缸內(nèi)直噴噴油器動態(tài)響應(yīng)時間測量系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
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[0001]本發(fā)明涉及一種缸內(nèi)直噴汽油機高速電磁閥噴油器，具體來說涉及一種缸內(nèi)直噴噴油器動態(tài)響應(yīng)時間測量系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
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[0002]缸內(nèi)直噴(簡稱GDI)技術(shù)為內(nèi)燃機降低排放，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)直噴汽油機一個循環(huán)內(nèi)的噴射次數(shù)達(dá)到了 2-3次，這些發(fā)展趨勢要求高速電磁噴油器具有更快、更精確的動態(tài)響應(yīng)特性。因為電磁閥噴油器是感應(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。電磁閥的動態(tài)響應(yīng)特性決定了燃油噴入缸內(nèi)的精確曲軸轉(zhuǎn)角和實際噴油持續(xù)期，對混合氣的形成和噴油規(guī)律有顯著影響。因此，深入了解GDI電控噴油器的動態(tài)響應(yīng)特性并對其進行精確測量，對缸內(nèi)直噴發(fā)動機發(fā)動機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，向鐵芯方向運動，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，向閥座方向運動，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氣道噴射汽油機控制方式不同，一般采用PWM對噴油器進行控制，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)時間的測量裝置中，通常在噴油器中設(shè)置閥針升程傳感器，檢測閥針的移動，這種方法對噴油器改造較大，且改變了閥針部件原有的結(jié)構(gòu)，檢測精度不高，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，已無法滿足測量的要求；基于激光傳感器的閥針升程非接觸式測量方法，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)驗算對比，確定開啟響應(yīng)時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，需要針對每個噴油器單獨改造，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，這些方法只能在實驗臺架上完成測試，不能在發(fā)動機正常工作中實時監(jiān)測反饋。
[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)直噴噴油器動態(tài)響應(yīng)時間測量系統(tǒng)及方法具有借鑒意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

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[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)測系統(tǒng)及測量方法。
[0008]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0009]缸內(nèi)直噴噴油器動態(tài)響應(yīng)時間測量系統(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]噴油器電流測量裝置5 ;噴油器入口壓力測量裝置2 ;
[0011]數(shù)據(jù)采集卡4，與噴油器電流測量裝置測量的電流大小、車用ECU單元傳來的脈寬信號信息以及噴油器入口壓力大?。?br>[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]電流信號處理裝置9，數(shù)據(jù)存儲裝置8。
[0014]作為優(yōu)選方案之一，所述噴油器電流測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]在上述測量系統(tǒng)上實現(xiàn)的缸內(nèi)直噴噴油器動態(tài)響應(yīng)時間測量方法，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，使噴油器進入正常工作預(yù)備狀態(tài)；打開電流測量系統(tǒng)，使噴油器供電線路中的一根線路穿過電流測量系統(tǒng)；
[0017]測量過程:啟動噴油器，電流測量裝置測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)存儲裝置；電流數(shù)據(jù)處理裝置對測得的電流大小進行微分處理獲得電流變化率并傳給數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)存儲裝置；與此同時，打開噴油器入口壓力測量裝置，測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)存儲裝置；
[0018]數(shù)據(jù)分析:獲得tA、tD時刻，t A為電流開始增長到最大過程中，電流變化率最大的時間點，tD為噴油脈寬結(jié)束后電流曲線上對應(yīng)的凸起。其中tA與噴油脈寬開始點之間的時間間隔為GDI噴油器開啟響應(yīng)延遲，tD與噴油脈寬結(jié)束點之間的時間間隔為GDI噴油器關(guān)閉響應(yīng)延遲。在壓力曲線圖上，a點為壓力線性下降的始點，b點為壓力線性下降的終點，c點為壓力線性上升的始點，d點為壓力線性下降的終點，ab段對應(yīng)的時間為針閥打開過程對應(yīng)的時間，be段對應(yīng)的時間為針閥完全開啟對應(yīng)的時間，Cd段對應(yīng)的時間為針閥關(guān)閉過程對應(yīng)的時間。
[0019]本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果是:
[0020](一 )本發(fā)明提出的測試系統(tǒng)和方法，不需要對原始噴油器物理結(jié)構(gòu)、驅(qū)動電路等進行任何改造，保證噴油器工作在原始狀態(tài)，不引入外部干擾，測量結(jié)果真實可靠。
[0021]( 二)在實施方式中推薦的實施例中，利用高速攝像機同步拍攝噴霧過程，通過對比分析噴油器噴霧開始和關(guān)閉瞬間電流信號的特征變化以及噴油器入口壓力的同步比對，印證了該測量系統(tǒng)與方法的可靠性。
[0022](三)本測試系統(tǒng)和測試方法可綜合考慮實時的噴油脈沖電壓、燃油壓力、燃油性質(zhì)以及噴油器老化等問題，為精確控制噴油時刻、噴油量和控制策略優(yōu)化提供理論支持?！靖綀D說明】:
[0023]圖1是本發(fā)明實施例的缸內(nèi)直噴噴油器針閥響應(yīng)時間測量系統(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)存儲裝置，9代表電流信號處理裝置，10代表高速攝影系統(tǒng)。
[0024]圖2是本發(fā)明實施例的噴嘴工作過程中，噴嘴控制器對噴嘴施加的脈寬信號和在此過程中電流測量系統(tǒng)測量到通過噴油器電磁線圈的電流大小曲線。
[0025]圖3是圖2中電流曲線從起點到最高點階段的微分曲線。
[0026]圖4是本發(fā)明一個實施方式的噴嘴工作過程中，電流測量系統(tǒng)測量到通過噴油器電磁線圈的電流大小曲線和對應(yīng)的噴油器入口壓力變化曲線。
【具體實施方式】
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