高压共轨燃油喷射试验台开发与研制

裴变金

高压共轨燃油喷射试验台开发与研制

裴变金

（太原重工股份有限公司 轧钢设备分公司，山西 太原030024）

针对高压共轨燃油喷射系统已广泛配备于汽车发动机而技术又被国外垄断的现状，立足于自主开发高压共轨燃油喷射系统，研发了高压共轨燃油喷射试验台并开展了相关试验。结果表明，此试验台具有工作稳定、可拓展空间大等优点。

高压共轨；燃油喷射；试验台

柴油机高压共轨燃油喷射系统被内燃机行业誉为是20世纪三大突破之一。国内外都对高压共轨燃油喷射技术投入了大量精力进行研发，并已取得了一定的技术进步。然而，在高压共轨燃油喷射试验台的研发方面却略显不足，目前较成熟的产品仅为德国博世公司的EPS815系列和意大利拉宝地公司的TEC100系列。国内也有几家单位进行研发，但都仅限于高压油泵维修和精校方面，功能较单一，不足以用于研发高压共轨燃油喷射系统。文章立足于开发高压共轨燃油喷射系统，自主开发了高压共轨燃油喷射试验台，并完成了相关测试试验。

1　试验台总体布置

柴油从油箱中被低压油泵吸出，经滤清器过滤后供给高压油泵，经高压油管、共轨管后由喷油器喷出，回油经油管返回油箱。油温控制在40±2℃，由温度传感器测定，高于此值就启动强制制冷对柴油进行循环冷却，低于此值则启动电加热棒。

驱动部分采用变频调速电机 Y160M-4（主轴转速0～4000r/min，功率7.5kW），经万向节和过渡接头驱动高压油泵。高压油泵采用博世CP1H泵，用支架固定在工作台上，保持与电机同心。共轨管通过支架固定，并在管上安装250MPa的超高压压力表，用来控制共轨压力的范围。喷油器采用博世CR12.2电控喷油器，总体布置如图1所示。

图1　喷油试验台总体布置示意图

2　控制部分

系统的控制部分主体为电控单元。试验台所采用的电控单元为多功能控制单元。该多功能控制单元硬件部分主要由微控制器、升压电路、输入处理电路等组成；软件部分则由嵌入式软件和监控控制软件组成。该单元可用于柴油机、汽油机和转子发动机等各种类型发动机的运行控制和试验标定中，在本试验台中完成共轨压力控制、喷油器控制等功能，图2为控制单元实物图。

图2　控制单元实物图

微控制器是控制单元的核心，负责接收传感器输入信号，根据存储器中的程序和算法，输出合理的驱动控制信号。本控制单元的微控制器为飞利浦公司所生产的LPC2292芯片。该芯片内核为32位ARM7，主频为60MHz，具有8个10位模数通道、2路PWM通道和2个CAN接口。适用于汽车控制和工业控制。

升压电路将蓄电池电压（12V）升至喷油器或火花塞所需的电压，可同时输出高中低三种电压。最高电压可达45V。

输入处理电路将输入的信号经滤波和放大后转换成微控制器易于接收的电信号。滤波部分主要为光电耦合过滤。输入的信号在光电耦合器内被转换为光，又以光电感应原理转换为电信号进入微控制器，起到阻止信号干扰的作用。输入处理电路可以接受各种位置传感器的输入，包括电磁型传感器，霍尔型传感器和光电型传感器。

嵌入式软件是运行于微控制器中的程序。发动机的所有控制功能都由嵌入式软件实现。该软件能够实现的功能有：共轨压力控制，速度控制及喷油控制。

监控软件运行于上位机中，通过串口数据线对发动机各种控制参数进行调整并监视各种关键变量如发动机转速、喷油脉宽、共轨压力等的变化情况，其运行界面如图3所示。

图3　软件界面图

基本的共轨燃油控制系统由安装在共轨管上的共轨压力传感器、位于高压油泵出口的共轨压力控制阀、喷油器和控制单元组成。电控单元读入压力传感器的电压，将其转换为共轨管内的燃油压力值并与目标压力值比较后进行输出量计算，对共轨压力控制阀实施闭环控制，使其改变阀门开度最终改变实际油压。与此同时，电控单元将所需的喷油量转换为喷油器开启持续时间后驱动喷油器喷油。

3　试验台应用效果

将博世高压油泵CP1H泵、高压油轨、喷油器和自行设计制作的消雾器安装在试验台上，同时将控制单元与喷油器和高压油泵连接起来，控制单元的电源由12V恒压源提供。试验台连接如图4、图5所示。

图4　高压共轨燃油喷射实验台

图5　高压共轨燃油喷射实验台控制部分

经过大量密封性试验和喷油试验表明，该实验台具有工作稳定，可拓展空间大，操作性强等优点。其相关性能有待于下一步试验的进一步检验和提高。

［1］王均效，陆家祥.柴油机高压共轨喷油系统的发展动态［J］.柴油机，2001，（5）：1-11.

［2］周海涛，王俊席，祝轲卿，等.柴油机GD-1系统油压控制策略仿真［J］.农业机械学报，2007，38（1）：56-59.

［3］肖文雍，杨林，梁峰，等.GD-1高压共轨式电控柴油机燃油喷射压力控制策略的研究［J］.内燃机学报，2004，22（3）：235-240.

［4］杨林，冒晓建，卓斌.车用柴油机高压共轨燃油喷射压力控制技术［J］.车用发动机，2001，（5）：1-5.

Research and Development of High Pressure Common Rail Fuel Injection Test Bench

PEI Bian-jin
（Steel rolling equipment branch company，Taiyuan Heavy Industry Co.ltd，Taiyuan，Shanxi 030024，China）

This paper aimsat the fact that the high pressure common rai1 fue1 injection system has been wide1y used in the automotive engine，whereas the techno1ogy is sti11 monopo1ized by foreign companies，bases on independent deve1opment of highpressure common rai1 fue1 injection system，researches and deve1ops high pressure common rai1 fue1 injection test bench and re-1ated tests.The resu1ts show that the test bench has the advantages of stab1e operation and 1arge space expansion.

High pressure common rai1；Fue1 injection；test-bed

TK422

A

2095-980X（2016）03-0050-02

2016-03-07

裴变金（1977-），男，山西太原人，工程师，主要从事机械装备工艺与开发研究。