CN117230403B - 一种用于共轨喷油器加工的渗碳热处理控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及控制系统技术领域，具体公开了一种用于共轨喷油器加工的渗碳热处理控制系统，包括热处理终端，所述热处理终端设有送出执行控制端和渗碳余热供热端，热处理终端设置有回返处理热源控制端和回返控制集成测试端，回返控制集成测试端中设有分选驱动端、回返监测识别端；独立回返端控制单元根据热需求参数控制渗碳余热供热端中各腔道余热回返量，并在渗碳余热供热端单腔道余热回返量到达供给量后，通过独立回返端控制单元将完成供热的单腔道封闭，同时独立回返端控制单元将已完成腔道中的供能功率提供于未完成腔道使用，进而可依据各个独立喷油器渗碳完成度实现热需求量及需求时长的控制。

Description

一种用于共轨喷油器加工的渗碳热处理控制系统

技术领域

本发明涉及控制系统技术领域，特别涉及一种用于共轨喷油器加工的渗碳热处理控制系统。

背景技术

为确保共轨喷油器具有足够的硬度，需通过渗碳工艺对其热处理，相较于常规渗碳处理工件，共轨喷油器因用于柴油喷油量的控制，其孔腔内外渗碳深度均需要精确化处理，确保其深度为0.4mm~0.9mm，硬度不低于57HRC，其孔腔密封端面的渗碳深度允许不小于0.25mm，其硬度不低于54HRC；常规渗碳热处理工艺通常是将单批次共轨喷油器送入炉体内，经燃料燃烧提供炉腔内升温供热，该种热处理方式虽然效率高，但受制于炉内热量分布位置以及喷油器孔腔内与热源反应面的偏差，同批喷油器渗碳处理后容易产生误差。而为避免已完成渗碳处理的喷油器继续受热，造成其外周渗碳深度的明显增高，需将已完成的喷油器独立取出后，将完成度不足的喷油器返工。尤其是相较于常规的平面工件，为满足喷油器孔腔内的渗碳处理精度，往往需要多次返工调试，直至符合其孔腔所需渗碳深度，因此为节省返工产生的额外耗能，通常是回返前序的热处理余热实现返工。

由于炉体内单腔升温方式，无法依据各个独立喷油器渗碳完成度实现热需求量及需求时长的针对性控制，其渗碳局部面易出现延时状况，耗能额外增加。同时因收集的余热量回返于炉体时一次性需求量较大，余热不足以支持当前单批次喷油器的返工处理。为此，我们提出一种用于共轨喷油器加工的渗碳热处理控制系统。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种用于共轨喷油器加工的渗碳热处理控制系统。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种用于共轨喷油器加工的渗碳热处理控制系统，包括热处理终端，所述热处理终端设有送出执行控制端和渗碳余热供热端，所述热处理终端设置有回返处理热源控制端和回返控制集成测试端，所述回返控制集成测试端中设有分选驱动端、回返监测识别端以及回返测试处理端，所述回返测试处理端用于实时测出喷油器渗碳完成度，所述回返监测识别端通过监测所述回返测试处理端回馈的渗碳反应合格信号，确定工件回返量，并向所述回返处理热源控制端发送工件回返量及回返工件的对应序号。

回返处理热源控制端，所述回返处理热源控制端包括余热集收控制单元、对点信号接收单元、回返通道分析单元、独立回返端控制单元、回返预热量控制单元和控制量分析处理单元，所述回返监测识别端通过所述对点信号接收单元将工件回返序号发送至所述回返通道分析单元，经所述回返通道分析单元获取所述渗碳余热供热端中对应回返工件序号的处理腔道后，通过所述余热集收控制单元向所述渗碳余热供热端对应腔道内发送余热回返启动信号，使所述回返预热量控制单元控制所述渗碳余热供热端对应腔道预热，所述控制量分析处理单元预热时同步启动，用于生成所述渗碳余热供热端各腔道的独立热需求参数，所述独立回返端控制单元依据独立热需求参数控制所述渗碳余热供热端对应腔道所需的余热回返量。

本发明进一步的改进在于，所述回返测试处理端包括回返件驱控单元、反旋控制单元、脱模控制单元、多孔圆角渗碳接面测试端和外周渗碳接面测试端，所述脱模控制单元、多孔圆角渗碳接面测试端、外周渗碳接面测试端和光点区分信号控制单元均安装于所述反旋控制单元内侧，所述多孔圆角渗碳接面测试端和所述外周渗碳接面测试端用于测试喷油器渗碳结果，并通过所述光点区分信号控制单元将所述多孔圆角渗碳接面测试端和所述外周渗碳接面测试端测试结果反馈，所述脱模控制单元依据所述光点区分信号控制单元反馈的测试结果解除对喷油嘴的固定，所述反旋控制单元依据所述光点区分信号控制单元反馈的测试结果向所述回返件驱控单元发送翻转控制命令，通过所述回返件驱控单元内侧工件翻转状态区分测试结果。

本发明进一步的改进在于，所述分选驱动端设有核准启动控制端，所述核准启动控制端依据所述光点区分信号控制单元反馈的测试结果向所述分选驱动端发送控制命令，进而通过所述分选驱动端驱动回返监测识别端进行测试结果的二次核准。

本发明进一步的改进在于，所述回返监测识别端包括反馈结果接收单元、夹持端控制单元和数据统计模块，所述反馈结果接收单元安装于所述分选驱动端的一端，所述夹持端控制单元和所述数据统计模块均设置于所述反馈结果接收单元内侧，所述反馈结果接收单元用于接收所述光点区分信号控制单元反馈的测试结果，并向所述夹持端控制单元发送控制命令，使所述夹持端控制单元固定非合规渗碳工件，所述数据统计模块用于将所述夹持端控制单元固定的非合规渗碳工件排序后发送至所述对点信号接收单元。

本发明进一步的改进在于，一种用于共轨喷油器加工的渗碳热处理控制系统的使用方法，包括以下步骤：

步骤S1、多孔圆角渗碳接面测试端和外周渗碳接面测试端测得工件渗碳完成度后，通过光点区分信号控制单元将测试结果反馈，回返件驱控单元依据反馈结果将非合规渗碳工件翻转；

步骤S2、分选驱动端驱控回返监测识别端到达非合规渗碳工件所处位置，通过反馈结果接收单元获取光点区分信号控制单元的反馈信号并核准非合规渗碳工件数量，并经数据统计模块将非合规渗碳工件排序向对点信号接收单元发送；

步骤S3、对点信号接收单元将工件回返序号发送至回返通道分析单元，通过回返通道分析单元分析后，获取渗碳余热供热端中对应回返工件序号的处理腔道，并经余热集收控制单元向对应腔道内发送余热回返启动信号，使回返预热量控制单元控制渗碳余热供热端中对应工件序号的独立腔道开始预热；

步骤S4、控制量分析处理单元预热时同步启动，依据测试数据分析获取各序号工件二次返工需求热量，进而生成独立热需求参数，独立回返端控制单元根据热需求参数控制渗碳余热供热端中各腔道余热回返量。

与现有技术相比，本发明通过控制量分析处理单元依据测试数据分析获取各序号工件二次返工需求热量，进而生成独立热需求参数，通过独立回返端控制单元根据热需求参数控制渗碳余热供热端中各腔道余热回返量，并在渗碳余热供热端单腔道余热回返量到达供给量后，通过独立回返端控制单元将完成供热的单腔道封闭，同时独立回返端控制单元将已完成腔道中的供能功率提供于未完成腔道使用，进而可依据各个独立喷油器渗碳完成度实现热需求量及需求时长的针对性控制，确保余热量的精确供给，降低回返加工时的余热能需求量。

附图说明

图1为本发明一种用于共轨喷油器加工的渗碳热处理控制系统的组成图。

图2为本发明一种用于共轨喷油器加工的渗碳热处理控制系统中分选驱动端和回返监测识别端的结构示意图。

图3为本发明一种用于共轨喷油器加工的渗碳热处理控制系统中回返测试处理端的结构示意图。

图4为本发明一种用于共轨喷油器加工的渗碳热处理控制系统中回返处理热源控制端的结构示意图。

图中：1、热处理终端；11、送出执行控制端；12、渗碳余热供热端；2、回返处理热源控制端；21、余热集收控制单元；22、对点信号接收单元；23、回返通道分析单元；24、独立回返端控制单元；25、回返预热量控制单元；26、控制量分析处理单元；3、回返控制集成测试端；4、分选驱动端；41、核准启动控制端；5、回返监测识别端；51、反馈结果接收单元；52、夹持端控制单元；53、数据统计模块；6、回返测试处理端；61、回返件驱控单元；62、反旋控制单元；63、脱模控制单元；64、多孔圆角渗碳接面测试端；65、外周渗碳接面测试端；66、光点区分信号控制单元。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明，其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制，为了更好地说明本发明的具体实施方式，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸，对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的，基于本发明中的具体实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他具体实施方式，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-图4，一种用于共轨喷油器加工的渗碳热处理控制系统，包括热处理终端1，热处理终端1设有送出执行控制端11和渗碳余热供热端12，热处理终端1设置有回返处理热源控制端2和回返控制集成测试端3。回返控制集成测试端3中设有分选驱动端4、回返监测识别端5以及回返测试处理端6。回返测试处理端6用于实时测出喷油器渗碳完成度，回返监测识别端5通过监测回返测试处理端6回馈的渗碳反应合格信号，确定工件回返量，并向回返处理热源控制端2发送工件回返量及回返工件的对应序号。

在本实施例中，回返测试处理端6以及渗碳余热供热端12中的供热腔道均呈矩阵式分布，依据X轴排布方向将回返测试处理端6以及供热腔道对应编辑序号。回返测试处理端6通过设置的多孔圆角渗碳接面测试端64和外周渗碳接面测试端65获取工件渗碳完成度，并通过光点区分信号控制单元66将非合规渗碳工件标记。

回返监测识别端5核准回返测试处理端6标记的非合规渗碳工件后，经反旋控制单元62控制回返件驱控单元61将非合规渗碳工件翻转，使工件头端对准夹持端控制单元52。回返件驱控单元61翻转的同时，脱模控制单元63解除对工件的夹持锁止，夹持端控制单元52将非合规渗碳工件从回返件驱控单元61拆下。之后通过送出执行控制端11控制热处理终端1的传输轨道，将非合规渗碳工件按其原处于回返测试处理端6的顺序位置送入热处理终端1中，使工件到达热处理终端1内部后直接位于其对应序号的渗碳余热供热端12供热腔道位置。

回返处理热源控制端2包括余热集收控制单元21、对点信号接收单元22、回返通道分析单元23、独立回返端控制单元24、回返预热量控制单元25和控制量分析处理单元26。回返监测识别端5通过对点信号接收单元22将工件回返序号发送至回返通道分析单元23，经回返通道分析单元23分析后，获取渗碳余热供热端12中对应回返工件序号的处理腔道。此后，通过余热集收控制单元21向渗碳余热供热端12对应腔道内发送余热回返启动信号，使回返预热量控制单元25控制渗碳余热供热端12对应腔道预热。控制量分析处理单元26预热时同步启动，用于生成渗碳余热供热端12各腔道的独立热需求参数，独立回返端控制单元24依据独立热需求参数控制渗碳余热供热端12对应腔道所需的余热回返量。

在本实施例中，反馈结果接收单元51根据非合规渗碳工件拆卸前所处回返测试处理端6的对应序号，统计非合规渗碳工件数量向回返处理热源控制端2中发送。回返处理热源控制端2中对点信号接收单元22接收到反馈结果接收单元51发送的信号之后，将工件回返序号发送至回返通道分析单元23。回返通道分析单元23分析后，获取渗碳余热供热端12中对应回返工件序号的处理腔道，通过余热集收控制单元21向对应腔道内发送余热回返启动信号，使回返预热量控制单元25控制渗碳余热供热端12中对应工件序号的独立腔道开始预热，通过仅针对于回返工件的小用量供温，降低预热时的需求热量。在预热时，控制量分析处理单元26同步启动，通过控制量分析处理单元26依据多孔圆角渗碳接面测试端64以及外周渗碳接面测试端65的测试数据（测试数据为多孔圆角渗碳接面测试端64和外周渗碳接面测试端65测出的工件外周面渗碳深度及内腔渗碳深度差值），分析获取各序号工件二次返工需求热量，进而生成独立热需求参数。最终通过独立回返端控制单元24根据控制量分析处理单元26分析出的热需求参数，精确控制渗碳余热供热端12中各腔道余热回返量，使渗碳余热供热端12各腔道仅提供对应工件的回返需求量。直至渗碳余热供热端12中各腔道内的供热量达到工件渗碳完成所需量后，独立回返端控制单元24将已完成腔道中的供能截止，并将已截止的供能端提供于未完成腔道使用，加大未完成腔道的供热速度，使其快速到达回返热处理的所需热量。通过依据各个独立喷油器渗碳完成度实现热需求量及需求时长的针对性控制，确保余热量的精确供给，降低回返加工时的余热能需求量。

回返测试处理端6包括回返件驱控单元61、反旋控制单元62、脱模控制单元63、多孔圆角渗碳接面测试端64和外周渗碳接面测试端65。脱模控制单元63、多孔圆角渗碳接面测试端64、外周渗碳接面测试端65和光点区分信号控制单元66均安装于反旋控制单元62内侧。多孔圆角渗碳接面测试端64和外周渗碳接面测试端65用于测试喷油器渗碳结果，并通过光点区分信号控制单元66将多孔圆角渗碳接面测试端64和外周渗碳接面测试端65测试结果反馈。脱模控制单元63依据光点区分信号控制单元66反馈的测试结果解除对喷油嘴的固定，反旋控制单元62依据光点区分信号控制单元66反馈的测试结果向回返件驱控单元61发送翻转控制命令，通过回返件驱控单元61内侧工件翻转状态区分测试结果。

在本实施例中，为了确保渗碳余热供热端12腔道对于各对应工件余热供给时的所需量，本发明通过设置回返测试处理端6对工件渗碳参数测试，用于提供工件当前的渗碳完成深度，进而提供于控制量分析处理单元26分析各腔道对应的热需求量，确保控制时的精确度，确保对热处理终端1加工余热的利用率。

其具体测试流程是，脱模控制单元63将工件固定后，通过多孔圆角渗碳接面测试端64延伸至共轨喷油嘴外表面，外周渗碳接面测试端65按共轨喷油嘴孔腔排布顺序逐个延伸至孔腔内侧。多孔圆角渗碳接面测试端64和外周渗碳接面测试端65基于元素谱线的波长和强度与标准谱线表比较测得其渗碳完成度。通过渗碳完成度提供于控制量分析处理单元26，使控制量分析处理单元26开始分析各腔道对应的热需求量。

而测试后，光点区分信号控制单元66用于反馈测试数据，即非完成渗碳的喷油嘴通过光点区分信号控制单元66发生射线标记。光点区分信号控制单元66标记为非完成渗碳的喷油嘴时，反旋控制单元62和脱模控制单元63均接收到信号，通过反旋控制单元62控制回返件驱控单元61将标记后的非完成渗碳喷油嘴翻转，同时脱模控制单元63将喷油嘴解除固定，使非完成喷油嘴后续通过送出执行控制端11呈原序号排列顺序输送至热处理终端1。

分选驱动端4设有核准启动控制端41，核准启动控制端41依据光点区分信号控制单元66反馈的测试结果向分选驱动端4发送控制命令，进而通过分选驱动端4驱动回返监测识别端5进行测试结果的二次核准。

在本实施例中，光点区分信号控制单元66完成标记后，通过核准启动控制端41向分选驱动端4发送执行控制信号，使分选驱动端4驱动回返监测识别端5到达回返测试处理端6区域，通过回返监测识别端5进行测试结果的二次核准，同时记录待回返喷油嘴当前的排列序号。

回返监测识别端5包括反馈结果接收单元51、夹持端控制单元52和数据统计模块53，反馈结果接收单元51安装于分选驱动端4的一端，夹持端控制单元52和数据统计模块53均设置于反馈结果接收单元51内侧，反馈结果接收单元51用于接收光点区分信号控制单元66反馈的测试结果，并向夹持端控制单元52发送控制命令，使夹持端控制单元52固定非合规渗碳工件，数据统计模块53用于将夹持端控制单元52固定的非合规渗碳工件排序后发送至对点信号接收单元22；

在本实施例中，为确保回返处理热源控制端2控制渗碳余热供热端12腔道对应工件需求供能时的准确度，通过回返监测识别端5对回返测试处理端6测试结果二次核准，其具体步骤如下：

分选驱动端4驱动回返监测识别端5到达回返测试处理端6区域后，反馈结果接收单元51获取光点区分信号控制单元66的反馈信号，核准并记录非合规渗碳工件数量是否与光点区分信号控制单元66独立发送的反馈信号统一。进而在统一后，通过数据统计模块53将非合规渗碳工件排序及数量数据向对点信号接收单元22发送，进而使回返通道分析单元23依据对点信号接收单元22接收排序及数量控制启动非合规渗碳工件对应的渗碳余热供热端12腔道，确保对供热量控制的精确性。

本发明的使用方法为：多孔圆角渗碳接面测试端64和外周渗碳接面测试端65测得工件渗碳完成度后，通过所述光点区分信号控制单元66将测试结果反馈。通过反馈结果接收单元51获取光点区分信号控制单元66的反馈信号并核准非合规渗碳工件数量，并经数据统计模块53将非合规渗碳工件排序向对点信号接收单元22发送。对点信号接收单元22将工件回返序号发送至回返通道分析单元23，通过回返通道分析单元23分析后，获取渗碳余热供热端12中对应回返工件序号的处理腔道，并经余热集收控制单元21向对应腔道内发送余热回返启动信号，使回返预热量控制单元25控制渗碳余热供热端12中对应工件序号的独立腔道开始预热。预热时，控制量分析处理单元26同步启动，依据测试数据分析获取各序号工件二次返工需求热量，进而生成独立热需求参数，独立回返端控制单元24根据热需求参数控制渗碳余热供热端12中各腔道余热回返量。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (2)

1.一种用于共轨喷油器加工的渗碳热处理控制系统，包括热处理终端（1），所述热处理终端（1）设有送出执行控制端（11）和渗碳余热供热端（12），其特征在于，所述热处理终端（1）设置有回返处理热源控制端（2）和回返控制集成测试端（3），所述回返控制集成测试端（3）中设有分选驱动端（4）、回返监测识别端（5）以及回返测试处理端（6），所述回返测试处理端（6）用于实时测出喷油器渗碳完成度，所述回返监测识别端（5）通过监测所述回返测试处理端（6）回馈的渗碳反应合格信号，确定工件回返量，并向所述回返处理热源控制端（2）发送工件回返量及回返工件的对应序号；

所述回返处理热源控制端（2）包括余热集收控制单元（21）、对点信号接收单元（22）、回返通道分析单元（23）、独立回返端控制单元（24）、回返预热量控制单元（25）和控制量分析处理单元（26），所述回返监测识别端（5）通过所述对点信号接收单元（22）将工件回返序号发送至所述回返通道分析单元（23），经所述回返通道分析单元（23）获取所述渗碳余热供热端（12）中对应回返工件序号的处理腔道后，通过所述余热集收控制单元（21）向所述渗碳余热供热端（12）对应腔道内发送余热回返启动信号，使所述回返预热量控制单元（25）控制所述渗碳余热供热端（12）对应腔道预热，所述控制量分析处理单元（26）预热时同步启动，用于生成所述渗碳余热供热端（12）各腔道的独立热需求参数，所述独立回返端控制单元（24）依据独立热需求参数控制所述渗碳余热供热端（12）对应腔道所需的余热回返量；

所述回返测试处理端（6）包括回返件驱控单元（61）、反旋控制单元（62）、脱模控制单元（63）、多孔圆角渗碳接面测试端（64）和外周渗碳接面测试端（65），所述脱模控制单元（63）、多孔圆角渗碳接面测试端（64）、外周渗碳接面测试端（65）和光点区分信号控制单元（66）均安装于所述反旋控制单元（62）内侧，所述多孔圆角渗碳接面测试端（64）和所述外周渗碳接面测试端（65）用于测试喷油器渗碳结果，并通过所述光点区分信号控制单元（66）将所述多孔圆角渗碳接面测试端（64）和所述外周渗碳接面测试端（65）测试结果反馈，所述脱模控制单元（63）依据所述光点区分信号控制单元（66）反馈的测试结果解除对喷油嘴的固定，所述反旋控制单元（62）依据所述光点区分信号控制单元（66）反馈的测试结果向所述回返件驱控单元（61）发送翻转控制命令，通过所述回返件驱控单元（61）内侧工件翻转状态区分测试结果；

所述分选驱动端（4）设有核准启动控制端（41），所述核准启动控制端（41）依据所述光点区分信号控制单元（66）反馈的测试结果向所述分选驱动端（4）发送控制命令，进而通过所述分选驱动端（4）驱动回返监测识别端（5）进行测试结果的二次核准；所述回返监测识别端（5）包括反馈结果接收单元（51）、夹持端控制单元（52）和数据统计模块（53），所述反馈结果接收单元（51）安装于所述分选驱动端（4）的一端，所述夹持端控制单元（52）和所述数据统计模块（53）均设置于所述反馈结果接收单元（51）内侧，所述反馈结果接收单元（51）用于接收所述光点区分信号控制单元（66）反馈的测试结果，并向所述夹持端控制单元（52）发送控制命令，使所述夹持端控制单元（52）固定非合规渗碳工件，所述数据统计模块（53）用于将所述夹持端控制单元（52）固定的非合规渗碳工件排序后发送至所述对点信号接收单元（22）。

2.根据权利要求1所述的一种用于共轨喷油器加工的渗碳热处理控制系统的使用步骤，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1、多孔圆角渗碳接面测试端（64）和外周渗碳接面测试端（65）测得工件渗碳完成度后，通过光点区分信号控制单元（66）将测试结果反馈，回返件驱控单元（61）依据反馈结果将非合规渗碳工件翻转；

步骤S2、分选驱动端（4）驱控回返监测识别端（5）到达非合规渗碳工件所处位置，通过反馈结果接收单元（51）获取光点区分信号控制单元（66）的反馈信号并核准非合规渗碳工件数量，并经数据统计模块（53）将非合规渗碳工件排序向对点信号接收单元（22）发送；

步骤S3、对点信号接收单元（22）将工件回返序号发送至回返通道分析单元（23），通过回返通道分析单元（23）分析后，获取渗碳余热供热端（12）中对应回返工件序号的处理腔道，并经余热集收控制单元（21）向对应腔道内发送余热回返启动信号，使回返预热量控制单元（25）控制渗碳余热供热端（12）中对应工件序号的独立腔道开始预热；

步骤S4、控制量分析处理单元（26）预热时同步启动，依据测试数据分析获取各序号工件二次返工需求热量，进而生成独立热需求参数，独立回返端控制单元（24）根据热需求参数控制渗碳余热供热端（12）中各腔道余热回返量。