高压共轨喷油器动态响应特性监测技术分析

祖江陵 李娜

（一拖（洛阳）液压传动有限公司 河南 洛阳 471003）

引言

共轨喷油器的动态响应特征，具体的表现及喷油器喷射的开启及关闭延迟。其对喷油量和喷油开始时刻及结束时刻有非常直接的影响，进而影响发动机工作的性能。高压共轨喷油器的核心控制部件为高速电磁阀，其动态响应决定了燃油在喷入缸内的转角及持续其，同时明显影响着混合器的形成及喷油规律。所以深入的分析电磁阀的动态响应特征及检测方法是非常有必要的，其对于优化发动机工作过程及把控对策有非常重要的作用。

1 试验装置与办法

试验装置主要涵盖了三种系统，其一为燃油喷射系统，其二为高速显微摄像系统，其三为同步数据采集系统。其中燃油喷射系统主要包括了喷油器、共轨燃油系统及ECU等。而高速显微摄像系统主要包括：显微镜头、高速摄像机及高亮度LED冷光源。同步数据采集系统则包括：高精度电流传感器、压力传感器等。运用P系列喷油器，其孔径为0.16毫米，针阀为0.25毫米。

在进行试验的过程中，通过变频电机对高压油泵进行驱动，进而提供一定程度可调节的稳定压力，通过ECU将燃油喷射脉宽信号发出，进而使喷油器按照已经设定好的参数进行喷油，并同一时间将TTL信号发出，进而对高速摄像系统及同步数据采集系统进行触发。进行试验时，保持高速摄像的拍摄速度与DAQ数据采集频率一致。通过同步数据采集及高速摄像图片，将电流及压力信号传入到电脑中，并有效的完成匹配。将高速摄像机拍摄的速度设置为40000帧/秒，调整好分辨率，对燃油压力进行调节，并保持在直喷汽油机的范围之内，并对喷油的脉宽进行设置，喷油任务没完成一次，对脉宽、电流及压力信号进行以此同步采集。在这个过程中，对喷油的压力进行逐步的改变，对不同喷射压力下的喷油器开启、关闭延迟及事迹喷油持续时间进行研究。

2 试验结果与分析

GDI喷油器与高压共轨喷油器相比，更具复杂性，延迟相应主要包含了对电力的延迟，液力的延迟及机械延迟。喷油器工作的初期，显示经理了电磁阀开启的过程，接着经历了针阀开启的过程中，以下进行详细的介绍:

2.1 动态响应特性

经相关研究分析得知，电磁阀开启及关闭延迟时间和具体的喷油持续期。并且高压共轨电磁喷油器电磁阀、针阀的开启、关闭延迟及线圈电流等是相互对应的和谐关系。

2.2 喷油压力对动态响应特性的影响

伴随着喷油压力的不断升高，针阀的开启和关闭延迟，都慢慢降低并逐渐保持在稳定的状态；伴随着喷射压力的不断升高，其所打开的速度越快，而在关闭喷油器的时候其速度也能快速；不管是针阀的开启延迟还是关闭延迟，其主要的趋势基本都是伴随着喷油压力的提升而不断减小的。

在喷射压力不一样的情况下，具体的喷油持续期基本是一样的，基本都保持在2.5毫秒，因此从这个角度来看，受到喷油延迟的因素，导致喷油器的具体喷油持续时间比脉宽理论持续时间要高，但是不管喷油压力有任何的变化，只要喷油脉宽具有一定的固定性，所对应的具体燃油喷射持续其也是一样的。

喷油器针阀开启及关闭延迟的时间均受到燃油喷射压力变化的影响，伴随着喷油压力的提升，喷油器关闭延迟及相应延迟的时间明显变短，与理论脉宽持续期相比较，具体的喷油持续期较大，并在不一样的喷射压力下能保持一样。

压降曲线即在不一样的喷油压力下，燃油喷射过程中的压力波动情况。压力波动是指压降值，其主要的含义为最开始的喷油压力与立刻喷油压力的数值有一定差距。在进行喷射时，喷油器的压降，随着喷油压力的提升逐渐增加。

要相对不一样喷油压力下，压降的程度或者百分比进行对比，可以将压力波动率的概念有效引入，将其定义为立刻压降值以及最初喷油压力的数字化。通过对比发现，喷油压力越低，压力波动率越大。

3 结束语

在本次研究中，针对喷油器人口压力，同步高速摄像系统及喷油器电流采集，对其提出了一种新型的检测方式，即非接触式喷油器针阀响应特性法，进而创建了动态的特性响应测试方式，有效的将电控喷油器升程测量过程中，电磁干扰机结构布置等问题解决，并且可以有效的实现发动机工作时随时的监测，对于控制策略的闭环反馈及优化有一定的帮助作用。

电磁阀开启、关闭延迟和线圈电流在电磁喷油器中又非常和谐的互相对应的关系，喷油器进行工作的时候，使线圈电流变化率的值到最大，如果其结束的时候，会出现电流突起的现象。根据这个情况，有效的会得电磁动态的响应特性。与喷油器人口压力变化相结合，进而更深层次的对针阀开启及关闭的过程以及对应的时间进行确定，同时也包含了全部开启的时间。

针对高压共轨电磁阀喷油器来讲，不一样的喷射压力，其所造成的响应延迟差异也是非常大的，但是具体的喷油持续期基本是一样的。燃油在进行喷射的时候，其压力值越大，那么压力波动的绝对值也会越大，但是压力的波动率是比较低的。