電子燃油泵轉速測速系統及其測速方法與流程

本發明涉及汽車領域，特別是涉及一種電子燃油泵轉速測速系統。本發明還涉及一種電子燃油泵轉速測速方法。

背景技術：

電子燃油泵是汽車配件行業的專業術語。是電噴汽車燃油噴射系統的基本組成之一。電子燃油泵作用是把燃油從燃油箱中吸出、加壓后輸送到供油管中，和燃油壓力調節器配合建立一定的燃油壓力。當電子燃油泵轉子盤旋轉時，滾子被離心力向外壓，像旋轉的油封一樣，轉子旋轉，泵起作用，從進油口吸入燃油，并把燃油從出油口壓入燃油系統。

葉輪式電子燃油泵電機部分由定子磁鋼和轉子電樞組成，通常電樞換向器為8瓣，其中換向器的對瓣分別通過與碳刷的連接實現電路的導通，從而受磁場的作用旋轉，同時帶動葉輪旋轉，最終實現燃油的傳輸。因此在葉輪旋過程中，轉速是一個非常重要的物理量，轉速在很大程度上影響了電子燃油泵的輸油特性，必須要準確地測量。

目前，本領域常用的轉速測量方法有兩種：

一、使用輪速傳感器，輪速傳感器是利用霍爾效應原理來間接得到轉子電樞的轉速。

二、使用電流法測量轉速，通過電流信號波形圖來計算出燃油泵電樞的轉速。目前各燃油泵廠普遍采用該方法來計算出燃油泵電樞的轉速。電流法測量轉速實際上是通過對電樞的換向器在換向時產生的電流時域波形圖進行頻域轉換，然后得到電流的一階頻率f1，最后換算得到電樞的轉速。常用的電樞換向器有6瓣和8瓣兩種，對于8瓣換向器的電樞，可以通過公式轉速Rpm＝8*60*f1即可得到電樞每分鐘的轉速。

上述燃油泵電樞轉速計算方法，存在以下缺點：

一、輪速傳感器法：

1、需要購買輪速傳感器及相應的硬件設備，成本較高；

2、測試時輪速傳感器必須放置到距離燃油泵軸向、徑向一定范圍內的位置，測試受條件限，適用范圍有限。

3、由于燃油泵的泵體外殼為金屬件，某些燃油泵的支撐罩部位還有減少電磁輻射的金屬屏蔽帽，因此燃油泵內部的電磁信號被極大地削弱，導致轉速傳感器能獲取到的信號比較微弱，最終影響到實際測量的準確性。

二、電流法測量轉速法：

燃油泵的電流信號受多重因素的影響，可能都會導致轉速計算不準確的情況，主要包括以下幾種：

1、燃油泵換向系統的影響。如碳刷或電樞換向器表面的外觀狀態，換向器瓣與瓣之間的高度差，換向器瓣與瓣之間的換向間隙，這些都會影響電流波形圖，造成測量不準確；

2、設備電源的影響。因為電壓、電流信號都來自于測試臺的直流穩壓電源，因此直流穩壓電源的穩定性也會影響電流信號的獲取，影響電流波形圖，造成測量不準確；

3、燃油泵工作時是一個復雜的動態過程，除了轉子電樞的運動外，還有燃油的流體沖擊，因此負載存在周期性的變化，導致電流波形圖必然出現一些周期性的跳動影響轉速測量的精度。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題是提供一種快速準確的電子燃油泵轉速測速系統以及一種電子燃油泵轉速測速系統。本發明電子燃油泵轉速測速系統/方法測速不受周圍設備干擾，結構簡單，制造成本較低，測速快速準確。

為解決上述技術問題，本發明提供的電子燃油泵轉速測速系統，包括：壓力傳感器、濾波器和轉速計算設備；

壓力傳感器，其設置在電子燃油泵出油口，測量獲得電子燃油泵出油口壓力變化時域曲線；

濾波器，根據電子燃油泵壓力變化時域曲線濾波，去除直流分量對應壓力保留交流分量對應壓力，獲得壓力變化時域正弦曲線，該壓力變化時域正弦曲線峰值或谷值即表達壓力的最大波動幅值Pmax；

轉速計算設備，計算獲得壓力波動最大幅值Pmax的有效值Rms，該有效值Rms即是壓力脈動DP，DP＝Rms＝0.707×Pmax；將所述壓力變化時域曲線變換獲得壓力脈動頻域曲線，根據一階壓力脈動的頻率幅值獲得相對應的一階壓力脈動頻率，利用一階壓力脈動頻率計算得到電子燃油泵轉速；Rpm＝f×60,Rpm是電子燃油泵轉速,f是一階壓力脈動頻率。

進一步改進，壓力傳感器距離電子燃油泵出油口5CM～20CM。這樣設置壓力傳感器為了使壓力傳感器采集到電子燃油泵泵腔內部真實壓力的壓力信號，壓力傳感器必須盡可能地靠近電子燃油泵出油口，另外考慮到壓力傳感器的安裝距離和必需的管路連接距離，所以壓力傳感器距離電子燃油泵出油口5～20CM最佳。

進一步改進，電子燃油泵出油口與壓力傳感器之間為無支路、無變徑和無阻擋的燃油管路。這樣設置電子燃油泵出油口與壓力傳感器之間的管理能保證電子燃油泵出油口與壓力傳感器之間無壓力損失，使壓力傳感器采集到最為接近電子燃油泵泵腔內部真實壓力的壓力信號。

進一步改進，壓力傳感器后續具有預留燃油管路。

進一步改進，所述預留燃油管路長度為至少2米。預留燃油管路長度為至少2米保證壓力傳感器之后的管路中不會產生可能會影響壓力傳感器處壓力信號的流體沖擊和波動，使壓力傳感器采集到最為接近電子燃油泵泵腔內部真實壓力的壓力信號。

其中，壓力變化時域曲線采用傅里葉變換獲得壓力脈動頻域曲線。

其中，所述轉速計算設備為MCU或計算機。

本發明提供一種電子燃油泵轉速測速方法，包括：

1)測量獲得電子燃油泵出油口壓力變化時域曲線；

2)根據壓力變化時域曲線濾波，去除直流分量對應壓力保留交流分量對應壓力，獲得壓力變化時域正弦曲線，該壓力變化時域正弦曲線峰值或谷值即表達壓力的最大波動幅值Pmax；

3)計算獲得壓力波動最大幅值Pmax的有效值Rms，該有效值Rms即是壓力脈動DP，DP＝0.707×Pmax；

4)將所述壓力變化時域曲線變換獲得壓力脈動頻域曲線，根據一階壓力脈動的頻率幅值獲得相對應的一階壓力脈動頻率；

5)利用一階壓力脈動頻率計算得到電子燃油泵轉速；Rpm＝f×60,Rpm是電子燃油泵轉速,f是一階壓力脈動頻率。

其中，步驟4)中，壓力變化時域曲線采用傅里葉變換獲得壓力脈動頻域曲線。

針對電子燃油泵的結構特性和輸油特性，發明提出針對電子燃油泵可靠的電樞轉速計算方法：即使用壓力脈動的頻譜圖來計算油泵電樞的轉速。

本發明原理如下：電子燃油泵在輸油過程中，輸出的燃油壓力不是恒定的，而會隨時間在某一個范圍內波動。油泵的壓力脈動就是反應這個波動大小的物理量，將油泵的壓力波動經過濾波，保留其波動的正弦曲線部分，該正弦曲線的有效值Rms就是油泵的壓力脈動DP。

燃油泵的壓力脈動DP會隨著時間周期性變化，壓力脈動DP反映了燃油泵輸出燃油的穩定性，燃油泵的壓力脈動DP越小，則燃油泵的輸油性能越穩定，但對于燃油泵而言，壓力脈動DP是永遠存在的。因為燃油泵葉輪在轉子電樞的帶動作用下旋轉時，葉輪葉輻和兩側進油板、出油板油槽結構會分別在葉輪兩側建立起高壓區和低壓區，使葉輪產生振蕩擺動旋轉，并引起燃油的周期性壓力變化。而且由于燃油泵在運轉過程中轉子電樞會周期性換向，感應磁場也會周期性變化，所以燃油的壓力脈動DP會隨之發生周期性變化。

壓力脈動DP的測試不需要增加額外的測量儀器，在燃油泵的常規性能測試過程中，壓力傳感器會輸出油泵出油口附近的壓力變化時域曲線，利用壓力時域曲線，經過濾波，去除直流分量，保留正弦部分，就可以計算得到油泵的壓力脈動DP，如果再對經過濾波的壓力時域曲線經過傅里葉變換，就可以得到燃油泵壓力脈動的頻域曲線，同時就可以得到壓力脈動DP各個階次的數值，繼而就可以根據一階壓力脈動算出轉子電樞的轉速。

本發明利用電子燃油泵葉輪的工作原理和輸油特性，從與轉速強相關的重要物理量壓力脈動DP數據入手，最終得到轉速數值。本發明通過壓力脈動DP得到的轉速不受燃油泵及測試設備中眾多電磁器件的干擾，因此結果更穩定、更可靠、更便捷，可以提高燃油泵轉速測試的效率和準確度。

本發明的技術方案相比輪速傳感器法，能直接節省測試所需要設備，比如：傳感器及相應放大器、軟件，進而降低電子燃油泵轉速測速成本。同時，也節省了傳感器安裝、調試、校驗等的成本，也不需要再耗費時間來調節傳感器的位置，減少了測試的所需時間，減少工作人員安裝調試設備所需時間提高了測試效率和測試人員的體驗。采用本發明的技術方案，以每天約測試30個燃油泵為例，按照每次測試節省1分鐘計算，每年能節省約30個/天*1/60小時/個*360天＝180小時。本發明的技術方案相比輪速傳感器法，節省費用為30000RMB(設備費用)，可節省工時為180小時/年。

本發明的技術方案相比利用電流法測量轉速，可以避免電流法測試結果異常導致的重復性測試，節省了測試時間，提高了測試效率。目前，使用電流法測量轉速有時會因為設備電源等前述影響因素(背景技術部分)出現需要多次重復測試才能得到準確轉速的情況，因此測試效率和準確性都較低，經常會出現測試員記錄到錯誤測試結果的情況。以每天5個油泵需要重復測試2次來計算為例，每個油泵測試至少耗時5分鐘。因此，利用本發明的技術方案每年能節省工時為：5個/天*2次*5/60小時/次/個*360天＝300小時。本方法可節省工時為300小時/年。同時能有效避免測量結果出錯的情況，提高測速準確率和測速效率。

附圖說明

下面結合附圖與具體實施方式對本發明作進一步詳細的說明：

圖1是本發明電子燃油泵轉速測速系統整體結構示意圖。

圖2是壓力變化時域曲線示意圖。

圖3是圖2濾波后獲得的壓力變化時域正弦曲線示意圖。

圖4是圖2進行傅里葉變換獲得的壓力脈動頻域曲線示意圖。

圖5是本發明電子燃油泵轉速測速方法流程示意圖。

具體實施方式

如圖1所示，本發明電子燃油泵轉速測速系統一實施例，包括：壓力傳感器、濾波器和轉速計算設備；

壓力傳感器，其設置在電子燃油泵出油口，測量獲得電子燃油泵出油口壓力變化時域曲線；油口壓力變化時域曲線參考圖2所示。

濾波器，根據電子燃油泵壓力變化時域曲線濾波，去除直流分量對應壓力保留交流分量對應壓力，獲得壓力變化時域正弦曲線，該壓力變化時域正弦曲線峰值或谷值即表達壓力的最大波動幅值Pmax；壓力變化時域正弦曲線參考圖3所示。

轉速計算設備，計算獲得壓力波動最大幅值Pmax的有效值Rms，該有效值Rms即是壓力脈動DP，DP＝Rms＝0.707×Pmax；將所述壓力變化時域曲線變換獲得壓力脈動頻域曲線，根據一階壓力脈動的頻率幅值獲得相對應的一階壓力脈動頻率，利用一階壓力脈動頻率計算得到電子燃油泵轉速；Rpm＝f×60,Rpm是電子燃油泵轉速,f是一階壓力脈動頻率；壓力脈動頻域曲線參考圖4所示。

進一步改進，壓力傳感器距離電子燃油泵出油口5CM～20CM，優選為5CM、10CM、15CM或20CM。

進一步改進，電子燃油泵出油口與壓力傳感器之間為無支路、無變徑和無阻擋的燃油管路。即要求電子燃油泵出油口與壓力傳感器之間的管路對壓力無影響。

進一步改進，壓力傳感器后續具有預留燃油管路，本實施例中所述預留燃油管路長度為2米，預留2米以上的管路效果更優。

其中，壓力變化時域曲線采用傅里葉變換獲得壓力脈動頻域曲線。

其中，所述轉速計算設備為MCU或計算機。

如圖5所示，本發明提供一種電子燃油泵轉速測速方法，包括：

1)測量獲得電子燃油泵出油口壓力變化時域曲線；

2)根據壓力變化時域曲線濾波，去除直流分量對應壓力保留交流分量對應壓力，獲得壓力變化時域正弦曲線，該壓力變化時域正弦曲線峰值或谷值即表達壓力的最大波動幅值Pmax；

3)計算獲得壓力波動最大幅值Pmax的有效值Rms，該有效值Rms即是壓力脈動DP，DP＝0.707×Pmax；

4)將所述壓力變化時域曲線變換獲得壓力脈動頻域曲線，根據一階壓力脈動的頻率幅值獲得相對應的一階壓力脈動頻率；

5)利用一階壓力脈動頻率計算得到電子燃油泵轉速；Rpm＝f×60,Rpm是電子燃油泵轉速,f是一階壓力脈動頻率。

其中，步驟4)中，壓力變化時域曲線采用傅里葉變換獲得壓力脈動頻域曲線。

以上通過具體實施方式和實施例對本發明進行了詳細的說明，但這些并非構成對本發明的限制。在不脫離本發明原理的情況下，本領域的技術人員還可做出許多變形和改進，這些也應視為本發明的保護范圍。