CN110850193A - 一种比例电磁阀在线故障诊断方法、车辆和存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种比例电磁阀在线故障诊断方法、车辆和存储介质，属于比例电磁阀技术领域。所述比例电磁阀在线故障诊断方法包括如下步骤：用设计的周期变化的电压信号驱动比例电磁阀，获得所述比例电磁阀的阀芯去程和回程的驱动电流曲线；判断所述比例电磁阀的驱动电流曲线是否存在上升沿拐点，以及是否存在下降沿拐点；若所述比例电磁阀的驱动电流曲线的上升沿和下降沿均有拐点，则判断当前所述比例电磁阀的阀芯卡滞。本发明提供的比例电磁阀在线故障诊断方法，充分利用阀芯回程仅受到弹簧力作用，驱动电流对卡滞力的敏感度较高的特点，能够更准确地诊断卡滞故障，有利于进一步降低比例电磁阀故障误判率，从而提升维修效率、减少成本。

Description

一种比例电磁阀在线故障诊断方法、车辆和存储介质

技术领域

本发明涉及比例电磁阀技术，尤其涉及一种比例电磁阀在线故障诊断方法、车辆和存储介质。

背景技术

在柴油机电控燃油系统中，比例电磁阀是控制燃油系统压力的主要单元，通过PWM信号驱动比例电磁阀阀芯运动改变开度，来控制供油量，从而实现燃油系统所需的工作压力。发动机由于燃油中杂质的存在，导致其阀芯的运动特性变化，出现卡滞或卡死，使得燃油系统无法正常工作，整车表现为下坡熄火、加速无力等故障模式。

公开号为CN109541349A的专利提供了一种比例电磁阀的在线性能检测装置，通过控制器向比例电磁阀驱动电路输出脉冲驱动信号(图1中a1)，驱动电路输出比例电磁阀的驱动电流(图1中a2)，实现去程的运动特性的测量，并通过判断驱动电流曲线的拐点实现比例电磁阀在线故障诊断。但是由于其是采用脉冲驱动信号驱动比例电磁阀，因此仅能测得比例电磁阀阀芯去程的驱动电流信号；同时阀芯在去程时受到的力较大(驱动电磁力和弹簧力的共同作用)，而卡滞力较小，驱动电流对卡滞力的敏感度较低，因此，对卡滞故障会存在误判的风险。

因此，亟待提供一种比例电磁阀在线故障诊断方法、车辆和存储介质。

发明内容

本发明提供一种比例电磁阀在线故障诊断方法、车辆和存储介质，用于对比例电磁阀卡滞故障进行准确诊断。

第一方面，本发明实施例提供了一种比例电磁阀在线故障诊断方法，包括如下步骤：

用设计的周期变化的电压信号驱动比例电磁阀，获得所述比例电磁阀的阀芯去程和回程的驱动电流曲线；

判断所述比例电磁阀的驱动电流曲线是否存在上升沿拐点，以及是否存在下降沿拐点；

若所述比例电磁阀的驱动电流曲线的上升沿和下降沿均有拐点，则判断当前所述比例电磁阀的阀芯卡滞。

在上述技术方案的基础上，若所述比例电磁阀的驱动电流曲线的上升沿和下降沿均无拐点，则判定当前所述比例电磁阀的阀芯卡死；

若所述比例电磁阀的驱动电流曲线的上升沿有拐点、下降沿无拐点，则判断当前所述比例电磁阀能够正常工作。

在上述技术方案的基础上，所述上升沿拐点是指所述比例电磁阀的驱动电流曲线在上升沿存在一个平缓段后突然上升的拐点；所述下降沿拐点是指所述比例电磁阀的驱动电流曲线在下降沿存在一个下降段后突然平缓的拐点。

在上述技术方案的基础上，所述比例电磁阀的电压驱动信号采用正弦波。

在上述技术方案的基础上，所述比例电磁阀的电压驱动信号采用三角波。

在上述技术方案的基础上，所述比例电磁阀的电压驱动信号采用方波。

在上述技术方案的基础上，所述电压驱动信号的最大值的区间为[6V,30V]。

在上述技术方案的基础上，所述电压驱动信号的最小值的区间为(0V,5V]。

在上述技术方案的基础上，所述电压驱动信号的频率区间[20HZ，100HZ]。

第二方面，本发明实施例提供了一种车辆，所述车辆包括：

一个或多个处理器；

存储器，用于存储一个或多个程序；

当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现上述任一方案所述的比例电磁阀在线故障诊断方法。

第三方面，本发明实施例提供了一种计算机可读储存介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述任一方案所述的比例电磁阀在线故障诊断方法。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明提供的比例电磁阀在线故障诊断方法，采用设计的周期变化的电压驱动信号，实现在线测量比例电磁阀阀芯去程及回程的驱动电流曲线，从而对比例电磁阀故障进行在线诊断；本发明充分利用阀芯回程仅受到弹簧力作用(作用力小)，驱动电流对卡滞力的敏感度较高的特点，能够更准确地诊断卡滞故障，有利于进一步降低比例电磁阀故障误判率，从而提升维修效率、减少成本。

附图说明

图1是现有技术中比例电磁阀的驱动电流示意图；

图2是本发明实施例一中比例电磁阀的驱动电流与阀芯位移对应图；

图3是本发明实施例一中一种电压驱动信号的示意图；

图4是本发明实施例一中另一种电压驱动信号的示意图；

图5是本发明实施例一中又一种电压驱动信号的示意图；

图6是本发明实施例一中比例电磁阀阀芯的电感-位移特性图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

实施例一

本实施例在于提供一种比例电磁阀在线故障诊断方法，具体包括如下步骤：

用设计的周期变化的电压信号驱动比例电磁阀，获得比例电磁阀的阀芯去程和回程的驱动电流曲线；

判断比例电磁阀的驱动电流曲线是否存在上升沿拐点，以及是否存在下降沿拐点；

若比例电磁阀的驱动电流曲线的上升沿和下降沿均有拐点，则判断当前比例电磁阀的阀芯卡滞。

进一步，若比例电磁阀的驱动电流曲线的上升沿和下降沿均无拐点，则判定当前比例电磁阀的阀芯卡死；

若比例电磁阀的驱动电流曲线的上升沿有拐点、下降沿无拐点，则判断当前比例电磁阀能够正常工作。

本实施例提供的比例电磁阀在线故障诊断方法，采用设计的周期变化的电压驱动信号，实现在线测量比例电磁阀阀芯去程和回程时的驱动电流曲线，从而对比例电磁阀卡死、卡滞故障进行在线诊断；本实施例充分利用阀芯回程仅受到弹簧力作用(作用力小)，驱动电流对卡滞力的敏感度较高的特点，能够更准确的判断卡滞故障，有利于进一步降低比例电磁阀故障误判率，从而提升维修效率、减少成本。

本实施例中，比例电磁阀阀芯的动态响应特性通过驱动电流曲线来体现，而驱动电流曲线通过向比例电磁阀施加电压驱动信号获得。其中，电压驱动信号采用设计的周期性变化，目的是为了既实现对比例电磁阀去程的阀芯动态响应的测试，又实现对比例电磁阀回程的阀芯动态响应的测试。比例电磁阀阀芯的去程，即比例电磁阀阀芯在驱动电磁力的作用下，克服弹簧预紧力，由初始位置向最大位移位置运动；比例电磁阀阀芯的回程，即驱动电磁力接近于零，比例电磁阀阀芯在弹簧力的作用下，由最大位移位置向初始位置运动。在比例电磁阀的回程，阀芯只受弹簧力这一较小的作用力，因此驱动电流对卡滞力的敏感度较高，能够准确判断处是否发生卡滞故障。

进一步，参考图2，上述的驱动电流曲线的上升沿，即驱动电流曲线的斜率大于零；上述的驱动电流曲线的下降沿，即驱动电流曲线的斜率小于零。上述的驱动电流曲线的上升沿拐点，即比例电磁阀的驱动电流曲线在上升沿存在一个平缓段后突然上升的拐点；上述的驱动电流曲线的下降沿拐点，即比例电磁阀的驱动电流曲线在下降沿存在一个下降段后突然平缓的拐点。

本实施例中，如图3所示，电压驱动信号采用周期变化的正弦波，且正弦波的最大值的区间为[6V,30V],最小值的区间为(0V,5V]，频率的区间[20HZ，100HZ]。

在其他实施例中，如图4所示，电压驱动信号采用周期变化的三角波，且三角波的最大值的区间为[6V,30V],最小值的区间为(0V,5V]，频率的区间[20HZ，100HZ]。

在另一些实施例中，如图5所示，电压驱动信号采用周期变化的方波，且方波的最大值的区间为[6V,30V],最小值的区间为(0V,5V]，频率的区间[20HZ，100HZ]。

通过给回程施加较小的电压信号，既能够实现阀芯回程动态响应的测量，还能够减少其对阀芯回程运动状态的影响，进而使得比例电磁阀的阀芯运动状态更加接近真实运动状态，提高卡滞故障的诊断准确性。

参考图6，比例电磁阀作为电磁元件，在工作过程中，其电感随着阀芯的位移即运动而变化，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；或阀芯存在卡死、卡滞及运动速度发生变化，比例电磁阀的电感发生变化，从而造成其驱动电流变化趋势的剧烈变化。图2展示了阀芯位移曲线c2与阀芯驱动电流曲线b2的对应图，如果给比例电磁阀施加正弦波，随着驱动电流值的增加，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，反应在驱动电流曲线上即存在一个平缓段，如图2的b21所示；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，驱动电流曲线将出现一个明显上升的拐点，如图2中的b22所示，该拐点理论上应与阀芯最大位移时刻吻合。如果比例电磁阀阀芯卡死，则不出现拐点b22。随着驱动电流值的减小，比例电磁阀的电感随着阀芯的运动而减小，驱动电流的变化斜率不变。如果比例电磁阀阀芯卡滞，如图2中c21处所示，阀芯位移变化缓慢或者不变，此时比例电磁阀电感也变化缓慢或不变，驱动电流的变化斜率变小，反映在驱动电流曲线上即存在一个平缓段，如图2中b23所示，该拐点与阀芯回程出现卡滞的时刻吻合，如果比例阀阀芯卡死，则不存在拐点b23。如果比例电磁阀阀芯运动正常，也不存在拐点b23。

本实施例的优点在于：通过该比例电磁阀在线故障诊断方法，采用设计的周期变化的电压驱动信号，该信号向比例电磁阀驱动电路输出，比例电磁阀驱动电路收到电压驱动信号后，输出比例电磁阀的驱动电流，驱动电流曲线能够反映比例电磁阀阀芯去程、回程的运动特性；然后再将驱动电流曲线的上升沿拐点和下降沿拐点作为故障诊断的依据,进而更准确地诊断出卡滞故障，有利于进一步降低比例电磁阀故障误判率，从而提升维修效率、减少成本。

实施例二

本发明实施例二还在于提供一种车辆，车辆的组件可以包括但不限于：车辆本体、一个或者多个处理器，存储器，连接不同系统组件(包括存储器和处理器)的总线。

存储器作为一种计算机可读存储介质，可用于存储软件程序、计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的比例电磁阀在线故障诊断方法对应的程序指令。处理器通过运行存储在存储器中的软件程序、指令以及模块，从而执行车辆的各种功能应用以及数据处理，即实现上述的比例电磁阀在线故障诊断方法。

存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据终端的使用所创建的数据等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实例中，存储器可进一步包括相对于处理器远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至车辆。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

实施例三

本发明实施例三还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现一种比例电磁阀在线故障诊断方法，该比例电磁阀在线故障诊断方法包括：

用设计的周期变化的电压信号驱动比例电磁阀，获得所述比例电磁阀的阀芯去程和回程的驱动电流曲线；

判断所述比例电磁阀的驱动电流曲线是否存在上升沿拐点，以及是否存在下降沿拐点；

若所述比例电磁阀的驱动电流曲线的上升沿和下降沿均有拐点，则判断当前所述比例电磁阀的阀芯卡滞。

当然,本发明实施例所提供的一种计算机可读存储介质,其计算机可执行指令不限于如上所述的方法操作,还可以执行本发明任意实施例所提供的比例电磁阀在线故障诊断方法中的相关操作.

通过以上关于实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，本发明可借助软件及必需的通用硬件来实现，当然也可以通过硬件实现，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如计算机的软盘、只读存储器(Read-Only Memory,ROM)、随机存取存储器(RandomAccess Memory,RAM)、闪存(FLASH)、硬盘或光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

上述实施例中，所包括的各个单元和模块只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种比例电磁阀在线故障诊断方法，其特征在于，包括如下步骤：

利用设计的周期变化的电压信号驱动比例电磁阀，获得所述比例电磁阀的阀芯去程和回程的驱动电流曲线；

判断所述比例电磁阀的驱动电流曲线是否存在上升沿拐点，以及是否存在下降沿拐点；

若所述比例电磁阀的驱动电流曲线的上升沿和下降沿均有拐点，则判断当前所述比例电磁阀的阀芯卡滞。

2.根据权利要求1所述的比例电磁阀在线故障诊断方法，其特征在于，若所述比例电磁阀的驱动电流曲线的上升沿和下降沿均无拐点，则判定当前所述比例电磁阀的阀芯卡死；

若所述比例电磁阀的驱动电流曲线的上升沿有拐点、下降沿无拐点，则判断当前所述比例电磁阀能够正常工作。

3.根据权利要求1或2所述的比例电磁阀在线故障诊断方法，其特征在于，所述上升沿拐点是指所述比例电磁阀的驱动电流曲线在上升沿存在一个平缓段后突然上升的拐点；所述下降沿拐点是指所述比例电磁阀的驱动电流曲线在下降沿存在一个下降段后突然平缓的拐点。

4.根据权利要求1所述的比例电磁阀在线故障诊断方法，其特征在于，所述比例电磁阀的电压驱动信号采用正弦波。

5.根据权利要求1所述的比例电磁阀在线故障诊断方法，其特征在于，所述比例电磁阀的电压驱动信号采用三角波。

6.根据权利要求1所述的比例电磁阀在线故障诊断方法，其特征在于，所述比例电磁阀的电压驱动信号采用方波。

7.根据权利要求4-6任一项所述的比例电磁阀在线故障诊断方法，其特征在于，所述电压驱动信号的最大值的区间为[6V,30V]。

8.根据权利要求4-6任一项所述的比例电磁阀在线故障诊断方法，其特征在于，所述电压驱动信号的最小值的区间为(0V,5V]。

9.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括：

一个或多个处理器；

存储器，用于存储一个或多个程序；

当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1-8中任一所述的比例电磁阀在线故障诊断方法。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-8中任一所述的比例电磁阀在线故障诊断方法。

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