输出脉冲驱动信号a1，比例电磁阀驱动电路收到脉冲驱动信号a1后，输出比例电磁阀的驱动电流；通过电流传感器采样比例电磁阀的驱动电流；信号转换模块将采样的比例电磁阀驱动电流的电流信号转换为电压信号并向控制器发送；电流控制模块根据采样的比例电磁阀的驱动电流，对比例电磁阀驱动电路进行反馈控制，使得比例电磁阀的驱动电流不高于比例电磁阀允许的电流限值。
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