[发明专利]高精度针阀体喷孔研磨加工的控制系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高精度针阀体喷孔研磨加工的控制系统及方法。本系统及方法还可广泛应用于各种类型高精度实时加工控制领域。

背景技术

柴油机的发动机是柴油机的核心部件，发动机的性能与众多因素有关。其中各缸之间的喷油嘴流量一致性，也即流量偏差的大小对发动机总体性能的影响非常大。如果流量偏差较大，则发动机各缸之间的扭矩将增大，输出功率降低，发动机振动大，噪音大，且燃烧不充分，排放烟度大。随着汽车排放标准的不断提高，对柴油机喷油嘴的流量偏差要求越来越严格。喷油嘴由针阀体和针阀组成，针阀体尖端的喷孔数目为l-8个，甚至更多，孔径0.15-1.0mm。针阀体喷孔流量偏差低，则喷油嘴的流量一致性高。德国BOSCH，日本东洋电装等行业内领先企业一般通过挤压研磨方式提高针阀体喷孔流量的一致性，最终针阀体流量偏差可达±2%，在理想的情况下，最高可达±1%。国内由于设备所限，流量偏差长期处于较差的水平，目前无法生产达到欧III排放标准的柴油机。我国在2008年颁布的标准《柴油机喷油器总成 技术条件》中的第3.9.2中规定“喷油器的最大和最小流量值对被测喷油器的流量算术平均值的偏差率应不大于±3%，否则应进行流量分组。”在第3.9.3中规定“同一流量分组中的喷油器最大和最小流量值对改组标定值的流量偏差率应不大于±2%”。目前国内各生产厂家加工针阀体喷孔时尚使用“流量分检——加工——流量检测——加工——流量检测……”的方法进行加工，耗费大量人力物力，而且流量偏差依然很大，所以不得不进行流量分组，几乎所有的出厂产品都是分组后装配到柴油机上的。

目前，能够进行针阀体喷孔研磨，降低喷油嘴流量偏差的设备很少。主要有以下几家公司生产的设备：

1.美国的Dynetics Corporation所研制的小孔研磨设备，采用工控机控制系统，通过液压缸活塞位置换算得到针阀体喷孔流量。详见US5807163。

2.美国Extrude Hone公司所研制的挤压研磨设备，同样采用工控机控制系统，提供一种通过压力换算来实现流量控制的方法，随着孔的扩大，压力下将，当压力降低至一定水平，认为喷孔流量达到预设值。详见专利US5054247。

3.德国Sonplas公司所研制挤压研磨设备，提供一种与Extrude Hone公司的压力换算相同的方法来进行控制针阀体喷孔研磨加工。详见Sonplas公司的各种挤压研磨设备的产品说明书。 

以上提及的美国的Dynetics Corporation、美国Extrude Hone公司和德国Sonplas公司几家著名公司之所以采用间接方法获取流量，主要原因是具有高排放标准的柴油机针阀体喷孔的孔径非常小，一般在0.1-0.25mm范围内，流量非常小，研磨过程中流量一般小于1000 ml/min，流量较小，难以测量，且在针阀体研磨过程中，流量在持续动态地变化，测量实时流量更加不易。目前，对于通过采集脉冲信号来测量流量的算法，通用算法有两种，（1）在被测流量单个脉冲信号的周期时间内，累积标准流量脉冲信号的数量M1，则被测流量Q=M1*Qs,其中Qs为标准流量信号的单个脉冲所代表的流量。（2）在单个标准流量的脉冲周期时间内，累积被测流量的脉冲数M2，则被测流量Q=M2*K，其中K为特定系统的流量系数，系统不同则K不同。方法（1）适用于流量较小的系统中，方法（2）适用于流量较大的系统中。本发明的控制系统中，流量较小，方法（2）不太适用，加工过程中，流量不断变化，方法（1）对于流量不断变化的研磨控制系统，所得流量值不断变化，且每一个值受到的干扰都较多，数据不易稳定，故其在一段时间内的均值意义不大。另有结合方法（1）（2）的改进算法，一般为固定M3个被测流量的脉冲周期作为流量处理时间，在该时间内，累积标准流量脉冲信号数量M4，则被测流量Q=M4/M3*Qs。对于本系统，流量不断变化，则M3个被测流量的脉冲周期时间也不断变化，其表现为计算流量的时间间隔不断变化，且无法预测和控制。因此，需要一种适用于挤压研磨系统的小流量实时算法。

发明内容

本发明目的在于，针对已有技术的缺陷，提供一种高精度针阀体喷孔研磨设备的控制系统及方法，通过嵌入式控制系统接收流量计发出的脉冲信号，基于强实时性操作系统，进行瞬时流量的实时计算，并藉此来控制系统动作，从而保证针阀体喷孔的研磨精度，降低针阀体喷孔的流量散差，提高喷油嘴流量的一致性。

为达上述目的，本发明的主要思路为：