CN105020076B - 电磁阀式柴油喷油器喷油持续时间的测量装置及测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电磁阀式柴油喷油器喷油持续时间的测量装置，包括一密闭容器，在密闭容器的外部固定有分别贯穿密闭容器壁的测试喷油器、泄油电磁阀、进油阀、泄油阀、排气阀、压力表和压力传感器；测试喷油器和泄油电磁阀与喷油器控制装置相连接，压力传感器与压力采集装置相连接。测量方法中，喷油器控制装置通过向测试喷油器发送脉冲触发信号控制测试喷油器向密闭容器中喷入高压燃油；同时，压力采集装置通过压力传感器记录密闭容器中测试油液的压力变化。记录得到的压力持续变化时间即为测试喷油器的实际喷油持续时间，可以为评价发动机在不同缸内环境背压条件下喷油器的实际喷油持续时间和制定发动机电控单元控制策略提供依据。
Description
技术领域
本发明涉及柴油机的喷油器技术领域，具体说是一种通过测量注满试验油液的密闭容器中的压力持续变化时间，得出柴油机实际缸内背压条件下电磁阀式柴油喷油器喷油持续时间的测量装置及测量方法。
背景技术
喷油器是柴油机电喷系统中的一个执行元件。它接受电控单元(ElectronicControl Unit简称ECU)或喷油器控制装置的喷油信号，定时定量地喷出高压燃油。电磁阀式喷油器内部有个电磁线圈，外面经插座与喷油器控制装置相连，喷油器头部的针阀与衔铁连为一体。当电磁线圈通电时，便产生吸力，将衔铁和针阀吸起，打开喷油孔、燃油经针阀头部的轴针和喷孔之间的环形间隙高速喷出，并形成雾状油束，与周围空气混合，形成可燃混合气。当电磁线圈不通电时，磁力消失，调压弹簧将衔铁和针阀下压，针阀入座关闭喷孔进而停止喷油。
通常，电磁阀式喷油器在接受到ECU喷油信号后很短的时间内实现喷油的开启和关闭，并在缸内形成可燃混合气。但柴油机的燃烧完善程度在很大程度上取决于喷油时刻和喷油持续期。喷油器的喷油持续时间与发动机工况密切相关。当发动机负荷大时，喷油器的喷油持续时间长，以满足发动机动力性的需要；当发动机负荷小时，喷油器的喷油持续时间短，以减少喷油量。
柴油机工作时，由高压油泵流出的高压燃油经高压进油管进入测试喷油器。在喷油器接受到喷油信号后，电磁阀通电，在电磁线圈吸力的作用下，测试喷油器针阀下端锥面离开针阀体锥形环带进而打开喷孔，使得高压燃油喷入燃烧室。测试喷油器停止喷油时，电磁阀断电，在弹簧的作用下，针阀在弹簧的作用下迅速落座，并关闭密封锥面。
电磁阀式柴油喷油持续时间对缸内混合气的形成和燃烧、有害排放物生成有重要的影响。因此，测量电磁阀式柴油喷油器在实际喷油环境下的喷油持续时间是制定柴油机电控单元控制策略的前提。但由于电磁阀式柴油喷油器的实际喷油持续时间是由电磁阀通电后针阀、弹簧和柴油压力相互协同作用的结果，因此，需要对它进行评价。根据喷油器的实际喷油持续时间可以更好地制定喷油器喷油的控制策略，更好地控制柴油机的工作状况。
发明内容
在现有技术的喷油器喷油持续时间的测量装置及测量方法中，通常需要在测试喷油器中设置针阀升程传感器，检测针阀的移动，通过计算喷油器针阀离开针阀体密封锥面到针阀回位关闭密封锥面之间的时间间隔得出喷油器的实际喷油持续时间。这种检测方式只能检测喷油器针阀的运动，而不能精确测量出实际的喷油持续时间。本发明提供一种通过测量注满测试油液的密闭容器中的压力持续变化时间，从而得出在模拟发动机缸内喷油背压条件下电磁阀式柴油喷油器实际喷油持续时间的测量装置及测量方法。可以通过测量注满试验油液的密闭容器中的压力持续变化时间，得出柴油机实际缸内背压条件下电磁阀式柴油喷油器的实际喷油持续时间。
为了解决上述技术问题，本发明提出的一种电磁阀式柴油喷油器喷油持续时间的测量装置，包括主体，所述主体为一密闭容器，在所述密闭容器的外部固定有分别贯穿密闭容器壁的测试喷油器、泄油电磁阀、进油阀、泄油阀、排气阀、压力表和压力传感器；所述测试喷油器前端的喷嘴通入所述密闭容器的腔体，所述测试喷油器后端通过一高压燃油进油管与高压油泵相连，所述测试喷油器用于向密闭容器中喷入高压燃油；所述泄油电磁阀的前端通入所述密闭容器的腔体，所述泄油电磁阀的后端通过一燃油回油管与油箱相连，所述泄油电磁阀将密闭容器中部分油液排出，配合测试喷油器，调节密闭容器内的环境压力；所述测试喷油器与所述泄油电磁阀与喷油器控制装置相连接，所述喷油器控制装置用于通过向测试喷油器和泄油电磁阀发送脉冲触发信号控制测试喷油器的喷油动作和泄油电磁阀的泄油动作；所述进油阀位于所述密闭容器的顶部，所述进油阀通入所述密闭容器的腔体，用于测量前向所述密闭容器内注入测试油液；所述泄油阀位于所述密闭容器的底部，所述泄油阀通入所述密闭容器内，用于测量后将所述密闭容器内部的测试油液排出；所述排气阀用于将所述密闭容器的腔体与外部环境连通，在测量前通过所述排气阀将密闭容器中的空气全部排出，在测量后通过所述排气阀使所述密闭容器中的油液快速排出；所述压力表用于测量过程中对密闭容器中测试油液的压力进行监测；所述压力传感器测量所述密闭容器中测试油液的压力；所述压力传感器连接有压力采集装置，所述压力采集装置记录喷油过程中密闭容器中测试油液的压力。
利用上述电磁阀式柴油喷油器喷油持续时间的测量装置的测量方法包括以下步骤：
步骤一、通过喷油器控制装置驱动测试喷油器，使高压油泵中的燃油流入测试喷油器，同时，将测试喷油器内部的气体排出；
步骤二、关闭所述泄油阀，打开所述进油阀和排气阀，通过所述进油阀向密闭容器内注入试验油液直至充满，同时，所述密闭容器中的空气经由排气阀排出；
步骤三、排净密闭容器中的空气后，关闭进油阀和排气阀,通过喷油器控制装置驱动测试喷油器继续向所述密闭容器中喷油，同时，驱动泄油电磁阀排出部分试验油液，调整密闭容器内压力稳定为试验条件所需的背压值，至此完成测量的准备工作；
步骤四、标定喷油控制装置的喷油脉宽为Tb，喷油器控制装置产生脉冲触发信号，驱动测试喷油器向充满试验油液的密闭容器中喷油；同时，压力采集装置被触发，通过压力传感器记录密闭容器内部的压力变化；
步骤五、利用压力采集装置实际记录到的密闭容器内部的压力变化，计算测试喷油器的实际喷油开启时刻和关闭时刻，根据实际喷油开启时刻和关闭时刻两者的时间间隔得出该测试喷油器的实际喷油持续时间Ta；
步骤六、通过喷油器控制装置驱动泄油电磁阀排出部分试验油液，使密闭容器内部的压力再次恢复到试验条件所需的背压值；重复N次步骤四和步骤五，N取5至20，从而获得该测试喷油器的N个实际喷油持续时间Ta，取其平均值作为测量结果；
步骤七、测量结束后，打开排气阀和泄油阀，将密闭容器内部的试验油液全部排出。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明在测量中测试喷油器的工作环境压力充分模拟实际发动机气缸内的环境压力，试验油液的压力可以根据喷油器将来的实际应用环境压力作出相应的改变，以满足测量过程与实际工作环境压力的充分吻合，使检测结果更加接近于电磁阀式柴油喷油器实际的喷油持续时间，为评价柴油机喷油器的喷油持续时间参数、制定柴油机的电控单元喷油策略提供依据。
附图说明
图1是本发明的电磁阀式柴油喷油器喷油持续时间的测量装置的剖视图；
图2是利用本发明测量过程中记录的喷油持续时间与标定喷油脉宽的时序图。
图中：1-压力采集装置，2-压力传感器，3-密闭容器，4-进油阀，5-压力表，6-排气阀，7-高压燃油进油管，8-测试喷油器，9-喷油器控制装置，10-泄油电磁阀，11-燃油回油管，12-泄油阀。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案作进一步详细描述，所描述的具体实施例仅仅对本发明进行解释说明，并不用以限制本发明。
本发明电磁阀式柴油喷油器喷油持续时间的测量装置及测量方法，其主要设计思路是：设置了充满试验油液的密闭容器，压力传感器和压力采集装置通过测量记录密闭容器中试验油液的压力变化得出喷油器的实际喷油开启时刻和关闭时刻，两者的时间间隔即视为喷油器的实际喷油持续时间。在测量中测试喷油器的工作环境压力充分模拟实际发动机气缸内的环境压力，试验油液的压力可以根据喷油器将来的实际环境压力作出相应的改变，以满足测量过程与实际工作环境压力的充分吻合，使检测结果更加接近于电磁阀式柴油喷油器实际的喷油持续时间，为评价柴油机喷油器的喷油持续时间参数、制定柴油机喷油策略提供依据。
如图1所示，本发明提出的一种电磁阀式柴油喷油器喷油持续时间的测量装置，包括主体，所述主体为一密闭容器3，密闭容器3内部形成中空的空腔，在测量中容纳试验油液形成一定压力的背压环境，以模拟测试喷油器在实际柴油机气缸内的工作环境压力，使测试环境压力与实际气缸内工作环境压力近似相同。
在所述密闭容器3的外部固定有分别贯穿密闭容器壁的测试喷油器8、泄油电磁阀10、进油阀4、泄油阀12、排气阀6、压力表5和压力传感器2。
所述测试喷油器8前端的喷嘴通入所述密闭容器3的腔体，所述测试喷油器8后端通过一高压燃油进油管7与高压油泵相连，所述测试喷油器8用于向密闭容器3中喷入高压燃油。
所述泄油电磁阀10的前端通入所述密闭容器3的腔体，所述泄油电磁阀10的后端通过一燃油回油管11与油箱相连，所述泄油电磁阀10将密闭容器3中部分油液经过燃油回油管11送至油箱，配合测试喷油器，调节密闭容器3内的环境压力。所述测试喷油器8与所述泄油电磁阀10与喷油器控制装置9相连接，所述喷油器控制装置9通过向测试喷油器8和泄油电磁阀10发送脉冲触发信号控制测试喷油器8的喷油动作和泄油电磁阀10的泄油动作。
所述进油阀4位于所述密闭容器3的顶部，所述进油阀4通入所述密闭容器3的腔体，用于测量前向所述密闭容器3内注入测试油液，使之快速充满密闭容器；
所述泄油阀12位于所述密闭容器3的底部，所述泄油阀12通入所述密闭容器3内，用于测量后将所述密闭容器3内部的测试油液排出，使之快速泄漏；
所述排气阀6用于将所述密闭容器3的腔体与外部环境连通，在测量前通过所述排气阀6将密闭容器3中的空气全部排出，在测量后通过所述排气阀6可以方便的使所述密闭容器3中的油液快速排出。
所述压力表5用于测量过程中对密闭容器3中测试油液的压力进行监测，并实时显示密闭容器3中测试油液的压力，可以直观地对测量过程中各个阶段的压力进行监测；
所述压力传感器2测量所述密闭容器3中测试油液的压力；所述压力传感器2连接有压力采集装置1，所述压力采集装置1记录喷油过程中密闭容器3中测试油液的压力。
本发明中，所述的测试喷油器8和压力传感器2最好是分别安装在密闭容器3水平轴向对置的侧面。
利用上述电磁阀式柴油喷油器喷油持续时间的测量装置进行测量是通过实际的试验油液压力变化可得出喷油器的实际喷油持续时间Ta，具体步骤如下：
步骤一、通过喷油器控制装置9驱动测试喷油器8，使高压油泵中的燃油流入测试喷油器8，同时，将测试喷油器8内部的气体排出；
步骤二、关闭所述泄油阀12，打开所述进油阀4和排气阀6，通过所述进油阀4向密闭容器3内注入试验油液直至充满，同时，所述密闭容器3中的空气经由排气阀6排出；为了方便起见，所述密闭容器3中注入的试验油液与测试喷油器8所喷出的高压燃油最好为同一种油液。
步骤三、排净密闭容器3中的空气后，关闭进油阀4和排气阀6,通过喷油器控制装置9驱动测试喷油器8继续向所述密闭容器3中喷油，同时，驱动泄油电磁阀10排出部分试验油液，调整密闭容器4内压力稳定为试验条件所需的背压值，至此完成测量的准备工作；
步骤四、标定喷油控制装置9的喷油脉宽为Tb，喷油器控制装置9产生脉冲触发信号，驱动测试喷油器8向充满试验油液的密闭容器3中喷油；同时，压力采集装置1被触发，通过压力传感器2记录密闭容器3内部的压力变化；其中，测试喷油器8和泄油电磁阀10从上述脉冲信号的上升沿开始工作，压力采集装置1于上述脉冲信号的上升沿开始采集密闭容器3中的压力情况。
步骤五、利用压力采集装置1实际记录到的密闭容器3内部的压力变化，计算测试喷油器的实际喷油开启时刻和关闭时刻，根据实际喷油开启时刻和关闭时刻两者的时间间隔得出该测试喷油器的实际喷油持续时间Ta；
步骤六、通过喷油器控制装置9驱动泄油电磁阀10精确地排出试验油液，使密闭容器内部的压力再次恢复到试验条件所需的背压值；重复N次步骤四和步骤五，N取5至20，从而获得该测试喷油器的N个实际喷油持续时间Ta，取其平均值作为测量结果；
步骤七、测量结束后，打开排气阀6和泄油阀12，将密闭容器3内部的试验油液全部排出。
实际喷油持续时间Ta和喷油控制装置9的标定喷油脉宽Tb的相对时序如图2所示。由图2可知，实际喷油持续时间Ta相对于标定喷油脉宽Tb偏大，并且实际喷油持续时间Ta的起始时刻相对于标定喷油脉宽Tb有一定延迟。实际喷油持续时间Ta与标定喷油脉宽Tb的差异可以为制定柴油机喷油策略提供依据。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例公开如上，然而，并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当然会利用揭示的技术内容作出些许更动或修饰，成为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。
Claims (2)
1.一种电磁阀式柴油喷油器喷油持续时间的测量装置，包括主体，所述主体为一密闭容器(3)，在所述密闭容器(3)的外部固定有分别贯穿密闭容器壁的测试喷油器(8)、泄油电磁阀(10)、进油阀(4)、泄油阀(12)、排气阀(6)、压力表(5)和压力传感器(2)；
所述测试喷油器(8)前端的喷嘴通入所述密闭容器(3)的腔体，所述测试喷油器(8)后端通过一高压燃油进油管(7)与高压油泵相连，所述测试喷油器(8)用于向密闭容器(3)中喷入高压燃油；
所述泄油电磁阀(10)的前端通入所述密闭容器(3)的腔体，所述泄油电磁阀(10)的后端通过一燃油回油管(11)与油箱相连，所述泄油电磁阀(10)将密闭容器(3)中的部分油液排出，配合测试喷油器(8)工作，调节密闭容器(3)内的环境压力；
所述进油阀(4)位于所述密闭容器(3)的顶部，所述进油阀(4)通入所述密闭容器(3)的腔体，用于测量前向所述密闭容器(3)内注入测试油液；
所述泄油阀(12)位于所述密闭容器(3)的底部，所述泄油阀(12)通入所述密闭容器(3)内，用于测量后将所述密闭容器(3)内部的测试油液排出；
所述排气阀(6)用于将所述密闭容器(3)的腔体与外部环境连通，在测量前通过所述排气阀(6)将密闭容器(3)中的空气全部排出，在测量后通过所述排气阀(6)使所述密闭容器(3)中的油液快速排出；
所述压力表(5)用于测量过程中对密闭容器(3)中测试油液的压力进行监测；
其特征在于，
所述测试喷油器(8)与所述泄油电磁阀(10)分别与喷油器控制装置(9)相连接，所述喷油器控制装置(9)用于通过向测试喷油器(8)和泄油电磁阀(10)发送脉冲触发信号控制测试喷油器(8)的喷油动作和泄油电磁阀(10)的泄油动作；
所述压力传感器(2)固定于喷油器轴向对置的侧面中心；所述压力传感器(2)测量所述密闭容器(3)中测试油液的压力；所述压力传感器(2)连接有压力采集装置(1)，所述压力采集装置(1)记录喷油过程中密闭容器(3)中测试油液的压力。
2.一种电磁阀式柴油喷油器喷油持续时间的测量方法，其特征在于，利用如权利要求1所述的电磁阀式柴油喷油器喷油持续时间的测量装置，并包括以下步骤：
步骤一、通过喷油器控制装置(9)驱动测试喷油器(8)，使高压油泵中的燃油流入测试喷油器(8)，同时，将测试喷油器(8)内部的气体排出；
步骤二、关闭所述泄油阀(12)，打开所述进油阀(4)和排气阀(6)，通过所述进油阀(4)向密闭容器(3)内注入试验油液直至充满，同时，所述密闭容器(3)中的空气经由排气阀(6)排出；
步骤三、排净密闭容器(3)中的空气后，关闭进油阀(4)和排气阀(6),通过喷油器控制装置(9)驱动测试喷油器(8)继续向所述密闭容器(3)中喷油，同时，驱动泄油电磁阀(10)排出部分试验油液，调整密闭容器(3)内压力稳定为试验条件所需的背压值，至此完成测量的准备工作；
步骤四、标定喷油控制装置(9)的喷油脉宽为Tb，喷油器控制装置(9)产生脉冲触发信号，驱动测试喷油器(8)向充满试验油液的密闭容器(3)中喷油；同时，压力采集装置(1)被触发，通过压力传感器(2)记录密闭容器(3)内部的压力变化；
步骤五、利用压力采集装置(1)实际记录到的密闭容器(3)内部的压力变化，计算测试喷油器的实际喷油开启时刻和关闭时刻，根据实际喷油开启时刻和关闭时刻两者的时间间隔得出该测试喷油器的实际喷油持续时间Ta；
步骤六、通过喷油器控制装置(9)驱动泄油电磁阀(10)排出部分试验油液，使密闭容器内部的压力再次恢复到试验条件所需的背压值；重复N次步骤四和步骤五，N取5至20，从而获得该测试喷油器的N个实际喷油持续时间Ta，取其平均值作为测量结果；
步骤七、测量结束后，打开排气阀(6)和泄油阀(12)，将密闭容器(3)内部的试验油液全部排出。
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