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1、柴油机高压共轨系统喷油量和喷油规律测量方法概述张 彬,刘建新,杜慧勇,王站成(河南科技大学车辆与动力工程学院,河南洛阳 )摘要:对目前几种常用的测量柴油机高压共轨系统喷油量和喷油规律的方法、原理和装置进行了介绍与分析。关键词:柴油机;高压共轨;喷油规律;喷油量中图分类号:.. 文献标识码 文章编号(),,,():,.:;;; 电控高压共轨喷油系统是当前提高柴油机性能、减少其有害排放物最有效的技术手段之一,已广泛应用在现代高效、低排放的柴油机上。随着全球范围内能源问题的日益突出和国内欧Ⅲ、
2、欧Ⅳ排放法规的逐步实施,柴油机电控高压共轨喷油系统也将在我国得到越来越广泛的应用。高压共轨喷油方式可以在高喷射压力下进行并形成由预喷射、主喷射和后喷射等组成的多段喷射。预喷射可缩短主喷射的着火延迟时间,能减少燃烧噪音和的排放量。预喷射量对柴油机排放及燃油消耗有重要影响[]。燃油消耗随预喷射量的增加呈上升趋势,但不存在线性关系。而对于排放,当预喷射量由少增多时,的排放是先减少然后又升高,即对于发动机的某个工况存在一个最佳预喷射量。柴油机燃烧过程的质量在很大程度上取决于喷油规律[],根据柴油机不同工况选择不同
3、形式的喷油规律(先缓后急型和先急后缓型)曲线和喷射策略,可以在改善柴油机动力性和经济性的同时,在降低排放、振动和噪声等之间获得最佳折中。为使电控高压共轨喷油系统能提供发动机所需的喷油量和喷油规律,就必须具备相应的测试手段以进行每循环预喷油量、主喷油量和喷油规律等参数的精确测量,本文就相关测量方法与测试装置介绍如下。 喷油量的测量方法和原理目前柴油机喷油量的常用测量方法有容积法、位移法和法。. 容积法该法工作原理是将喷出的燃油通过稳压装置聚集在一个有确定容积的容器内,通过测量充满该容积所经历的喷油次数计算出
4、每循环的平均喷油量。该方法的优点是传感器结构和检测电路简单,电路抗干扰能力强,测量方便等。其缺点是:只能测量平均喷油量,无法测取每循环的单次喷油量;测量精度较低,通过增大测量容积虽可提高测量精度,但会使工作效率降低;检测电路与燃油之间的玻璃板易受测量油液污染,光电流量传感器容易产生错误信号,导致测量设备不能正常工作;脉冲式喷油所引起的油面波动容易引起测量数据不准确等。. 法其工作原理[]是当燃油喷入充满燃油的刚体密封容器内时,利用压力与喷油量成比例上升的原理测量喷油量。向容积为的密封容器内喷射体积为的燃油
5、时,燃油的体积弹性系数为,容器内的压力上升Δ如式()所示。Δ()在测量预喷射油量时,因喷油量相对于密封刚体容器的容积来说显得非常小,所引起的压力变化就很小,则容易使压力传感器的信噪比过小,以致于噪声淹没测量信号而无法进行测量。为了获得最大的压力变化(约为),针对不同喷射量应采用不同的刚体容积,其可分为,,和种情况,依次对应的最大喷射量为,,和循环。图为日本小野公司生产的型喷油量传感器的工作示意图[]。在喷射量检测部分,除喷油器外,还装有在定容容器中测定喷射时容器内压力上升的压电式压力传感器、用于测定燃油温
6、度的温度传感器、为排出所喷射燃油的燃油排出阀。在喷射量检测部分的排出阀下游安装了容积式流量计(),从而可测量喷射量的累计值。比较从喷射量检测部分得到的每次喷射量的累计值和与其对应的流量计输出结果,可以对喷射量检测部分所得出的喷射量的绝对值进行校正。该方法的特点是:对刚性体的密封性要求高;要求高速排出阀具有很高的响应能力,否则将影响下一次喷油量的测量;测量量程大(～升程);高精度的多段喷油量测量(读数值的±.);最高可测量到段喷射;连续测量每次喷射(.～)。. 位移法其工作原理是将待测燃油喷进一个带有柱塞的
7、缸体内,缸体的开闭由一个电磁阀控制,缸体中柱塞与一个高精度的电子位移测量系统相连。在燃油压力下柱塞产生移动,喷油量通过测量柱塞的位移和柱塞的横截面积从而计算出来。柱塞与柱塞套筒之间的滑动部分如果泄露会使测量精度降低,若过度减小滑动部分之间的间隙则会导致滑动油膜破裂而使滑动部分卡死而不能正常工作。为解决这个问题,在实际应用中可采用膜片或者膜盒来代替柱塞。由于膜片或者膜盒的壁厚很薄,惯性可以做的非常小,并且不是滑动运动,而是采用弹性变形实现体积位移的转换,所以内部泄露为零。图为日本小野公司生产的型喷油量传感器
8、工作原理图[],它采用体积位移转换的方式,测量出喷射前和喷射后膜盒的位置。喷射后的燃油通过高速电磁阀排出以准备下一次喷射。在膜盒的另一侧充入高压气体形成背压,以模拟发动机的气缸压力。图 型喷油量传感器.该方法的特点是:柱塞加工精度高,柱塞与柱塞套筒配合间隙要求高,即密封性好,但加工难度大;测量精确,最小可检测到.;测量范围广,～;分辨率高,在测量范围为～.时,可达到.次喷射。 喷油规律的测量方法和原理目前柴油机喷油规律的常用测
