喷油器IQA功能对发动机一致性修正的研究

李岩 曲兴年 杨国娟

摘要： 为了研究喷油器IQA功能对发动机性能及排放的影响，在发动机试验台架准备了一组中值喷油器及多组极值喷油器，进行添加IQA功能前后的性能及排放试验。对添加IQA功能前后的极值喷油器试验数据进行分析，得出：极值喷油器在添加IQA功能后，其性能及排放均可得到一定的修正。

Abstract： In order to study the modification ability of injector IQA function to engine performance and emission，a set of median injectors and several sets of extremum injectors are prepared on engine test bench， performance and emission tests were performed on these injectors before and after adding IQA function. After analysis the test data， we can conclude that：the median injectors can be corrected after add the IQA function.

关键词： 喷油器;IQA;性能及排放;修正

Key words： injector;IQA;performance and emission;correct

中图分类号：U464.9+1                                      文献标识码：A                                  文章编号：1674-957X（2021）19-0047-02

0  引言

由于喷油器在生产过程的机械制造偏差，其喷嘴孔径的大小会存在差异，导致每支喷油器在发动机上工作时，喷油量各不相同;而喷油器的偏差会实际反应到发动机上，使得发动机性能及排放一致性存在偏差。为改善这种现状，喷油器生产厂家引入了IQA（Injector-Quantity-Adjustment）技术，IQA功能会对每支喷油器进行油量修正，增加其喷射精度，使每支喷油器实际喷射的油量更接近基准喷油器（中值喷油器）。

1  IQA功能油量修正原理及使能

1.1 IQA功能油量修正原理  目前电控喷油器是通过ECU给定其一定的电流来实现喷嘴的开启，ECU给喷油器通电时间我们通常称之为加电时间（ET，energizing time），此ET时间也就是喷油器开启的时间。IQA功能则是通过修正每支喷油器的ET来实现油量的修正。如图1所示，ECU给每支喷油器的初始ET都是相同的，IQA功能会在此基础上给定一个ΔET，喷油器的最终加电时间=ET+ΔET;流量偏大的喷油器（max injector）ΔET为负值，流量偏小的喷油器（min injector）ΔET为正值。

1.2 IQA功能使能  每支喷油器上都会存在一个IQA码，如图2所示;每个IQA码为此喷油器出厂时经过油量试验台测量实际油量后所得，ECU可以通过读取此IQA码来确定出一组常用工况区的油量修值，一般为预喷区域（PI1、PI2）、外特性全负荷区域（FL）、排放区域（EM）及怠速区域（ID）。发动机试验台可以使用特定解码器和ECU标定工具来实现IQA码的功能使能，生产线则可以使用扫码枪来实现IQA功能的使能。

2  试验结果分析

2.1 试验条件  为研究IQA功能启用后，对发动机性能及排放是否有修正及修正程度的大小，在某型号柴油机上使用五组喷油器来进行IQA开启前后的性能及排放试验。发动机主要技术参数见表1。

2.2 试验过程  试验前在喷油器试验台对各支喷油器打油量。使用中值喷油器进行外特性与排放试验，外特性测量转速、功率、油耗量等参数;排放测量NOx、PM、HC等参数。分别使用FLmax、FLmin喷油器进行IQA前后的外特性试验，测量参数同中值喷油器。

分别使用EMmax、EMmin喷油器进行IQA前后的排放试验，测量参数同中值喷油器。

2.3 试验结果及分析

2.3.1 各支喷油器油量结果  各支喷油器在试验台测得油量信息见表2，可以看出极大值喷油器各区域下油量均大于中值喷油器，相反极小值喷油器油量均小于中值喷油器。

2.3.2 IQA功能對发动机外特性上功率的修正  在未启用IQA功能时，各支喷油器外特性点加电时间一致（如图3所示），由于加工工艺一致性问题，极大值喷油器喷射速率大于中值喷油器，相反极小值喷油器喷射速率小于中值喷油器，这样就会导致相同外特性点下各喷油器喷油量极大值>中值>极小值（如图4所示），从而使得相同转速下外特性点的功率极大值>中值>极小值（如图5所示）。在启用IQA功能后，极大值喷油器加电时间得到负向修正，极小值喷油器加电时间得到正向修正（如图3所示），使得极大值、极小值喷油器在相同工况下的喷油量接近中值喷油器，从而极值喷油器在IQA修正后的功率接近于中值喷油器（如图4所示）。

2.3.3 IQA功能对发动机排放（NOx）的影响  不考虑其他燃烧参数，只考虑加电时间，可以认为相同工况点极大值喷油器实际需求加电时间小于中值喷油器，同理极小值大于中值;即极大值喷油器的燃烧时间要小于中值喷油器，极小值大于中值。所以理论上极大值喷油器NOx要小于中值喷油器，而极小值喷油器要大于中值喷油器。在启用IQA功能后，极大值喷油器加电时间往小修正，在相同的工况点由于加电时间减小，发动机需求的轨压和主喷时刻响应就会加大，从而NOx会比修正前有所增加，同理极小值喷油器轨压和主喷会相应减小，NOx较修正前有所减小。如表3及图5为试验用发动机在进行IQA功能验证后整个排放循环NOx变化及单个排放点NOx变化情况。

3  结论

喷油器IQA功能通过修正各支喷油器的加电时间，可以有效的减小由于喷油器加工工艺导致的发动机一致性偏差，使得发动机动力性及排放都能满足生产一致性的要求。

参考文献：

[1]周龙保，刘忠长，高宗英.内燃机学[M].北京：机械工业出版社，2010.

[2]蒋德明.内燃机燃烧与排放学[M].西安：西安交通大学，2001.

[3]高寒，姜晓.发动机原理[M].北京：北京交通大学出版社，2007.