缸內(nèi)直噴噴油器動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間測(cè)量系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
:
[0001]本發(fā)明涉及一種缸內(nèi)直噴汽油機(jī)高速電磁閥噴油器，具體來說涉及一種缸內(nèi)直噴噴油器動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間測(cè)量系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
:
[0002]缸內(nèi)直噴(簡稱GDI)技術(shù)為內(nèi)燃機(jī)降低排放，提高燃油效率提供了靈活、精確的優(yōu)化方案。隨著日益嚴(yán)格的NOdP CO 2排放法規(guī)要求，缸內(nèi)直噴汽油機(jī)一個(gè)循環(huán)內(nèi)的噴射次數(shù)達(dá)到了 2-3次，這些發(fā)展趨勢(shì)要求高速電磁噴油器具有更快、更精確的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性。因?yàn)殡姶砰y噴油器是感應(yīng)元件，在開啟和關(guān)閉過程中的響應(yīng)延遲是不可避免的，電磁閥的開啟和關(guān)閉往往滯后于噴油脈寬信號(hào)。電磁閥的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性決定了燃油噴入缸內(nèi)的精確曲軸轉(zhuǎn)角和實(shí)際噴油持續(xù)期，對(duì)混合氣的形成和噴油規(guī)律有顯著影響。因此，深入了解GDI電控噴油器的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性并對(duì)其進(jìn)行精確測(cè)量，對(duì)缸內(nèi)直噴發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)工作過程的性能改善以及控制策略的優(yōu)化具有重要意義。
[0003]⑶I噴油器本質(zhì)上是一種強(qiáng)力高速電磁閥，其結(jié)構(gòu)模型如圖1所示，主要由銜鐵、鐵芯、軛鐵、軛鐵環(huán)、線圈、導(dǎo)向管、閥桿、閥座、噴孔等組成。當(dāng)電磁線圈接收到噴油信號(hào)后，銜鐵組件(由銜鐵、導(dǎo)向環(huán)、閥桿、鋼球組成)在電磁吸力的作用下克服液壓力、彈簧力、摩擦力及自身重力，向鐵芯方向運(yùn)動(dòng)，鋼球離開閥座，燃油從閥座上的噴孔噴出并形成噴霧；當(dāng)噴油信號(hào)結(jié)束后，銜鐵組件在液壓力、彈簧力和自身重力的作用下，向閥座方向運(yùn)動(dòng)，鋼球落座，噴油結(jié)束，至此完成一次噴油周期。
[0004]GDI電控噴油器的控制方式與進(jìn)氣道噴射汽油機(jī)控制方式不同，一般采用PWM對(duì)噴油器進(jìn)行控制，通過瞬間高電壓形成大電流來迅速開啟噴油器，通過低電壓形成保持電流維持噴油器的開啟，通過控制保持電流的大小來提高噴油器關(guān)閉速度和避免噴油器過熱燒壞。
[0005]在現(xiàn)有技術(shù)的噴油器響應(yīng)時(shí)間的測(cè)量裝置中，通常在噴油器中設(shè)置閥針升程傳感器，檢測(cè)閥針的移動(dòng)，這種方法對(duì)噴油器改造較大，且改變了閥針部件原有的結(jié)構(gòu)，檢測(cè)精度不高，另外電磁噴油器空間布置日益緊湊，傳統(tǒng)式的電感位移傳感器已無法安裝在噴油器內(nèi)，且容易受到噴油器自身磁路的影響，已無法滿足測(cè)量的要求；基于激光傳感器的閥針升程非接觸式測(cè)量方法，此方法需要在噴油器體打孔，并引入激光位移傳感器，操作相對(duì)復(fù)雜，成本較高；基于在噴油器電路中引入取樣電阻，并向噴油器發(fā)出一系列加壓指令，反復(fù)驗(yàn)算對(duì)比，確定開啟響應(yīng)時(shí)刻的方法同樣破壞了原始噴油器的正常條件，且操作復(fù)雜，需要針對(duì)每個(gè)噴油器單獨(dú)改造，不具備通用性，且不能確定閥針開啟過程，誤差較大。另一方面，這些方法只能在實(shí)驗(yàn)臺(tái)架上完成測(cè)試，不能在發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作中實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)反饋。
[0006]因此，在不破壞噴油器結(jié)構(gòu)的情況下，提供一種簡便、快捷的缸內(nèi)直噴噴油器動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間測(cè)量系統(tǒng)及方法具有借鑒意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

:
[0007]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是在不破壞噴油器結(jié)構(gòu)的情況下，提供一種簡便、快捷的GDI噴油器高速電磁閥響應(yīng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及測(cè)量方法。
[0008]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0009]缸內(nèi)直噴噴油器動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間測(cè)量系統(tǒng)，包括:燃油供給系統(tǒng)3、噴油器1、噴油控制器6;還包括:
[0010]噴油器電流測(cè)量裝置5 ;噴油器入口壓力測(cè)量裝置2 ;
[0011]數(shù)據(jù)采集卡4，與噴油器電流測(cè)量裝置測(cè)量的電流大小、車用ECU單元傳來的脈寬信號(hào)信息以及噴油器入口壓力大??；
[0012]同步控制器7，與車用E⑶單元、數(shù)據(jù)采集卡相連，確保燃油噴射和數(shù)據(jù)采集同步觸發(fā)；
[0013]電流信號(hào)處理裝置9，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置8。
[0014]作為優(yōu)選方案之一，所述噴油器電流測(cè)量裝置為霍爾電流傳感器；作為優(yōu)選方案之二，所述噴油控制器為車用E⑶單元。
[0015]在上述測(cè)量系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)的缸內(nèi)直噴噴油器動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間測(cè)量方法，包括以下步驟:
[0016]準(zhǔn)備工作:調(diào)整燃油供給系統(tǒng)，使供油壓力穩(wěn)定到所需的噴油壓力；設(shè)定噴油器控制器的噴油參數(shù)，試噴，排空燃油供給系統(tǒng)和噴油器之間管道和噴油器內(nèi)的空氣，使噴油器進(jìn)入正常工作預(yù)備狀態(tài)；打開電流測(cè)量系統(tǒng)，使噴油器供電線路中的一根線路穿過電流測(cè)量系統(tǒng)；
[0017]測(cè)量過程:啟動(dòng)噴油器，電流測(cè)量裝置測(cè)量噴油器工作過程中經(jīng)過噴油器的電流大小并傳送給數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置；電流數(shù)據(jù)處理裝置對(duì)測(cè)得的電流大小進(jìn)行微分處理獲得電流變化率并傳給數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置；與此同時(shí)，打開噴油器入口壓力測(cè)量裝置，測(cè)量噴油器工作過程中噴油器入口的壓力變化，并傳送給數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置；
[0018]數(shù)據(jù)分析:獲得tA、tD時(shí)刻，t A為電流開始增長到最大過程中，電流變化率最大的時(shí)間點(diǎn)，tD為噴油脈寬結(jié)束后電流曲線上對(duì)應(yīng)的凸起。其中tA與噴油脈寬開始點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為GDI噴油器開啟響應(yīng)延遲，tD與噴油脈寬結(jié)束點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為GDI噴油器關(guān)閉響應(yīng)延遲。在壓力曲線圖上，a點(diǎn)為壓力線性下降的始點(diǎn)，b點(diǎn)為壓力線性下降的終點(diǎn)，c點(diǎn)為壓力線性上升的始點(diǎn)，d點(diǎn)為壓力線性下降的終點(diǎn)，ab段對(duì)應(yīng)的時(shí)間為針閥打開過程對(duì)應(yīng)的時(shí)間，be段對(duì)應(yīng)的時(shí)間為針閥完全開啟對(duì)應(yīng)的時(shí)間，Cd段對(duì)應(yīng)的時(shí)間為針閥關(guān)閉過程對(duì)應(yīng)的時(shí)間。
[0019]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是:
[0020](一 )本發(fā)明提出的測(cè)試系統(tǒng)和方法，不需要對(duì)原始噴油器物理結(jié)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)電路等進(jìn)行任何改造，保證噴油器工作在原始狀態(tài)，不引入外部干擾，測(cè)量結(jié)果真實(shí)可靠。
[0021]( 二)在實(shí)施方式中推薦的實(shí)施例中，利用高速攝像機(jī)同步拍攝噴霧過程，通過對(duì)比分析噴油器噴霧開始和關(guān)閉瞬間電流信號(hào)的特征變化以及噴油器入口壓力的同步比對(duì)，印證了該測(cè)量系統(tǒng)與方法的可靠性。
[0022](三)本測(cè)試系統(tǒng)和測(cè)試方法可綜合考慮實(shí)時(shí)的噴油脈沖電壓、燃油壓力、燃油性質(zhì)以及噴油器老化等問題，為精確控制噴油時(shí)刻、噴油量和控制策略優(yōu)化提供理論支持。【附圖說明】:
[0023]圖1是本發(fā)明實(shí)施例的缸內(nèi)直噴噴油器針閥響應(yīng)時(shí)間測(cè)量系統(tǒng)功能框圖；1代表噴油器，2代表噴油器入口壓力測(cè)量裝置，3代表燃油供給系統(tǒng)，4代表數(shù)據(jù)采集卡，5代表噴油器電流測(cè)量裝置，6代表噴油控制器，7代表同步控制器，8代表數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置，9代表電流信號(hào)處理裝置，10代表高速攝影系統(tǒng)。
[0024]圖2是本發(fā)明實(shí)施例的噴嘴工作過程中，噴嘴控制器對(duì)噴嘴施加的脈寬信號(hào)和在此過程中電流測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量到通過噴油器電磁線圈的電流大小曲線。
[0025]圖3是圖2中電流曲線從起點(diǎn)到最高點(diǎn)階段的微分曲線。
[0026]圖4是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的噴嘴工作過程中，電流測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量到通過噴油器電磁線圈的電流大小曲線和對(duì)應(yīng)的噴油器入口壓力變化曲線。
【具體實(shí)施方式】
:
[00