CN102506001A

CN102506001A - 一种基于电控单体泵预行程的喷油特性标定方法

Info

Publication number: CN102506001A
Application number: CN2011103754331A
Authority: CN
Inventors: 杜巍; 刘福水; 吴子军
Original assignee: Beijing Institute of Technology BIT
Current assignee: Beijing Institute of Technology BIT
Priority date: 2011-11-23
Filing date: 2011-11-23
Publication date: 2012-06-20
Anticipated expiration: 2031-11-23
Also published as: CN102506001B

Abstract

本发明涉及一种基于电控单体泵预行程的喷油特性标定方法，具体是：1)在电控单体泵试验系统中，在凸轮轴的凸轮型线上确定一个标定基点；2)在凸轮型线数据中，确定某凸轮预行程的位置点与标定基点之间的角度关系；3)以此位置点为零点，模拟柴油机的压缩上止点，在数据采集与控制系统中，建立零点和喷油起点、终点的角度联系；4)在不同转速、喷油提前角和持续期下，测量单体泵的喷油量和喷油压力；5)改变预行程h1和对应角度θ1，再测量喷油量和喷油压力，就完成不同单体泵预行程时的喷油特性标定。本发明可以在喷油泵试验台上，模拟实际柴油机进行不同单体泵预行程下的喷油特性标定，快速为柴油机ECU提供喷油MAP图，降低标定成本。

Description

一种基于电控单体泵预行程的喷油特性标定方法

技术领域

本发明属于柴油机供油系统设计领域，具体涉及到一种基于电控单体泵预行程的喷油特性标定方法。

背景技术

近年来，油价不断攀升，排放法规越来越严格，柴油机的燃油经济性和排放性问题已成为目前研究的焦点问题。电控单体泵燃油喷射系统，其喷射压力可高达180MPa，控制精确、响应快、稳定性好，能在较大循环供油量的前提条件下实现高压喷射，是目前中大功率柴油机解决经济性和排放性问题的首选方案。

电控单体泵的燃油供给系统主要通过凸轮驱动单体泵柱塞下端的挺柱上下运动带动柱塞在柱塞腔内往复运动，实现燃油压缩、油压建立。高速电磁阀的开和关控制了供油起始和终了时刻，凸轮的型线决定柱塞运动的规律，柱塞运动速度又决定着燃油从泵油腔流向喷油嘴的速度和喷油压力。因此，电控单体泵燃油供给系统执行喷油动作时，单体泵挺柱工作段内的凸轮型线对喷油特性影响非常大。

一台柴油机机装配完毕后，单体泵凸轮轴与发动机曲轴的安装位置就唯一确定，凸轮轴随曲轴以固定的速比和相位运动，如图1所示，A为凸轮升程的起点，F是凸轮升程的终点，O是凸轮轴的中心，当活塞处于压缩上止点时，单体泵挺柱与凸轮的接触点在M点，对应的升程为h，即为单体泵的预行程。在预行程确定以后，凸轮型线上单体泵的工作段也就确定，对电控单体泵柴油机的性能进行匹配标定时，只能改变喷油提前角和喷油持续期。在实际的柴油机上，即使在相同的喷油提前角和喷油持续期的条件下，如果预行程不一样，喷油特性也会有区别。

目前对电控单体泵燃油供给系统的研究主要集中在：对整个燃油供给系统的开发试验研究，发动机ECU喷油模块的仿真试验，电控单体泵与燃烧系统的匹配试验研究，单体泵凸轮型线的优化设计，单体泵试验台的研制等方面。相关专利有：专利CN201650471U研制了一种柴油机单体泵电控单元；专利CN1928348A发明了一种柴油机高压油泵喷油量与喷油正时电磁控制阀；专利CN201661400U公开了一种单体泵试验台；专利CN101482080A设计了一种单体泵凸轮结构；专利CN1696493A公开了一种电控高压柴油机单体泵凸轮型线及其制作方法；专利CN201209504Y研究了一种适合电控单体泵的等速凸轮；专利CN2573706Y设计了一种电控高压柴油机单体泵凸轮；专利CN201284739Y发明了一种单体泵凸轮轴的安装结构。上述研究中没有明确提出电控单体泵预行程的概念，也没有涉及到基于单体泵预行程的喷油特性标定方法。

本发明的目的就是在电控单体泵试验台上模拟实际柴油机不同单体泵预行程的安装情况，对待测单体泵燃油供给系统在不同的单体泵预行程时所对应的喷油特性进行试验标定，不仅为柴油机设计和装配过程中预行程的选择提供参考依据，还能够快速准确地为后续ECU控制提供喷油特性MAP图，进而改善发动机的综合性能。

发明内容

本发明的目的在于针对上述技术问题，提供一种喷油特性标定方法，考虑到预行程对喷油特性的影响，在单体泵实验台上模拟柴油机上的实际安装情况，可以快速的完成不同预行程情况下、不同转速、不同喷油提前角、不同喷油持续期时喷油量和喷油压力的测量，从而为电控柴油机的ECU提供较准确的喷油泵特性MAP图。

本发明的目的可以通过下列技术方案来实现：

(1)首先，在电控单体泵喷油特性的试验系统中，在凸轮轴的凸轮型线上确定一个标定基点的凸轮升程值和其所对应的凸轮角度值；

(2)根据所设计的凸轮型线数据，确定不同的凸轮预行程位置点与标定基点之间的相对角度关系。

(3)用某个凸轮预行程位置点来模拟柴油机上的压缩上止点，并以此点为零点，在电控单体泵试验台的数据采集与控制系统中，建立起该零点和喷油提前角、喷油持续期的角度联系。

(4)在不同的凸轮轴转速下，在数据采集和控制系统中调整喷油提前角和喷油持续期角，并向单体泵电磁阀发出控制参数后，即可测量单体泵的喷油量和喷油压力，从而完成某个单体泵预行程条件下的喷油特性标定。

(5)改变单体泵预行程h₁和对应角度θ₁，再进行喷油特性试验，就能得到不同单体泵预行程时的喷油特性MAP图。

附图说明

图1为单体泵凸轮轴上的凸轮、信号单齿、挺柱、位移传感器的相对位置图。

图2为电控单体泵试验平台的组成简图。

图3为凸轮升程曲线及不同时刻对应的升程示意图。

下面结合附图来描述本发明的具体实施方法。

具体实施方式

电控单体泵喷油特性的标定方法需要在一套单体泵试验系统上来完成，图2为某型号电控单体泵试验系统的组成简图，试验台1上的驱动电机飞轮6通过联轴器5与喷油泵凸轮轴3连接，为了减小整个轴系的振动，在连轴器5和凸轮轴加装了一个减振器4。凸轮轴3、单体泵8和挺柱装配在单体泵座2里面，凸轮轴通过两个轴承支撑。如图1中所示，在凸轮轴的圆周表面加工一个信号单齿，在单体泵座2的侧面安装一个霍尔传感器或电磁传感器9，它处于单齿的旋转圆周面上，凸轮轴旋转时，霍尔传感器或电磁传感器产生的电信号经过电路处理产生如图3中所示的电压方波信号。计算机数据采集和控制系统7可以采集单齿方波信号，一方面可以计算旋转转速，另一方面又向单体泵上的电磁阀发出控制指令。

试验系统搭建完毕后，首先让驱动电机慢速地旋转起来，利用无接触式或接触式位移传感器测量凸轮的升程，数据采集和控制系统以信号单齿产生的窄条方波信号为触发信号，在方波的上升沿来临的时刻，快速采集位移传感器的数值，并将此点确定为标定基点，在如图3所示的凸轮升程曲线上，标定基点A对应凸轮升程为h₀、对应角度为θ₀。

随后，在已知的凸轮升程曲线数据表中，可以找到预行程h₁所对应的转角θ₁的位置点C，并与标定基点A作比较，计算出预行程升程h₁与标定基点在角度上的关系：θ₁＝θ₀+Δθ₁，如图3所示。

以(h₁、θ₁)为零点，用来模拟柴油机上压缩上止点，则喷油提前角为α时，喷油的起始点在凸轮升程曲线上对应的角度为θ₁-α，即凸轮转角为θ₂、相应凸轮升程为h₂的B点；喷油持续期角为φ，在凸轮升程曲线上对应的角度为θ₁-α+φ，即喷油结束点为D点，其凸轮转角为θ₃，对应的凸轮升程为h₃。利用电机将单体泵凸轮轴的转速倒拖至转速n，在数据采集与控制系统操作界面的软件操作界面内，输入标定基点角度θ₀、零点θ₁、喷油提前角α、喷油持续期角φ。控制系统软件通过采集每一转信号单齿产生的方波信号，计算出凸轮轴的旋转速度，并通过θ₀、θ₁、α、φ四个数值，计算出实际的开始喷油时刻和停止喷油时刻，并向单体泵的电磁阀发出动作指令。连续完成30次喷油过程的控制，测量出喷油量和喷油压力曲线，进一步完成30次的平均值计算，便得到此时的每循环喷油量和最高喷油压力。

如果改变凸轮轴的旋转速度、喷油提前角、喷油持续期角的数值，便可以经过试验快速的完成在某个预行程h₁、不同转速下、不同喷油提前角、喷油持续期条件下的单体泵喷油特性的标定。

接着改变预行程h₁，在凸轮升程曲线中查出新的凸轮角度θ₁，得到新的零点和基点的角度差Δθ，再改变n、α、φ重复上面的试验，便得到了不同预行程下的单体泵的喷油特性。

最终形成一个详细的、基于单体泵预行程的喷油特性MAP图，如表1所示。

表1

附图标记说明：

图1：A-凸轮升程起点，F-凸轮升程终点，M-零点，O-凸轮轴中心；

图2：1-油泵试验平台，2-单体泵座箱，3-电控单体泵凸轮轴，4-减振器，5-联轴器，6-驱动电机飞轮，7-数据采集与控制系统，8-电控单体泵，9-霍尔传感器；

图3：A-标定基点，凸轮升程为h₀、对应的凸轮角度为θ₀，α-喷油提前角，B-喷油起始点，凸轮升程为h₂、对应的凸轮角度为θ₂，C-零点，对应的凸轮升程为预行程h₁、凸轮角度为θ₁，φ-喷油持续期角，D-喷油结束点，凸轮升程为h₃、对应的凸轮角度为θ₃。

Claims

1.一种基于电控单体泵预行程的喷油特性标定方法，包括以下步骤：

(4)在不同的凸轮轴转速下，在数据采集和控制系统中调整喷油提前角和喷油持续期，并向单体泵电磁阀发出控制参数后，即可测量单体泵的喷油量和喷油压力，从而完成某个单体泵预行程条件下的喷油特性标定。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：在电控单体泵试验台的凸轮轴上加工一个凸齿，并在该凸齿所处的圆周方向上安装一个霍尔传感器或电磁传感器，通过位移传感器测量在信号凸齿产生触发信号的瞬间所对应的凸轮升程h₀，通过已知的凸轮升程曲线表查出升程h₀对应的凸轮转角值θ₀，将该点作为标定基点。

3.如权利要求1所述的标定方法，其特征在于：在已知的凸轮升程曲线图表中，查找出单体泵预行程h₁和对应的转角θ₁，此点作为零点，模拟柴油机的压缩上止点，并与标定基点作比较，计算出零点与标定基点的角度关系，即h₁对应的角度值θ₁＝θ₀+Δθ₁。

4.如权利要求1所述的标定方法，其特征在于：试验开始后，在数据采集和控制系统中，在标定软件的操作界面内输入以下电控参数：喷油上止点为θ₀+Δθ₁，喷油提前角为α，喷油持续期角为φ，凸轮轴转速设定为n，进行30次循环的喷油试验，得到相应的喷油压力曲线P和每循环喷油量V，即完成了单体泵预行程为h₁、凸轮转速为n、喷油提前角为α、喷油持续期角为φ时的喷油特性标定。

5.如权利要求1所述的标定方法，其特征在于：按照权利要求4所述步骤，改变电控参数n、α、φ的值，得到在不同凸轮转速n、不同的喷油提前角α、不同的喷油持续期角φ条件的喷油压力P和每循环喷油量V，即完成了某个单体泵预行h₁对应的喷油特性MAP图。

6.如权利要求1所述的标定方法，其特征在于：按照权利要求3、4、5所述方法，改变单体泵预行程h₁和对应角度θ₁的数值，再进行试验，就能得到不同单体泵预行程时的喷油MAP图。