基于气压检测的燃气喷射阀检测方法及检测设备与流程

本发明涉及喷射阀测试领域，具体涉及一种基于气压检测的燃气喷射阀检测方法及检测设备。

背景技术：

随着经济的发展，社会的进步，私家车日益普及，但同时也因为汽车尾气排放对城市造成了重大污染。而天燃气作为一种清洁能源，在排放性、安全性和经济性上相较于汽油、柴油都有较大的优势，所以现阶段以天然气为能源的汽车逐渐在市场普及，燃气喷射阀是天然气汽车系统中的一个关键部件，它的作用是根据ECU(电子控制单元，又称行车电脑)发出的控制信号，通过控制电磁阀的开启和关断时间，使管路中的燃气以最佳的喷气定时、喷气量和喷气率喷入汽车发动机中，以获得最佳的动力和最大限度减少污染气体排放。因此，在生产燃气喷射阀时，必须准确测试燃气喷射阀的开启时间和关断时间，能否准确获取燃气喷射阀的开启时间和关断时间直接关系到燃气喷射阀在使用过程中的性能优劣。

现有技术中，各个汽车零配件生产厂家在对燃气喷射阀开启时间和关断时间进行检测时，是通过在燃气喷射阀后端出气口安装一个有一定容积的容器，通过测量容器内部气体变化来获得燃气喷射阀的开启时间和关断时间，但是这样的检测方法由于会因为容器的存在让气体变化出现延迟，测试误差大，造成燃气喷射阀在使用过程中一致性差，即用户掌握或得知的燃气喷射阀的相关时间参数与燃气喷射阀的实际动作时间参数不一致，造成ECU发出的控制信号不够精确，从而导致燃气不能以最佳的喷气定时、喷气量和喷气率喷入汽车发动机中，致使汽车不能获得最佳的动力，也不能最大限度减少污染气体排放。

技术实现要素：

有鉴于此，本申请提供一种基于气压检测的燃气喷射阀检测方法及检测设备，其通过直接检测燃气喷射阀后端气管口排放的气体压力变化情况，从而使检测得到相关时间参数更加精确。本发明通过以下技术方案实现：

基于气压检测的燃气喷射阀检测方法，包括：

步骤S1：给燃气喷射阀一个开启命令；

步骤S2：采集燃气喷射阀后端气管口排放的气体压力值；

步骤S3：待燃气喷射阀完全打开一段时间后，给燃气喷射阀一个关闭命令；

步骤S4：继续采集燃气喷射阀后端气管口排放的气体压力值；

步骤S5：对所述气体压力值进行处理得到所述气体压力值随时间的变化情况；

步骤S6：根据气体压力值随时间的变化情况获取燃气喷射阀的开启时间和关断时间。

进一步地，所述步骤S5具体包括：

步骤S501：将采集到的气体压力值用二维波形图表示，其中，纵坐标表示气体压力值，横坐标表示时间；

步骤S502：设定一个气压阙值，当所述气体压力值大于所述气压阙值时，判定所述燃气喷射阀为开启状态，当所述气体压力值小于所述气压阙值时，判定所述燃气喷射阀为关断状态。

进一步地，还包括步骤S7：将获取的燃气喷射阀的开启时间和关断时间传送给服务端。

基于气压检测的燃气喷射阀检测设备，包括：

燃气喷射阀驱动模块：用于驱动燃气喷射阀开启和关断；

压力采集模块：用于采集燃气喷射阀后端气管口排放的气体压力并将气体压力值传送给控制器模块；

控制器模块：用于处理接收到的气体压力值并根据气体压力值随时间的变化获取燃气喷射阀的开启时间和关断时间。

进一步地，还包括与控制器模块连接的服务端。

进一步地，所述服务端为PC界面或上位机或远程服务器。

进一步地，所述燃气喷射阀驱动模块的电路结构包括：

燃气喷射阀线圈：一端作为所述燃气喷射阀驱动模块的电路输入端；

低位开关：包括第一端子、第二端子和第三端子，第一端子连接有低位驱动电源，第二端子与燃气喷射阀线圈相对作为所述燃气喷射阀驱动模块的电路输入端的另一端连接，第三端子接地；

高位开关：包括第四端子、第五端子和第六端子，第四端子通过第一二极管与低位开关的第二端子连接，第五端子连接有外接电源，第六端子通过依次连接的第一电阻和三极管接地，其中，所述第二极管的正极与低位开关的第二端子连接，负极与高位开关的第四端子连接，所述三极管的发射极接地，集电极通过第一电阻与高位开关的第六端子连接，基集通过第二电阻与一个高位驱动电源连接；

续流器：包括并联的第二二极管和第三电阻，并联后的一端与第一二极管的负极连接，另一端与高位开关的第六端子连接，其中，第二二极管的负极与第一二极管的负极连接。

进一步的，所述低位开关包括第一MOS管和第三二极管，所述第一MOS管的栅极为第一端子，漏极为第二端子，源极为第三端子，所述第三二极管的正极与所述第一MOS管的源极连接，负极与所述第一MOS管的漏极连接。

进一步地，所述高位开关包括第二MOS管和第四二极管，所述第二MOS管的栅极为第六端子，漏极为第五端子，源极为第四端子，所述第四二极管的正极与所述第二MOS管的漏极连接，负极与所述第二MOS管的源极连接。

本申请通过直接测试燃气喷射阀后端气管口排放的气体压力，并通过分析气体压力的变化情况来得到燃气喷射阀的开启时间和关断时间，这种方式不需要在燃气喷射阀后端气管口额外安装容器，从而避免了容器带来的气体压力变化延迟，因此，本发明可以使检测到的燃气喷射阀的开启时间和关断时间更加精确。

附图说明

图1为本发明提供的方法流程图。

图2为气体压力值的二维波形图。

图3为本发明提供的设备结构框图。

图4为喷射阀驱动模块的电路结构图。

附图标记：F—燃气喷射阀线圈，Q1—低位开关，Q2—高位开关，M1—第一MOS管，M2—第二MOS管，D1—第一二极管，D2—第二二极管，D3—第三二极管，D4—第四二极管，R1—第一电阻，R2—第二电阻，R3—第三电阻，a—第一端子，b—第二端子，c—第三端子，d—第四端子，e—第五端子，f—第六端子，p1—燃气喷射阀的喷嘴未开启前后端气管口的气体压力值，p2—气压阙值，p3—燃气喷射阀的喷嘴开启后后端气管口的气体压力稳定后的值，p4—燃气喷射阀得到关断命令后的后端气管口的气体压力的最低值，p5—燃气喷射阀的喷嘴关断后后端气管口的气体压力稳定后的值，t1—p1开始上升对应的时间，t2—气体压力上升阶段p2对应的时间，t3—p3开始下降对应的时间，t4—气体压力下降阶段p2对应的时间。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

实施例1

如图1所示，本实施例提供一种基于气压检测的燃气喷射阀检测方法，包括：

步骤S1：给燃气喷射阀一个开启命令；

步骤S2：采集燃气喷射阀后端气管口排放的气体压力值；

步骤S3：待燃气喷射阀完全打开一段时间后，给燃气喷射阀一个关闭命令；

步骤S4：继续采集燃气喷射阀后端气管口排放的气体压力值；

步骤S5：对所述气体压力值进行处理得到所述气体压力值随时间的变化情况；

步骤S6：根据气体压力值随时间的变化情况获取燃气喷射阀的开启时间和关断时间。

其中，步骤S5具体包括：

步骤S501：将采集到的气体压力值用二维波形图表示，其中，纵坐标表示气体压力值，横坐标表示时间；

步骤S502：设定一个气压阙值，当所述气体压力值大于所述气压阙值时，判定所述燃气喷射阀为开启状态，当所述气体压力值小于所述气压阙值时，判定所述燃气喷射阀为关断状态。

为了以更加直观的形式方便操作人员记录测试结果，本实施例还可以包括步骤S7：将获取的燃气喷射阀的开启时间和关断时间传送给服务端，服务端可以是PC操作界面，PC操作界面可以按照操作人员的指令设置燃气喷射阀的工作参数和喷射阀前端管道通入的气体压力，方便在不同工作状态下对燃气喷射阀技术指标进行测试。

本实施例中，燃气喷射阀的开启时间是指燃气喷射阀得到开启命令到燃气喷射阀进入开启状态的响应时间，燃气喷射阀的关断时间使指燃气喷射阀在开启状态中从得到关断命令到燃气喷射阀进入关断状态的响应时间，燃气喷射阀的一个喷射脉宽对应的时间T是指燃气喷射阀从得到开启命令到得到关断命令所用的时间，在检测前，一个喷射脉宽对应的时间T是预先设置好的，是已知值，如图2所示，纵坐标表示气体压力值，横坐标表示时间刻度，原点对应的是燃气喷射阀得到开启命令时的时间和对应的燃气喷射阀后端气管口气体压力值，p1表示燃气喷射阀的喷嘴未开启前后端气管口的气体压力值，该值近似大气压，p2表示设定的气压阙值，p3表示燃气喷射阀的喷嘴开启后后端气管口的气体压力稳定后的值，p4表示燃气喷射阀得到关断命令后的后端气管口的气体压力的最低值，p5表示燃气喷射阀的喷嘴关断后后端气管口的气体压力稳定后的值，p5与p1相近或相等，在检测时，由于气压延迟，当燃气喷射阀得到开启命令后，燃气喷射阀后端气管口的气压不会马上升高，图2中的t1对应的是开启延迟时间，t2对应的时间为开启时间，t4-T对应的时间为关断时间。

具体实施时，可以只检测燃气喷射阀的开启时间、也可以只检测燃气喷射阀的关断时间，用户可以根据实际情况决定如何操作。

实施例2

如图3所示，本实施例提供一种基于气压检测的燃气喷射阀检测设备，该设备可以通过实施例1提供的检测方法检测燃气喷射阀的开启时间和关断时间，包括：

燃气喷射阀驱动模块：用于驱动燃气喷射阀开启和关断；

压力采集模块：用于采集燃气喷射阀后端气管口排放的气体压力并将气体压力值传送给控制器模块；

控制器模块：用于处理接收到的气体压力值并根据气体压力值随时间的变化获取燃气喷射阀的开启时间和关断时间。

为了对检测数据进行管理和控制，本实施例还可以包括与控制器模块连接的服务端，其中，服务端可以为上位机，也可以为通过CAN总线与控制器模块连接的PC界面，还可以为通过无线通信模块与控制器模块连接的远程服务器。

如图4所示，为了使本实施例的结构更加清楚，下面给出燃气喷射阀驱动模块的电路结构，该电路包括：

燃气喷射阀线圈F：一端作为所述燃气喷射阀驱动模块的电路输入端；

低位开关Q1：包括第一端子a、第二端子b和第三端子c，第一端子a连接有低位驱动电源，第二端子b与燃气喷射阀线圈F相对作为所述燃气喷射阀驱动模块的电路输入端的另一端连接，第三端子c接地；

高位开关Q2：包括第四端子d、第五端子e和第六端子f，第四端子d通过第一二极管D1与低位开关Q1的第二端子b连接，第五端子e连接有外接电源，第六端子f通过依次连接的第一电阻R1和三极管T接地，其中，所述第一二极管D1的正极与低位开关Q1的第二端子b连接，负极与高位开关Q2的第四端子d连接，所述三极管T的发射极接地，集电极通过第一电阻R1与高位开关Q2的第六端子f连接，基集通过第二电阻R2与一个高位驱动电源连接；

续流器：包括并联的第二二极管D2和第三电阻R3，并联后的一端与第一二极管D1的负极连接，另一端与高位开关Q2的第六端子f连接，其中，第二二极管D2的负极与第一二极管D1的负极连接。

具体地，低位开关包括第一MOS管M1和第三二极管D3，第一MOS管Q1的栅极为第一端子a，漏极为第二端子b，源极为第三端子c，第三二极管D3的正极与第一MOS管M1的源极连接，负极与第一MOS管M1的漏极连接。

具体地，高位开关Q2包括第二MOS管M2和第四二极管D4，第二MOS管M2的栅极为第六端子f，漏极为第五端子e，源极为第四端子d，第四二极管D4的正极与第二MOS管M2的漏极连接，负极与第二MOS管M2的源极连接。

其中，第二二极管D2、第三二极管D3和第四二极管D4均为瞬间抑制二极管。

燃气喷射阀驱动模块电路在工作时，通过对燃气喷射阀线圈F供电和断电来驱动燃气喷射阀的开启和关断，具体地，当燃气喷射阀驱动模块得到开启命令，燃气喷射阀驱动模块的输入端得到一个工作电压，燃气喷射阀线圈F通电，当电流上升到一定值时，燃气喷射阀的阀芯打开，燃气喷射阀开启，当燃气喷射阀驱动模块得到关断命令，燃气喷射阀驱动模块断电，燃气喷射阀线圈F的电流迅速减小，当电流减小到一定值时，燃气喷射阀的阀芯关闭，燃气喷射阀关断。具体到电路结构，当燃气喷射阀驱动模块的输入端得到一个工作电压，低位开关Q1和高位开关Q2分别在低位驱动电源和高位驱动电源的控制下同时打开，对燃气喷射阀线圈F进行充电，随着燃气喷射阀线圈F的电流迅速增加，燃气喷射阀的阀芯迅速打开，这个过程中，低位驱动电源一直保持高电平保证燃气喷射阀的阀芯完全打开后，低位驱动电源转变为PWM闭环控制使燃气喷射阀线圈F的电流维持在一个较小的额定值，该较小的额定电流可以使阀芯一直处于完全开启状态，这样做的目的在于既能保证燃气喷射阀的阀芯处于开启状态又能通过减少燃气喷射阀线圈F和驱动电路的发热来减少系统功耗，而且可以在得到关断命令时使燃气喷射阀线圈迅速断电，阀芯迅速关闭切断燃气。从燃气喷射阀得到开启命令开始，一直到燃气喷射阀得到关断命令前，这个过程中高位开关Q2一直处于开启状态，当低位开关Q1由高电平转为PWM闭环控制后，低位开关Q1在不断地开启和关断，在低位开关Q1处于关断状态时，高位侧就可以作为能量泄放通道使燃气喷射阀驱动模块电路保持正常工作，当燃气喷射阀线圈F得到关断命令时，低位开关Q1和高位开关Q2同时关断，此时燃气喷射阀线圈F电流迅速减小，不管在低位侧还是高位侧，都会产生一个非常高的尖峰电压，因此，在高位侧设置的续流器可以在高位开关Q2关闭时为尖峰电流提供一个回路，防止大电流或大电压损坏电路中的元器件，低位侧的低位驱动需要在尖峰电压超过安全值时打开低位开关Q1，为这部分能量提供泄放通道，防止大电流或大电压损坏电路中的元器件。

本实施例中，压力采集模块采用贴片压力传感器直接接触方式，燃气喷射阀后端排气口气体直接喷射在压力传感器的接触面，这样采集的压力变化信号响应速度快，精确度高，该模块的核心就是高精度，高相应速度的压力传感器，该传感器输出的信号经过滤波处理后被控制模块采集。

本方案中，控制器模块可以采用PIT定时中断对数据进行读取，采样时间分辨率最高可达7us，这样便可以将一个喷射工作脉宽内燃气喷射阀后端气管口的压力值以7us的单位时间储存在一个数组中，在实际采集时，控制器采集得到的气压值是一组以7us为时间间隔的气压值，为了直观，图2采用线性曲线体现，图2的横坐标为以7us为单位刻度的时间轴，可以将电压阙值p2定为(p3-p1)*50％+p1，当然，也可以定位其他值，因此，燃气喷射阀的开启时间为一个喷射工作脉宽中气压上升阶段：气压值(p3-p1)*50％+p1所对应的横坐标值乘以时间刻度7us，燃气喷射阀的关断时间为一个喷射工作脉宽中气压下降阶段：气压值(p3-p1)*50％+p1所对应的横坐标值乘以时间刻度7us减去一个喷射脉宽对应的时间T。控制器模块还可以负责以CAN通讯的模式将检测得到的结果传输到一个独立开发的PC界上。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。