[實用新型]缸內直噴噴油器動態響應時間測量系統

有效

• 申請號: 201520181523.0
• 申請日: 2015-03-27
• 公開（公告）號: CN204572301U
• 公開（公告）日: 2015-08-19
• 發明（設計）人: 姚春德;銀增輝;耿培林;胡江濤;姚安仁
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: F02M65/00
• 分類號: F02M65/00
• 代理公司: 天津佳盟知識產權代理有限公司 12002
• 代理人: 侯力

技術領域：

本實用新型涉及一種缸內直噴汽油機高速電磁閥噴油器，具體來說涉及一種缸內直噴噴油器動態響應時間測量系統。

背景技術：

缸內直噴(簡稱GDI)技術為內燃機降低排放，提高燃油效率提供了靈活、精確的優化方案。隨著日益嚴格的NO_x和CO₂排放法規要求，缸內直噴汽油機一個循環內的噴射次數達到了2-3次，這些發展趨勢要求高速電磁噴油器具有更快、更精確的動態響應特性。因為電磁閥噴油器是感應元件，在開啟和關閉過程中的響應延遲是不可避免的，電磁閥的開啟和關閉往往滯后于噴油脈寬信號。電磁閥的動態響應特性決定了燃油噴入缸內的精確曲軸轉角和實際噴油持續期，對混合氣的形成和噴油規律有顯著影響。因此，深入了解GDI電控噴油器的動態響應特性并對其進行精確測量，對缸內直噴發動機發動機工作過程的性能改善以及控制策略的優化具有重要意義。

GDI噴油器本質上是一種強力高速電磁閥，其結構模型如圖1所示，主要由銜鐵、鐵芯、軛鐵、軛鐵環、線圈、導向管、閥桿、閥座、噴孔等組成。當電磁線圈接收到噴油信號后，銜鐵組件(由銜鐵、導向環、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；當噴油信號結束后，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，噴油結束，至此完成一次噴油周期。

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閉速度和避免噴油器過熱燒壞。

在現有技術的噴油器響應時間的測量裝置中,通常在噴油器中設置閥針升程傳感器,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構，檢測精度不高，另外電磁噴油器空間布置日益緊湊，傳統式的電感位移傳感器已無法安裝在噴油器內，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，并向噴油器發出一系列加壓指令，反復驗算對比，確定開啟響應時刻的方法同樣破壞了原始噴油器的正常條件，且操作復雜，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，不能在發動機正常工作中實時監測反饋。

因此，在不破壞噴油器結構的情況下，提供一種簡便、快捷的缸內直噴噴油器動態響應時間測量系統具有借鑒意義。

發明內容：

本實用新型所要解決的技術問題是在不破壞噴油器結構的情況下，提供一種簡便、快捷的GDI噴油器高速電磁閥響應監測系統及測量方法。

本實用新型的技術方案如下：

缸內直噴噴油器動態響應時間測量系統，包括：燃油供給系統3、噴油器1、噴油控制器6；還包括：

噴油器電流測量裝置5；噴油器入口壓力測量裝置2；

數據采集卡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小；

同步控制器7，與車用ECU單元、數據采集卡相連，確保燃油噴射和數據采集同步觸發；

電流信號處理裝置9，數據存儲裝置8。

作為優選方案之一，所述噴油器電流測量裝置為霍爾電流傳感器；作為優選方案之二，所述噴油控制器為車用ECU單元。

在上述測量系統上實現的缸內直噴噴油器動態響應時間測量方法，包括以下步驟：

準備工作：調整燃油供給系統，使供油壓力穩定到所需的噴油壓力；設定噴油器控制器的噴油參數，試噴，排空燃油供給系統和噴油器之間管道和噴油器內的空氣，使噴油器進入正常工作預備狀態；打開電流測量系統，使噴油器供電線路中的一根線路穿過電流測量系統；

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過噴油器的電流大小并傳送給數據存儲裝置；電流數據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據數據存儲裝置；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，并傳送給數據存儲裝置；