[发明专利]一种柴油机用喷油器特性测量装置的设计

说明书

技术领域

本发明为涉及一种柴油机用喷油器的喷油特性的测量装置的设计，所属的技术领域的柴油机喷油器。

技术背景

随着我国排放法规的不断更新，内燃机排放面临的压力也越来越大。如何降低内燃机的有害排放物已成为社会共同关注的问题。为此，各类新技术和新思想应运而生。为了使车用柴油机满足日益苛刻的排放法规和燃油经济性以及噪声舒适性的要求，必须合理地控制其燃烧室内的燃烧过程，因此需要合理组织柴油机的进气、供油以及混合气的形成过程。当柴油机的进气系统和燃烧系统的性能得到优化以后，改善其供油系统的性能就成为提高发动机整体性能的重要措施。随着世界各柴油机研究及生产机构对供油系统的逐渐改进，柴油机高压共轨系统便以其优良的性能脱颖而出。

与传统的喷油系统以及其它的电控喷油系统相比，高压共轨系统的突出优点在于可实现喷油量、喷油定时、喷油压力以及喷油规律的柔性控制。由于柴油机高压共轨系统可使燃油的喷射压力在一定的范围内与发动机的转速、负荷以及喷油量相对独立，因此即使柴油机工作在低转速和小负荷工况下，仍然能够产生较高的相对稳定的喷油压力。此外，共轨系统还可以实现对发动机的燃烧噪声以及排放进行有效控制的关键技术———预喷射，并且由于较高的相对稳定的喷油压力的存在，可实现柴油机极小的稳定预喷射油量的精确控制。燃油系统的喷射特性对柴油机的燃烧过程及其主要性能指标具有直接的影响。

喷油器是电控系统中实现精确计量燃油量并形成燃油喷雾的一个核心部件，其结构参数和性能直接影响到整个高压共轨系统的工作性能。在电控系统中，电控单元(ECU)通过控制喷油器的喷油脉冲宽度与吸入空气流量的匹配，使混合气的空燃比得到精确控制，并进而直接影响发动机的排放性能、燃油经济性能及动力性能等。电控喷油器的正常工作是指在发动机各种运行工况下都能提供精确的燃油量，即喷油器具有正确的喷油流量性能。

汽车电子燃油喷射系统中，电控喷油系统根据发动机工作状态发出喷油脉冲，脉冲宽度的大小就决定了喷油器每次喷射的燃油量。按喷油器的动态流量特性，将喷油器工作过程分成4个阶段。

(1)开启迟滞阶段：喷油器接收到驱动电路的电压信号前，阀杆组件在外力(弹簧预紧力、油压和自重)的作用下被压紧在阀座上。当收到电压信号后，线圈的磁通量逐渐增大，阀杆组件所受磁力增大克服外力，从而促使喷油器开启。

(2)非线性流量开启阶段：阀杆组件加速上升直到与上管套相碰，经过几个回合的反复碰撞后，动量逐渐损失而牢牢吸在上管套下端。

(3)线性流量阶段：喷油器保持全开，到喷油器收到断电信号后，由于电感使得线圈中电流逐渐减小，阀杆组件所受磁力也逐渐减小，直到磁力与外力达到瞬时平衡。

(4)非线性流量关闭阶段：阀杆组件加速向下运动，直到碰到阀座，经过几个反复碰撞后，贴在阀座上。

发明内容

为了更加准确的测量共轨式柴油机喷油器的喷油特性，本发明搭建了可以准确进行喷油器特性测量实验的台架，并设计了驱动电路。具体技术方案如下：

(1)实验台架的搭建：本台架实验的目标是某款电控共轨式柴油机的喷油器，测量系统包括油泵、12V的蓄电池、压力调节器为2.5Mpa的油轨、GOS-620型示波器、喷油控制电路板、喷油驱动电路板、PC机，实验台架组成图框附图1所示。

(2)驱动电路的设计：由于喷油器类型是低阻型的，本喷油驱动电路采用电流控制驱动方法，控制过程中喷油器采用多点顺序喷射，用4个高速输出口(P2.0-P2.3)分别控制4个缸的喷油器，所以系统中配备了结构和参数相同的四套电路，喷油驱动电路图如附图2所示。

(3)喷油器喷油特性测量的具体方法：喷油器喷油量是可以通过带刻度的试管来测量的。由于喷射的柴油本身量较少，喷射过程中还有一部分柴油附着在试管壁上，所以测量时应该静置一段时间，等附着在试管壁上的油滴落下后再开始读数。

在给定油轨压力P＝2.5Mpa条件下，由喷油控制电路板的高速输出口，经过喷油驱动电路板控制喷油器喷油。它可以通过改变脉冲周期的大小来模拟柴油喷射发动机转速变化时的实际工况。由于喷油器的循环喷油量很小，为了提高燃油计量的精确度，对于每一个喷油脉冲宽度，均采用多次重复计量取平均值的办法，这样就可以大幅度地提高燃油量读取的精度。喷油次数越高，燃油量读取的精度就越高。喷油次数是可调的，当喷油次数达到设定值时将自动停止喷射。