電控共軌式柴油噴射系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及燃油噴射系統(tǒng)，提供了一種電控共軌式柴油噴射系統(tǒng)，更好的控制電磁閥的運(yùn)行狀態(tài)，減少噴油系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間。電控共軌式柴油噴射系統(tǒng)，包括電子控制裝置、驅(qū)動(dòng)電路、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、以及設(shè)置在執(zhí)行機(jī)構(gòu)上面的壓力傳感器和位移傳感器；所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括電磁閥，所述壓力傳感器與所述電子控制裝置連接；所述位移傳感器與所述電子控制裝置連接，所述電子控制裝置與所述驅(qū)動(dòng)電路連接，所述驅(qū)動(dòng)電路與所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)連接。本發(fā)明適用于共軌式柴油噴射系統(tǒng)。
【專利說(shuō)明】
電控共軌式柴油噴射系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型涉及燃油噴射系統(tǒng)，尤其涉及電控共軌式柴油噴射系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 燃油噴射控制是電噴發(fā)動(dòng)機(jī)燃油噴射系統(tǒng)中最重要的功能，電控柴油噴射系統(tǒng)由 傳感器、ECU(電子控制裝置)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)三部分組成。其任務(wù)是對(duì)噴油系統(tǒng)進(jìn)行電子控制， 實(shí)現(xiàn)對(duì)噴油量以及噴油定時(shí)隨運(yùn)行工況的實(shí)時(shí)控制。其中應(yīng)用較多的是"時(shí)間一壓力控制" 式電控共軌式柴油噴射系統(tǒng)，共軌式柴油噴射系統(tǒng)指該系統(tǒng)中有一條公共油道，即共軌。用 電磁閥對(duì)共軌油壓進(jìn)行壓力調(diào)節(jié)并由壓力傳感器進(jìn)行反饋控制，并使其根據(jù)柴油機(jī)的工況 要求穩(wěn)定在目標(biāo)值。有一定壓力的柴油經(jīng)共軌分別通向各缸噴油器，帶有電液控制件的噴 油器可按要求的噴油正時(shí)從共軌中調(diào)出具有符合工況要求壓力和循環(huán)供油量的燃油噴入 氣缸。噴油量取決于共軌油壓和噴油器電磁閥開(kāi)啟時(shí)間的長(zhǎng)短，噴油正時(shí)則取決于噴油器 電磁閥的開(kāi)啟時(shí)刻，在共軌式柴油噴射系統(tǒng)中，噴油器是至關(guān)重要的部件，它要把具有符合 要求壓力和循環(huán)供油量的高壓柴油按要求的噴油時(shí)刻以良好的噴霧質(zhì)量噴入氣缸。
[0003] 高速發(fā)動(dòng)機(jī)中噴油器每次噴射的時(shí)間很短(通常為數(shù)百微妙），因此要求噴油器驅(qū) 動(dòng)器輸出電磁力在極短的時(shí)間內(nèi)升到噴油額定值，以便快速打開(kāi)針閥，實(shí)現(xiàn)所需升程。且為 了使柴油機(jī)工作柔和，燃燒過(guò)程理想，噴油規(guī)律最好是初期噴油速率低，中期多而急，而噴 油結(jié)束時(shí)能快速斷油，不滴漏。傳統(tǒng)燃油噴射系統(tǒng)中，因?yàn)殡姶砰y自感的作用，造成電流上 升慢，實(shí)際噴油時(shí)要滯后一段時(shí)間。為了解決此問(wèn)題，通常采用高壓小電流充磁方式，盡量 減少噴油器線圈的匝數(shù)，以減小自感。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004] 本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是:提供一種電控共軌式柴油噴射系統(tǒng)，更好的控 制電磁閥的運(yùn)行狀態(tài)，減少噴油系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間。
[0005] 為解決上述問(wèn)題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是：電控共軌式柴油噴射系統(tǒng)，包括 電子控制裝置、驅(qū)動(dòng)電路、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、以及設(shè)置在執(zhí)行機(jī)構(gòu)上面的壓力傳感器和位移傳感 器;所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括電磁閥，所述壓力傳感器與所述電子控制裝置連接;所述位移傳感器 與所述電子控制裝置連接，所述電子控制裝置與所述驅(qū)動(dòng)電路連接，所述驅(qū)動(dòng)電路與所述 執(zhí)行機(jī)構(gòu)連接。
[0006] 通過(guò)位移和壓力傳感器，將實(shí)時(shí)檢測(cè)到的電磁閥所受電磁力和運(yùn)動(dòng)位移參數(shù)同時(shí) 輸入ECU中，ECU能夠結(jié)合執(zhí)行機(jī)構(gòu)的力和運(yùn)動(dòng)位移參數(shù)，從而更好的控制電磁閥的運(yùn)行狀 態(tài)，使電磁閥的運(yùn)行達(dá)到最佳效果。
[0007] 進(jìn)一步的，所述電磁閥為圓錐形磁極的電磁閥。圓錐形磁極的電磁閥使得初期噴 油速率相對(duì)較小，發(fā)動(dòng)機(jī)工作更為柔和。
[0008] 進(jìn)一步的，還包括一階微分電路，所述一階微分電路的輸入端與所述電子控制裝 置連接，所述一階微分電路的輸出端與所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)連接?？衫靡浑A微分電路提高對(duì)執(zhí) 行機(jī)構(gòu)的控制效果。
[0009]本實(shí)用新型的有益效果是:本實(shí)用新型采用力和位移雙閉環(huán)系統(tǒng)，減少了噴油系 統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間，比起傳統(tǒng)只采用壓力的單閉環(huán)系統(tǒng)，本實(shí)用新型開(kāi)始噴射更為迅速、結(jié)束噴 射更為徹底、工況噴油調(diào)整更為靈活，能夠使噴油器的噴油壓力及針閥升程的變化規(guī)律調(diào) 節(jié)能更為方便快捷，保證了燃油噴射的精確性，減少了燃油消耗量和有害廢氣排放。
【附圖說(shuō)明】

[0010]圖1是實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011]圖2是一階微分電路圖；
[0012]圖3是系統(tǒng)的相頻特性仿真曲線圖；
[0013] 圖4是傳統(tǒng)磁極的電磁閥和圓錐形磁極的電磁閥在上升階段進(jìn)行彈簧伸縮量的動(dòng) 態(tài)仿真圖；
[0014] 圖5是傳統(tǒng)磁極的電磁閥和圓錐形磁極的電磁閥在下降階段進(jìn)行彈簧伸縮量的動(dòng) 態(tài)仿真圖；
[0015] 圖6是傳統(tǒng)磁極的電磁閥和圓錐形磁極的電磁閥在上升階段銜鐵行程的動(dòng)態(tài)仿真 圖；
[0016] 圖7是傳統(tǒng)磁極的電磁閥和圓錐形磁極的電磁閥在下降階段銜鐵行程的動(dòng)態(tài)仿真 圖。
[0017] 圖中編號(hào)：1為壓力傳感器，2為位移傳感器，A為傳統(tǒng)磁極的電磁閥的動(dòng)態(tài)仿真曲 線，B為圓錐形磁極的電磁閥的動(dòng)態(tài)仿真曲線，R為電阻，C為電容，Ui為輸入端，Uo為輸出端， L1為補(bǔ)償前的相頻特性仿真曲線，L2為補(bǔ)償后的相頻特性仿真曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 在同樣條件下，對(duì)傳統(tǒng)磁極的電磁閥和圓錐形磁極的電磁閥進(jìn)行彈簧伸縮量和銜 鐵行程的動(dòng)態(tài)仿真，仿真曲線如圖4-7所示。通過(guò)分析傳統(tǒng)磁極的電磁閥的動(dòng)態(tài)仿真曲線A 和圓錐形磁極的電磁閥的動(dòng)態(tài)仿真曲線B可知，傳統(tǒng)磁極的電磁閥在極短行程范圍的響應(yīng) 要優(yōu)于圓錐形磁極的電磁閥，由于圓錐形磁極的電磁閥形成的電磁力方向與銜鐵運(yùn)動(dòng)方向 有一個(gè)角度，從而降低了吸合接觸的電磁力，增大釋放電流，縮短釋放時(shí)間，釋放時(shí)間是影 響電磁閥相應(yīng)的主要因素;經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)比較，圓錐形磁極的電磁閥使得初期噴油速率相對(duì)較 小，發(fā)動(dòng)機(jī)工作更為柔和，總體響應(yīng)要優(yōu)于傳統(tǒng)磁極的電磁閥，因此本實(shí)施例選用圓錐形磁 極的電磁閥。
[0019] 如圖1所示，實(shí)施例包括ECU、數(shù)字信號(hào)處理器、親合器件、驅(qū)動(dòng)電路、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、壓 力傳感器1、位置傳感器2、一階微分電路;其中，ECU通過(guò)數(shù)字信號(hào)處理器分別與執(zhí)行機(jī)構(gòu)上 面的壓力傳感器1和位置傳感器2連接，ECU通過(guò)數(shù)字信號(hào)處理器和耦合器件與驅(qū)動(dòng)電路連 接;此外，ECU還通過(guò)數(shù)字信號(hào)處理器和一階微分電路與執(zhí)行機(jī)構(gòu)連接。
[0020] 實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)電路采用Η橋驅(qū)動(dòng)電路，根據(jù)Η橋驅(qū)動(dòng)電路中不同三極管的導(dǎo)通情 況，電流就會(huì)從不同方向流過(guò)勵(lì)磁線圈，產(chǎn)生不同方向的磁通，利用控制Η橋驅(qū)動(dòng)電路的導(dǎo) 通實(shí)現(xiàn)對(duì)電磁閥勵(lì)磁線圈磁通的控制，從而有效的控制電磁閥銜鐵吸合和釋放速度;執(zhí)行 機(jī)構(gòu)選擇脈沖型電磁閥，并采用圓錐形永磁磁通磁極實(shí)現(xiàn)對(duì)線圈磁通的制約和矯正;通過(guò) 對(duì)圓錐形磁極分布的分析可知，當(dāng)打開(kāi)油門時(shí)電磁通增加，關(guān)閉油門時(shí)電磁通減小，縮短了 響應(yīng)時(shí)間，達(dá)到了節(jié)約燃油的目的；
[0021] E⑶用于實(shí)現(xiàn)對(duì)電磁閥運(yùn)行工況的實(shí)時(shí)控制，通過(guò)位移和壓力傳感器，將實(shí)時(shí)檢測(cè) 到的電磁閥所受電磁力和運(yùn)動(dòng)位移參數(shù)同時(shí)輸入ECU，與標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)值進(jìn)行比較，經(jīng)過(guò)ECU計(jì) 算后，把指令送到Η橋驅(qū)動(dòng)電路，控制Η橋上的三極管導(dǎo)通與截止，從而控制電磁閥的運(yùn)行狀 態(tài)，使電磁閥的運(yùn)行達(dá)到最佳效果。
[0022]系統(tǒng)工作時(shí)，如果不對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的相位進(jìn)行補(bǔ)償，在低頻時(shí)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)與驅(qū)動(dòng)電路 輸出控制信號(hào)跟蹤良好，但是當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作在高頻狀態(tài)時(shí)，受電感和反電動(dòng)勢(shì)的影響，執(zhí) 行機(jī)構(gòu)與控制信號(hào)有失步現(xiàn)象。為了防止高頻狀態(tài)下執(zhí)行機(jī)構(gòu)與控制信號(hào)的失步，ECU向一 階微分電路輸入一個(gè)補(bǔ)償函數(shù)對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的相位進(jìn)行補(bǔ)償，以使執(zhí)行機(jī)構(gòu)與控制信號(hào)跟蹤 良好。
[0023]具體的來(lái)說(shuō)，一階微分電路為RC并聯(lián)電路，如圖2所示，包括并聯(lián)在一起電阻R和電 容C，電路的左端作為輸入端Ui與ECU連接，右端作為輸出端Uo與執(zhí)行機(jī)構(gòu)連接。本實(shí)施例 中，RCU向一階微分電路綸入以下函教
[0025] 其中，fo為系統(tǒng)的轉(zhuǎn)折頻率，λ為電磁閥的次級(jí)債微分環(huán)節(jié)與慣性環(huán)節(jié)的轉(zhuǎn)折頻率 之比。補(bǔ)償前系統(tǒng)相頻特性仿真曲L1和補(bǔ)償后的系統(tǒng)相頻特性仿真曲線L2如圖3所示，經(jīng)過(guò) 一階微分補(bǔ)償以后的相頻特性有效的抑制了電感和反電動(dòng)勢(shì)的影響，相頻特性仿真曲線變 得平滑，從而使執(zhí)行機(jī)構(gòu)與控制信號(hào)不失步。
[0026] 需要指出的是，上面所述只是用圖解說(shuō)明本發(fā)明的一些原理，由于對(duì)相同技術(shù)領(lǐng) 域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是很容易在此基礎(chǔ)上進(jìn)行若干修改和改動(dòng)的。因此，本說(shuō)明書并非 是要將本發(fā)明局限在所示和所述的具體結(jié)構(gòu)和適用范圍內(nèi)，故凡是所有可能被利用的相應(yīng) 修改以及等同物，均屬于本發(fā)明所申請(qǐng)的專利范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 電控共軌式柴油噴射系統(tǒng)，包括電子控制裝置、驅(qū)動(dòng)電路、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、以及設(shè)置在執(zhí) 行機(jī)構(gòu)上面的壓力傳感器;所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括電磁閥，所述壓力傳感器與所述電子控制裝 置連接，所述電子控制裝置與所述驅(qū)動(dòng)電路連接，所述驅(qū)動(dòng)電路與所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)連接;其特 征在于，還包括位移傳感器，所述位移傳感器設(shè)置在執(zhí)行機(jī)構(gòu)上面，并與所述電子控制裝置 連接。2. 如權(quán)利要求1所述的電控共軌式柴油噴射系統(tǒng)，其特征在于，所述電磁閥為圓錐形磁 極的電磁閥。3. 如權(quán)利要求1或2所述的電控共軌式柴油噴射系統(tǒng)，其特征在于，還包括一階微分電 路，所述一階微分電路的輸入端與所述電子控制裝置連接，所述一階微分電路的輸出端與 所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)連接。4. 如權(quán)利要求3所述的電控共軌式柴油噴射系統(tǒng)，其特征在于，所述一階微分電路為RC 并聯(lián)電路。
【文檔編號(hào)】F02D41/38GK205714454SQ201620520929
【公開(kāi)日】2016年11月23日
【申請(qǐng)日】2016年5月31日
【發(fā)明人】周振
【申請(qǐng)人】攀枝花學(xué)院