高壓共軌噴油器動態(tài)響應(yīng)特性監(jiān)測技術(shù)分析

祖江陵 李娜

（一拖（洛陽）液壓傳動有限公司 河南 洛陽 471003）

引言

共軌噴油器的動態(tài)響應(yīng)特征，具體的表現(xiàn)及噴油器噴射的開啟及關(guān)閉延遲。其對噴油量和噴油開始時刻及結(jié)束時刻有非常直接的影響，進(jìn)而影響發(fā)動機(jī)工作的性能。高壓共軌噴油器的核心控制部件為高速電磁閥，其動態(tài)響應(yīng)決定了燃油在噴入缸內(nèi)的轉(zhuǎn)角及持續(xù)其，同時明顯影響著混合器的形成及噴油規(guī)律。所以深入的分析電磁閥的動態(tài)響應(yīng)特征及檢測方法是非常有必要的，其對于優(yōu)化發(fā)動機(jī)工作過程及把控對策有非常重要的作用。

1 試驗(yàn)裝置與辦法

試驗(yàn)裝置主要涵蓋了三種系統(tǒng)，其一為燃油噴射系統(tǒng)，其二為高速顯微攝像系統(tǒng)，其三為同步數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。其中燃油噴射系統(tǒng)主要包括了噴油器、共軌燃油系統(tǒng)及ECU等。而高速顯微攝像系統(tǒng)主要包括：顯微鏡頭、高速攝像機(jī)及高亮度LED冷光源。同步數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)則包括：高精度電流傳感器、壓力傳感器等。運(yùn)用P系列噴油器，其孔徑為0.16毫米，針閥為0.25毫米。

在進(jìn)行試驗(yàn)的過程中，通過變頻電機(jī)對高壓油泵進(jìn)行驅(qū)動，進(jìn)而提供一定程度可調(diào)節(jié)的穩(wěn)定壓力，通過ECU將燃油噴射脈寬信號發(fā)出，進(jìn)而使噴油器按照已經(jīng)設(shè)定好的參數(shù)進(jìn)行噴油，并同一時間將TTL信號發(fā)出，進(jìn)而對高速攝像系統(tǒng)及同步數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行觸發(fā)。進(jìn)行試驗(yàn)時，保持高速攝像的拍攝速度與DAQ數(shù)據(jù)采集頻率一致。通過同步數(shù)據(jù)采集及高速攝像圖片，將電流及壓力信號傳入到電腦中，并有效的完成匹配。將高速攝像機(jī)拍攝的速度設(shè)置為40000幀/秒，調(diào)整好分辨率，對燃油壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)，并保持在直噴汽油機(jī)的范圍之內(nèi)，并對噴油的脈寬進(jìn)行設(shè)置，噴油任務(wù)沒完成一次，對脈寬、電流及壓力信號進(jìn)行以此同步采集。在這個過程中，對噴油的壓力進(jìn)行逐步的改變，對不同噴射壓力下的噴油器開啟、關(guān)閉延遲及事跡噴油持續(xù)時間進(jìn)行研究。

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

GDI噴油器與高壓共軌噴油器相比，更具復(fù)雜性，延遲相應(yīng)主要包含了對電力的延遲，液力的延遲及機(jī)械延遲。噴油器工作的初期，顯示經(jīng)理了電磁閥開啟的過程，接著經(jīng)歷了針閥開啟的過程中，以下進(jìn)行詳細(xì)的介紹:

2.1 動態(tài)響應(yīng)特性

經(jīng)相關(guān)研究分析得知，電磁閥開啟及關(guān)閉延遲時間和具體的噴油持續(xù)期。并且高壓共軌電磁噴油器電磁閥、針閥的開啟、關(guān)閉延遲及線圈電流等是相互對應(yīng)的和諧關(guān)系。

2.2 噴油壓力對動態(tài)響應(yīng)特性的影響

伴隨著噴油壓力的不斷升高，針閥的開啟和關(guān)閉延遲，都慢慢降低并逐漸保持在穩(wěn)定的狀態(tài)；伴隨著噴射壓力的不斷升高，其所打開的速度越快，而在關(guān)閉噴油器的時候其速度也能快速；不管是針閥的開啟延遲還是關(guān)閉延遲，其主要的趨勢基本都是伴隨著噴油壓力的提升而不斷減小的。

在噴射壓力不一樣的情況下，具體的噴油持續(xù)期基本是一樣的，基本都保持在2.5毫秒，因此從這個角度來看，受到噴油延遲的因素，導(dǎo)致噴油器的具體噴油持續(xù)時間比脈寬理論持續(xù)時間要高，但是不管噴油壓力有任何的變化，只要噴油脈寬具有一定的固定性，所對應(yīng)的具體燃油噴射持續(xù)其也是一樣的。

噴油器針閥開啟及關(guān)閉延遲的時間均受到燃油噴射壓力變化的影響，伴隨著噴油壓力的提升，噴油器關(guān)閉延遲及相應(yīng)延遲的時間明顯變短，與理論脈寬持續(xù)期相比較，具體的噴油持續(xù)期較大，并在不一樣的噴射壓力下能保持一樣。

壓降曲線即在不一樣的噴油壓力下，燃油噴射過程中的壓力波動情況。壓力波動是指壓降值，其主要的含義為最開始的噴油壓力與立刻噴油壓力的數(shù)值有一定差距。在進(jìn)行噴射時，噴油器的壓降，隨著噴油壓力的提升逐漸增加。

要相對不一樣噴油壓力下，壓降的程度或者百分比進(jìn)行對比，可以將壓力波動率的概念有效引入，將其定義為立刻壓降值以及最初噴油壓力的數(shù)字化。通過對比發(fā)現(xiàn)，噴油壓力越低，壓力波動率越大。

3 結(jié)束語

在本次研究中，針對噴油器人口壓力，同步高速攝像系統(tǒng)及噴油器電流采集，對其提出了一種新型的檢測方式，即非接觸式噴油器針閥響應(yīng)特性法，進(jìn)而創(chuàng)建了動態(tài)的特性響應(yīng)測試方式，有效的將電控噴油器升程測量過程中，電磁干擾機(jī)結(jié)構(gòu)布置等問題解決，并且可以有效的實(shí)現(xiàn)發(fā)動機(jī)工作時隨時的監(jiān)測，對于控制策略的閉環(huán)反饋及優(yōu)化有一定的幫助作用。

電磁閥開啟、關(guān)閉延遲和線圈電流在電磁噴油器中又非常和諧的互相對應(yīng)的關(guān)系，噴油器進(jìn)行工作的時候，使線圈電流變化率的值到最大，如果其結(jié)束的時候，會出現(xiàn)電流突起的現(xiàn)象。根據(jù)這個情況，有效的會得電磁動態(tài)的響應(yīng)特性。與噴油器人口壓力變化相結(jié)合，進(jìn)而更深層次的對針閥開啟及關(guān)閉的過程以及對應(yīng)的時間進(jìn)行確定，同時也包含了全部開啟的時間。

針對高壓共軌電磁閥噴油器來講，不一樣的噴射壓力，其所造成的響應(yīng)延遲差異也是非常大的，但是具體的噴油持續(xù)期基本是一樣的。燃油在進(jìn)行噴射的時候，其壓力值越大，那么壓力波動的絕對值也會越大，但是壓力的波動率是比較低的。