專利名稱：一種基于電控單體泵預(yù)行程的噴油特性標(biāo)定方法
一種基于電控單體泵預(yù)行程的噴油特性標(biāo)定方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于柴油機(jī)供油系統(tǒng)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，具體涉及到一種基于電控單體泵預(yù)行程的噴油特性標(biāo)定方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，油價(jià)不斷攀升，排放法規(guī)越來(lái)越嚴(yán)格，柴油機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性和排放性問(wèn)題已成為目前研究的焦點(diǎn)問(wèn)題。電控單體泵燃油噴射系統(tǒng)，其噴射壓力可高達(dá)180MPa，控制精確、響應(yīng)快、穩(wěn)定性好，能在較大循環(huán)供油量的前提條件下實(shí)現(xiàn)高壓噴射，是目前中大功率柴油機(jī)解決經(jīng)濟(jì)性和排放性問(wèn)題的首選方案。
電控單體泵的燃油供給系統(tǒng)主要通過(guò)凸輪驅(qū)動(dòng)單體泵柱塞下端的挺柱上下運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)柱塞在柱塞腔內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)燃油壓縮、油壓建立。高速電磁閥的開(kāi)和關(guān)控制了供油起始和終了時(shí)刻，凸輪的型線決定柱塞運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，柱塞運(yùn)動(dòng)速度又決定著燃油從泵油腔流向噴油嘴的速度和噴油壓力。因此，電控單體泵燃油供給系統(tǒng)執(zhí)行噴油動(dòng)作時(shí)，單體泵挺柱工作段內(nèi)的凸輪型線對(duì)噴油特性影響非常大。
一臺(tái)柴油機(jī)機(jī)裝配完畢后，單體泵凸輪軸與發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的安裝位置就唯一確定， 凸輪軸隨曲軸以固定的速比和相位運(yùn)動(dòng)，如圖1所示，A為凸輪升程的起點(diǎn)，F(xiàn)是凸輪升程的終點(diǎn)，0是凸輪軸的中心，當(dāng)活塞處于壓縮上止點(diǎn)時(shí)，單體泵挺柱與凸輪的接觸點(diǎn)在M點(diǎn)，對(duì)應(yīng)的升程為h，即為單體泵的預(yù)行程。在預(yù)行程確定以后，凸輪型線上單體泵的工作段也就確定，對(duì)電控單體泵柴油機(jī)的性能進(jìn)行匹配標(biāo)定時(shí)，只能改變噴油提前角和噴油持續(xù)期。在實(shí)際的柴油機(jī)上，即使在相同的噴油提前角和噴油持續(xù)期的條件下，如果預(yù)行程不一樣，噴油特性也會(huì)有區(qū)別。
目前對(duì)電控單體泵燃油供給系統(tǒng)的研究主要集中在對(duì)整個(gè)燃油供給系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)試驗(yàn)研究，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU噴油模塊的仿真試驗(yàn)，電控單體泵與燃燒系統(tǒng)的匹配試驗(yàn)研究，單體泵凸輪型線的優(yōu)化設(shè)計(jì)，單體泵試驗(yàn)臺(tái)的研制等方面。相關(guān)專利有專利CN201650471U研制了一種柴油機(jī)單體泵電控單元；專利CNli^8348A發(fā)明了一種柴油機(jī)高壓油泵噴油量與噴油正時(shí)電磁控制閥；專利CN201661400U公開(kāi)了一種單體泵試驗(yàn)臺(tái)；專利CN101482080A 設(shè)計(jì)了一種單體泵凸輪結(jié)構(gòu)；專利CN1696493A公開(kāi)了一種電控高壓柴油機(jī)單體泵凸輪型線及其制作方法；專利CN201209504Y研究了一種適合電控單體泵的等速凸輪；專利 CN2573706Y設(shè)計(jì)了一種電控高壓柴油機(jī)單體泵凸輪；專利CN201284739Y發(fā)明了一種單體泵凸輪軸的安裝結(jié)構(gòu)。上述研究中沒(méi)有明確提出電控單體泵預(yù)行程的概念，也沒(méi)有涉及到基于單體泵預(yù)行程的噴油特性標(biāo)定方法。
本發(fā)明的目的就是在電控單體泵試驗(yàn)臺(tái)上模擬實(shí)際柴油機(jī)不同單體泵預(yù)行程的安裝情況，對(duì)待測(cè)單體泵燃油供給系統(tǒng)在不同的單體泵預(yù)行程時(shí)所對(duì)應(yīng)的噴油特性進(jìn)行試驗(yàn)標(biāo)定，不僅為柴油機(jī)設(shè)計(jì)和裝配過(guò)程中預(yù)行程的選擇提供參考依據(jù)，還能夠快速準(zhǔn)確地為后續(xù)ECU控制提供噴油特性MAP圖，進(jìn)而改善發(fā)動(dòng)機(jī)的綜合性能。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)上述技術(shù)問(wèn)題，提供一種噴油特性標(biāo)定方法，考慮到預(yù)行程對(duì)噴油特性的影響，在單體泵實(shí)驗(yàn)臺(tái)上模擬柴油機(jī)上的實(shí)際安裝情況，可以快速的完成不同預(yù)行程情況下、不同轉(zhuǎn)速、不同噴油提前角、不同噴油持續(xù)期時(shí)噴油量和噴油壓力的測(cè)量，從而為電控柴油機(jī)的ECU提供較準(zhǔn)確的噴油泵特性MAP圖。
本發(fā)明的目的可以通過(guò)下列技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)
(1)首先，在電控單體泵噴油特性的試驗(yàn)系統(tǒng)中，在凸輪軸的凸輪型線上確定一個(gè)標(biāo)定基點(diǎn)的凸輪升程值和其所對(duì)應(yīng)的凸輪角度值；
(2)根據(jù)所設(shè)計(jì)的凸輪型線數(shù)據(jù)，確定不同的凸輪預(yù)行程位置點(diǎn)與標(biāo)定基點(diǎn)之間的相對(duì)角度關(guān)系。
(3)用某個(gè)凸輪預(yù)行程位置點(diǎn)來(lái)模擬柴油機(jī)上的壓縮上止點(diǎn)，并以此點(diǎn)為零點(diǎn)，在電控單體泵試驗(yàn)臺(tái)的數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)中，建立起該零點(diǎn)和噴油提前角、噴油持續(xù)期的角度聯(lián)系。
(4)在不同的凸輪軸轉(zhuǎn)速下，在數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)中調(diào)整噴油提前角和噴油持續(xù)期角，并向單體泵電磁閥發(fā)出控制參數(shù)后，即可測(cè)量單體泵的噴油量和噴油壓力，從而完成某個(gè)單體泵預(yù)行程條件下的噴油特性標(biāo)定。
(5)改變單體泵預(yù)行程Ii1和對(duì)應(yīng)角度θ工，再進(jìn)行噴油特性試驗(yàn)，就能得到不同單體泵預(yù)行程時(shí)的噴油特性MAP圖。


圖1為單體泵凸輪軸上的凸輪、信號(hào)單齒、挺柱、位移傳感器的相對(duì)位置圖。
圖2為電控單體泵試驗(yàn)平臺(tái)的組成簡(jiǎn)圖。
圖3為凸輪升程曲線及不同時(shí)刻對(duì)應(yīng)的升程示意圖。
下面結(jié)合附圖來(lái)描述本發(fā)明的具體實(shí)施方法。
具體實(shí)施方式
電控單體泵噴油特性的標(biāo)定方法需要在一套單體泵試驗(yàn)系統(tǒng)上來(lái)完成，圖2為某型號(hào)電控單體泵試驗(yàn)系統(tǒng)的組成簡(jiǎn)圖，試驗(yàn)臺(tái)1上的驅(qū)動(dòng)電機(jī)飛輪6通過(guò)聯(lián)軸器5與噴油泵凸輪軸3連接，為了減小整個(gè)軸系的振動(dòng)，在連軸器5和凸輪軸加裝了一個(gè)減振器4。凸輪軸3、單體泵8和挺柱裝配在單體泵座2里面，凸輪軸通過(guò)兩個(gè)軸承支撐。如圖1中所示， 在凸輪軸的圓周表面加工一個(gè)信號(hào)單齒，在單體泵座2的側(cè)面安裝一個(gè)霍爾傳感器或電磁傳感器9，它處于單齒的旋轉(zhuǎn)圓周面上，凸輪軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，霍爾傳感器或電磁傳感器產(chǎn)生的電信號(hào)經(jīng)過(guò)電路處理產(chǎn)生如圖3中所示的電壓方波信號(hào)。計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)7可以采集單齒方波信號(hào)，一方面可以計(jì)算旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速，另一方面又向單體泵上的電磁閥發(fā)出控制指令。
試驗(yàn)系統(tǒng)搭建完畢后，首先讓驅(qū)動(dòng)電機(jī)慢速地旋轉(zhuǎn)起來(lái)，利用無(wú)接觸式或接觸式位移傳感器測(cè)量凸輪的升程，數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)以信號(hào)單齒產(chǎn)生的窄條方波信號(hào)為觸發(fā)信號(hào)，在方波的上升沿來(lái)臨的時(shí)刻，快速采集位移傳感器的數(shù)值，并將此點(diǎn)確定為標(biāo)定基點(diǎn)，在如圖3所示的凸輪升程曲線上，標(biāo)定基點(diǎn)A對(duì)應(yīng)凸輪升程為Iv對(duì)應(yīng)角度為θ 0Ο
隨后，在已知的凸輪升程曲線數(shù)據(jù)表中，可以找到預(yù)行程、所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)角θ工的位置點(diǎn)C，并與標(biāo)定基點(diǎn)A作比較，計(jì)算出預(yù)行程升程hi與標(biāo)定基點(diǎn)在角度上的關(guān)系Θ i = θ。+Δ Q1，如圖3所示。
以(hp θ》為零點(diǎn)，用來(lái)模擬柴油機(jī)上壓縮上止點(diǎn)，則噴油提前角為α?xí)r，噴油的起始點(diǎn)在凸輪升程曲線上對(duì)應(yīng)的角度為Q1-CI,即凸輪轉(zhuǎn)角為θ 2、相應(yīng)凸輪升程為Ii2WB 點(diǎn)；噴油持續(xù)期角為Φ，在凸輪升程曲線上對(duì)應(yīng)的角度為θ^α+φ，即噴油結(jié)束點(diǎn)為D點(diǎn)， 其凸輪轉(zhuǎn)角為θ 3，對(duì)應(yīng)的凸輪升程為h3。利用電機(jī)將單體泵凸輪軸的轉(zhuǎn)速倒拖至轉(zhuǎn)速n， 在數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)操作界面的軟件操作界面內(nèi)，輸入標(biāo)定基點(diǎn)角度θ ^、零點(diǎn)G1、噴油提前角α、噴油持續(xù)期角φ。控制系統(tǒng)軟件通過(guò)采集每一轉(zhuǎn)信號(hào)單齒產(chǎn)生的方波信號(hào)，計(jì)算出凸輪軸的旋轉(zhuǎn)速度，并通過(guò)θ。θρα.φ四個(gè)數(shù)值，計(jì)算出實(shí)際的開(kāi)始噴油時(shí)刻和停止噴油時(shí)刻，并向單體泵的電磁閥發(fā)出動(dòng)作指令。連續(xù)完成30次噴油過(guò)程的控制，測(cè)量出噴油量和噴油壓力曲線，進(jìn)一步完成30次的平均值計(jì)算，便得到此時(shí)的每循環(huán)噴油量和最高噴油壓力。
如果改變凸輪軸的旋轉(zhuǎn)速度、噴油提前角、噴油持續(xù)期角的數(shù)值，便可以經(jīng)過(guò)試驗(yàn)快速的完成在某個(gè)預(yù)行程Ii1、不同轉(zhuǎn)速下、不同噴油提前角、噴油持續(xù)期條件下的單體泵噴油特性的標(biāo)定。
接著改變預(yù)行程Ii1，在凸輪升程曲線中查出新的凸輪角度θ工，得到新的零點(diǎn)和基點(diǎn)的角度差Δ θ，再改變?chǔ)恰ⅵ?、φ重?fù)上面的試驗(yàn)，便得到了不同預(yù)行程下的單體泵的噴油特性。
最終形成一個(gè)詳細(xì)的、基于單體泵預(yù)行程的噴油特性MAP圖，如表1所示。
表 權(quán)利要求
1.一種基于電控單體泵預(yù)行程的噴油特性標(biāo)定方法，包括以下步驟(1)首先，在電控單體泵噴油特性的試驗(yàn)系統(tǒng)中，在凸輪軸的凸輪型線上確定一個(gè)標(biāo)定基點(diǎn)的凸輪升程值和其所對(duì)應(yīng)的凸輪角度值；(2)根據(jù)所設(shè)計(jì)的凸輪型線數(shù)據(jù)，確定不同的凸輪預(yù)行程位置點(diǎn)與標(biāo)定基點(diǎn)之間的相對(duì)角度關(guān)系。(3)用某個(gè)凸輪預(yù)行程位置點(diǎn)來(lái)模擬柴油機(jī)上的壓縮上止點(diǎn)，并以此點(diǎn)為零點(diǎn)，在電控單體泵試驗(yàn)臺(tái)的數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)中，建立起該零點(diǎn)和噴油提前角、噴油持續(xù)期的角度聯(lián)系。(4)在不同的凸輪軸轉(zhuǎn)速下，在數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)中調(diào)整噴油提前角和噴油持續(xù)期， 并向單體泵電磁閥發(fā)出控制參數(shù)后，即可測(cè)量單體泵的噴油量和噴油壓力，從而完成某個(gè)單體泵預(yù)行程條件下的噴油特性標(biāo)定。(5)改變單體泵預(yù)行程Ii1和對(duì)應(yīng)角度G1，再進(jìn)行噴油特性試驗(yàn)，就能得到不同單體泵預(yù)行程時(shí)的噴油特性MAP圖。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于在電控單體泵試驗(yàn)臺(tái)的凸輪軸上加工一個(gè)凸齒，并在該凸齒所處的圓周方向上安裝一個(gè)霍爾傳感器或電磁傳感器，通過(guò)位移傳感器測(cè)量在信號(hào)凸齒產(chǎn)生觸發(fā)信號(hào)的瞬間所對(duì)應(yīng)的凸輪升程&，通過(guò)已知的凸輪升程曲線表查出升程h對(duì)應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角值θ ^，將該點(diǎn)作為標(biāo)定基點(diǎn)。
3.如權(quán)利要求1所述的標(biāo)定方法，其特征在于在已知的凸輪升程曲線圖表中，查找出單體泵預(yù)行程Ii1和對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)角θ ”此點(diǎn)作為零點(diǎn)，模擬柴油機(jī)的壓縮上止點(diǎn)，并與標(biāo)定基點(diǎn)作比較，計(jì)算出零點(diǎn)與標(biāo)定基點(diǎn)的角度關(guān)系，即Ii1對(duì)應(yīng)的角度值Q1 = Θ0+Δ θ10
4.如權(quán)利要求1所述的標(biāo)定方法，其特征在于試驗(yàn)開(kāi)始后，在數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)中，在標(biāo)定軟件的操作界面內(nèi)輸入以下電控參數(shù)噴油上止點(diǎn)為Θ,Δ θ ”噴油提前角為 α，噴油持續(xù)期角為Φ，凸輪軸轉(zhuǎn)速設(shè)定為η，進(jìn)行30次循環(huán)的噴油試驗(yàn)，得到相應(yīng)的噴油壓力曲線P和每循環(huán)噴油量V，即完成了單體泵預(yù)行程為hp凸輪轉(zhuǎn)速為η、噴油提前角為 α、噴油持續(xù)期角為Φ時(shí)的噴油特性標(biāo)定。
5.如權(quán)利要求1所述的標(biāo)定方法，其特征在于按照權(quán)利要求4所述步驟，改變電控參數(shù)η、α、φ的值，得到在不同凸輪轉(zhuǎn)速η、不同的噴油提前角α、不同的噴油持續(xù)期角Φ條件的噴油壓力P和每循環(huán)噴油量V，即完成了某個(gè)單體泵預(yù)行Ii1對(duì)應(yīng)的噴油特性MAP圖。
6.如權(quán)利要求1所述的標(biāo)定方法，其特征在于按照權(quán)利要求3、4、5所述方法，改變單體泵預(yù)行程Ii1和對(duì)應(yīng)角度θ工的數(shù)值，再進(jìn)行試驗(yàn)，就能得到不同單體泵預(yù)行程時(shí)的噴油 MAP 圖。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于電控單體泵預(yù)行程的噴油特性標(biāo)定方法，具體是1)在電控單體泵試驗(yàn)系統(tǒng)中，在凸輪軸的凸輪型線上確定一個(gè)標(biāo)定基點(diǎn)；2)在凸輪型線數(shù)據(jù)中，確定某凸輪預(yù)行程的位置點(diǎn)與標(biāo)定基點(diǎn)之間的角度關(guān)系；3)以此位置點(diǎn)為零點(diǎn)，模擬柴油機(jī)的壓縮上止點(diǎn)，在數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)中，建立零點(diǎn)和噴油起點(diǎn)、終點(diǎn)的角度聯(lián)系；4)在不同轉(zhuǎn)速、噴油提前角和持續(xù)期下，測(cè)量單體泵的噴油量和噴油壓力；5)改變預(yù)行程h1和對(duì)應(yīng)角度θ1，再測(cè)量噴油量和噴油壓力，就完成不同單體泵預(yù)行程時(shí)的噴油特性標(biāo)定。本發(fā)明可以在噴油泵試驗(yàn)臺(tái)上，模擬實(shí)際柴油機(jī)進(jìn)行不同單體泵預(yù)行程下的噴油特性標(biāo)定，快速為柴油機(jī)ECU提供噴油MAP圖，降低標(biāo)定成本。
文檔編號(hào)F02M65/00GK102506001SQ20111037543
公開(kāi)日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2011年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月23日
發(fā)明者劉福水, 吳子軍, 杜巍 申請(qǐng)人:北京理工大學(xué)