專利名稱：一種柴油機(jī)用噴油器特性測量裝置的設(shè)計(jì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明為涉及一種柴油機(jī)用噴油器的噴油特性的測量裝置的設(shè)計(jì)，所屬的技術(shù)領(lǐng)域的柴油機(jī)噴油器。
背景技術(shù)：
隨著我國排放法規(guī)的不斷更新，內(nèi)燃機(jī)排放面臨的壓力也越來越大。如何降低內(nèi)燃機(jī)的有害排放物已成為社會(huì)共同關(guān)注的問題。為此，各類新技術(shù)和新思想應(yīng)運(yùn)而生。為了使車用柴油機(jī)滿足日益苛刻的排放法規(guī)和燃油經(jīng)濟(jì)性以及噪聲舒適性的要求，必須合理地控制其燃燒室內(nèi)的燃燒過程，因此需要合理組織柴油機(jī)的進(jìn)氣、供油以及混合氣的形成過程。當(dāng)柴油機(jī)的進(jìn)氣系統(tǒng)和燃燒系統(tǒng)的性能得到優(yōu)化以后，改善其供油系統(tǒng)的性能就成為提高發(fā)動(dòng)機(jī)整體性能的重要措施。隨著世界各柴油機(jī)研究及生產(chǎn)機(jī)構(gòu)對供油系統(tǒng)的逐漸改進(jìn)，柴油機(jī)高壓共軌系統(tǒng)便以其優(yōu)良的性能脫穎而出。與傳統(tǒng)的噴油系統(tǒng)以及其它的電控噴油系統(tǒng)相比，高壓共軌系統(tǒng)的突出優(yōu)點(diǎn)在于可實(shí)現(xiàn)噴油量、噴油定時(shí)、噴油壓力以及噴油規(guī)律的柔性控制。由于柴油機(jī)高壓共軌系統(tǒng)可使燃油的噴射壓力在一定的范圍內(nèi)與發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、負(fù)荷以及噴油量相對獨(dú)立，因此即使柴油機(jī)工作在低轉(zhuǎn)速和小負(fù)荷工況下，仍然能夠產(chǎn)生較高的相對穩(wěn)定的噴油壓力。此外，共
軌系統(tǒng)還可以實(shí)現(xiàn)對發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒噪聲以及排放進(jìn)行有效控制的關(guān)鍵技術(shù)-預(yù)噴射，
并且由于較高的相對穩(wěn)定的噴油壓力的存在，可實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)極小的穩(wěn)定預(yù)噴射油量的精確控制。燃油系統(tǒng)的噴射特性對柴油機(jī)的燃燒過程及其主要性能指標(biāo)具有直接的影響。噴油器是電控系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)精確計(jì)量燃油量并形成燃油噴霧的一個(gè)核心部件，其結(jié)構(gòu)參數(shù)和性能直接影響到整個(gè)高壓共軌系統(tǒng)的工作性能。在電控系統(tǒng)中，電控單元(ECU) 通過控制噴油器的噴油脈沖寬度與吸入空氣流量的匹配，使混合氣的空燃比得到精確控制，并進(jìn)而直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)的排放性能、燃油經(jīng)濟(jì)性能及動(dòng)力性能等。電控噴油器的正常工作是指在發(fā)動(dòng)機(jī)各種運(yùn)行工況下都能提供精確的燃油量，即噴油器具有正確的噴油流量性能。汽車電子燃油噴射系統(tǒng)中，電控噴油系統(tǒng)根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)發(fā)出噴油脈沖，脈沖寬度的大小就決定了噴油器每次噴射的燃油量。按噴油器的動(dòng)態(tài)流量特性，將噴油器工作過程分成4個(gè)階段。(1)開啟遲滯階段噴油器接收到驅(qū)動(dòng)電路的電壓信號前，閥桿組件在外力(彈簧預(yù)緊力、油壓和自重)的作用下被壓緊在閥座上。當(dāng)收到電壓信號后，線圈的磁通量逐漸增大，閥桿組件所受磁力增大克服外力，從而促使噴油器開啟。(2)非線性流量開啟階段閥桿組件加速上升直到與上管套相碰，經(jīng)過幾個(gè)回合的反復(fù)碰撞后，動(dòng)量逐漸損失而牢牢吸在上管套下端。(3)線性流量階段噴油器保持全開，到噴油器收到斷電信號后，由于電感使得線圈中電流逐漸減小，閥桿組件所受磁力也逐漸減小，直到磁力與外力達(dá)到瞬時(shí)平衡。(4)非線性流量關(guān)閉階段閥桿組件加速向下運(yùn)動(dòng)，直到碰到閥座，經(jīng)過幾個(gè)反復(fù)碰撞后，貼在閥座上。

發(fā)明內(nèi)容
為了更加準(zhǔn)確的測量共軌式柴油機(jī)噴油器的噴油特性，本發(fā)明搭建了可以準(zhǔn)確進(jìn)行噴油器特性測量實(shí)驗(yàn)的臺(tái)架，并設(shè)計(jì)了驅(qū)動(dòng)電路。具體技術(shù)方案如下(1)實(shí)驗(yàn)臺(tái)架的搭建本臺(tái)架實(shí)驗(yàn)的目標(biāo)是某款電控共軌式柴油機(jī)的噴油器，測量系統(tǒng)包括油泵、12V的蓄電池、壓力調(diào)節(jié)器為2. 5Mpa的油軌、G0S-620型示波器、噴油控制電路板、噴油驅(qū)動(dòng)電路板、PC機(jī)，實(shí)驗(yàn)臺(tái)架組成圖框附圖1所示。(2)驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)由于噴油器類型是低阻型的，本噴油驅(qū)動(dòng)電路采用電流控制驅(qū)動(dòng)方法，控制過程中噴油器采用多點(diǎn)順序噴射，用4個(gè)高速輸出口(P2. 0-P2. 3)分別控制4個(gè)缸的噴油器，所以系統(tǒng)中配備了結(jié)構(gòu)和參數(shù)相同的四套電路，噴油驅(qū)動(dòng)電路圖如附圖2所示。(3)噴油器噴油特性測量的具體方法噴油器噴油量是可以通過帶刻度的試管來測量的。由于噴射的柴油本身量較少，噴射過程中還有一部分柴油附著在試管壁上，所以測量時(shí)應(yīng)該靜置一段時(shí)間，等附著在試管壁上的油滴落下后再開始讀數(shù)。在給定油軌壓力P = 2.5Mpa條件下，由噴油控制電路板的高速輸出口，經(jīng)過噴油驅(qū)動(dòng)電路板控制噴油器噴油。它可以通過改變脈沖周期的大小來模擬柴油噴射發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化時(shí)的實(shí)際工況。由于噴油器的循環(huán)噴油量很小，為了提高燃油計(jì)量的精確度，對于每一個(gè)噴油脈沖寬度，均采用多次重復(fù)計(jì)量取平均值的辦法，這樣就可以大幅度地提高燃油量讀取的精度。噴油次數(shù)越高，燃油量讀取的精度就越高。噴油次數(shù)是可調(diào)的，當(dāng)噴油次數(shù)達(dá)到設(shè)定值時(shí)將自動(dòng)停止噴射。具體實(shí)驗(yàn)方法噴油控制電路板產(chǎn)生100個(gè)周期為20ms的脈沖，并且通過編程改變脈沖脈寬，使脈沖的占空比分別為2. 5%，5%，7. 5%，10%，12. 5%，15%，17. 5%，20%， 22.5%,25%,27.5%,30%,32.5%每個(gè)占空比分別測量五組動(dòng)態(tài)流量。脈寬與噴油器動(dòng)態(tài)流量的關(guān)系如附圖3所示。噴油控制電路板I/O 口輸出周期為20ms、占空比為50%、峰值為5. 16V的方波。用示波器測量驅(qū)動(dòng)電路(原理圖參見附圖2)C、D、F點(diǎn)的波形圖，如附圖4所示。(4)噴油器動(dòng)態(tài)流量和靜態(tài)流量的比較噴油器的動(dòng)態(tài)流量特性反映噴油器的實(shí)際噴油情況，它是指在噴油脈沖信號控制下，每一脈沖(或每千次脈沖)的噴油量與噴油脈沖寬度之間的變化關(guān)系。為了保證發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元能精確地控制噴油量，從而達(dá)到精確控制空燃比的目的，噴油器的脈沖寬度與其噴油量必須具有線性關(guān)系。噴油器的靜態(tài)流量是指在規(guī)定壓力下，使針閥保持在最大行程位置時(shí)，每單位時(shí)間所噴射的燃油量。在數(shù)值上，噴油器動(dòng)態(tài)流量特性曲線的斜率大小就是靜態(tài)流量值。由于實(shí)用汽車發(fā)動(dòng)機(jī)具有較大的轉(zhuǎn)速范圍，因此相應(yīng)的也要求電控噴油器必須具有較大的動(dòng)態(tài)工作范圍。目前電控汽油噴射在小排量轎車上的應(yīng)用日益增多，特別要求噴油器在最短的脈沖時(shí)間內(nèi)仍有較高的計(jì)量精度，也就是要求噴油器小流量工作段的線性度好。實(shí)用噴油器在噴射脈沖始點(diǎn)(或終點(diǎn))與噴油器針閥運(yùn)動(dòng)升起(或落座)之間有一定的滯后時(shí)間，因此噴油器的噴油量直線將偏離時(shí)間橫坐標(biāo)的原點(diǎn)，其流量特性在較小與較大的脈寬段是非線性的，所以噴油器只有在線性流量的范圍內(nèi)才能正常工作。


圖1，噴油器特性測量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意1示出的是該共軌式柴油機(jī)噴油器的特性測量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，測量系統(tǒng)包括油泵、12V的蓄電池、壓力調(diào)節(jié)器為2. 5Mpa的油軌、G0S-620型示波器、噴油控制電路板、 噴油驅(qū)動(dòng)電路板和PC機(jī)。圖2，基于圖1所示的噴油器特性測量系統(tǒng)的噴油驅(qū)動(dòng)電路示意2示出的P2. X中的X代表1、2、3和4，即用4個(gè)高速輸出口 (P2. 0-P2. 3)分別控制4個(gè)缸的噴油器。圖3，噴油脈寬與動(dòng)態(tài)噴射量關(guān)系示意3示出的是噴油器的噴油脈寬與噴油器的動(dòng)態(tài)噴射量的關(guān)系示意圖，。圖4，噴油器驅(qū)動(dòng)電路各點(diǎn)波形4示出的是噴油器驅(qū)動(dòng)電路各點(diǎn)波形圖，四幅圖分別表示P2. X、C、D和F的波形情況。
權(quán)利要求
1.在柴油機(jī)電控噴射系統(tǒng)中，電控單元(ECU)通過對噴油器的噴油脈沖寬度與吸入空氣流量的匹配，使混合氣的空燃比得到精確控制，并進(jìn)而直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)的排放性能、燃油經(jīng)濟(jì)性能和動(dòng)力性能等。噴油器的噴射精度在很大程度上取決于噴油器驅(qū)動(dòng)電路性能的好壞，因此在開發(fā)電控汽油噴射系統(tǒng)的過程中，有必要對噴油器流量特性進(jìn)行測量，根據(jù)噴油器的流量特性優(yōu)化噴油驅(qū)動(dòng)電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴油器的流量特性實(shí)驗(yàn)的要求來搭建噴油器特性實(shí)驗(yàn)臺(tái)架， 并以此作為測量平臺(tái)來控制噴油脈寬，測量不同脈寬條件下的噴油器的流量特性，對低阻值電控噴油器特性進(jìn)行測量和分析。
3.根據(jù)權(quán)利要求1搭建的噴油器特性測量實(shí)驗(yàn)的臺(tái)架包括油泵、12V的蓄電池、壓力調(diào)節(jié)器為2. 5Mpa的油軌、G0S-620型示波器、噴油控制電路板、噴油驅(qū)動(dòng)電路板、PC機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明是一種柴油機(jī)用噴油器的噴油特性的測量裝置的設(shè)計(jì)。噴油器是電控系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)精確計(jì)量燃油量并形成燃油噴霧的一個(gè)核心部件，其結(jié)構(gòu)參數(shù)和性能直接影響到整個(gè)高壓共軌系統(tǒng)的工作性能。為了更加準(zhǔn)確的測量共軌式柴油機(jī)噴油器的噴油特性，本發(fā)明搭建了可以準(zhǔn)確進(jìn)行噴油器特性測量實(shí)驗(yàn)的臺(tái)架，并設(shè)計(jì)了驅(qū)動(dòng)電路。其中測量系統(tǒng)包括油泵、12V的蓄電池、壓力調(diào)節(jié)器為2.5MPa的油軌、GOS-620型示波器、噴油控制電路板、噴油驅(qū)動(dòng)電路板和PC機(jī)。由于噴油器類型是低阻型的，本噴油驅(qū)動(dòng)電路采用電流控制驅(qū)動(dòng)法，控制過程中噴油器采用多點(diǎn)順序噴射。
文檔編號F02M65/00GK102465808SQ20101054492
公開日2012年5月23日 申請日期2010年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月16日
發(fā)明者孟云霞, 曹海波, 李云清, 王德福, 肖昕, 錢程, 陳琛 申請人:李云清, 錢程, 陳琛