压电式高压共轨喷油系统喷油量波动特性试验

研究了压电式高压共轨喷油系统多次喷射过程中影响主喷油量波动的因素,采用EFS IFR8420型单次喷射仪对预喷和主喷的油量及喷油速率进行精确测量,总结了主喷油量波动的影响因素及其变化规律:预喷油量越小、主预间隔时间越短,主喷油量波动幅度越大,且随着主预间隔时间的增加,主喷油量呈周期性波动且波动幅度逐渐衰减。通过试验确定了预喷产生的压力波动是导致主喷油量波动的主要原因,为后续的多次喷射控制策略的设计和主喷油量的压力波动修正提供了可靠的试验数据。

压电晶体柴油喷油器的驱动控制方法

对压电晶体执行器进行精细控制,可进一步提高柴油机喷油器的性能。考虑能耗,散热和硬件成本等因素,采用开关式电压放大器,设计了压电晶体执行器的驱动模块。采用静态占空比调制(PWM)驱动的开环控制方法,控制MOSFET的开/关动作,来控制驱动电流。为解决开环控制标定工作繁琐的问题,提出了一种的充放电过程的控制参数自适应标定策略。在油泵台上进行实际测试,把仿真与在线得到控制参数应用于驱动模块的设计。结果表明:喷油器的快速响应特性及其喷油稳定性得到了保证,满足了柴油机实际运转的需求。

柴油机共轨压电晶体喷油器及驱动电路的研究

压电式共轨系统可以同时带来良好的节能和环保效应,被认为是柴油机燃油系统的发展方向,而压电晶体喷油器是压电式共轨系统的核心部分,也是设计和制造的难点部分。本文论述了压电晶体的工作原理,介绍了本单位自主研制成功的压电晶体喷油器的研究成果。试验结果显示,所研制的压电晶体喷油器控制精度高,工作稳定,可以满足多次喷射和200MPa高压要求。

共轨压电系统分立式高压模块设计

分析了共轨压电系统电控单元(ECU)的高压驱动模块,以升压式(BOOST)模块拓扑结构为基础,提出一种基于主控制单元(MCU)设计的分立式驱动结构,在在线诊断系统(OBD)诊断基础上,通过计算初始占空比,设计了以电流为外环反馈,电压为内环反馈的校正占空比的策略。并结合整体设计要求,实现了高压模块功耗低,发热小,电磁干扰(EMI)轻的设计目的,从而提高了ECU的整体性能。

Bosch公司共轨燃油喷射系统及其发展

该文比较全面的介绍了Bosch公司有关共轨系统及其发展的情况, 包括了共轨系统的概念和特点、Bosch共轨系统的基本组成和发展历程、以压电执行器喷油器为标志的第三代共轨系统、未来第四代共轨系统将包含的技术等方面内容, 最后还介绍了Bosch公司在中国有关共轨系统的合作开发及其满足未来排放法规的产品策略.

共轨柴油喷射系统及其在轿车上的应用

本文介绍了柴油喷射技术的发展历程,分析了共轨柴油喷射系统的性能特点,对新一代共轨柴油喷射系统的组成、电磁式和压电晶体式喷油器的结构与工作原理和系统控制功能进行了详细地分析和介绍,最后分析和展望了共轨柴油喷射系统在轿车上的应用前景。

压电晶体外开式汽油喷油器喷雾形态研究

采用激光阴影的方法,在喷雾定容弹试验台上研究了不同边界条件对压电晶体外开式汽油喷油器的喷雾形态的影响,压电晶体外开式汽油喷油器的应用主要是针对喷雾引导分层燃烧,试验边界条件依据分层燃烧的实际缸内条件设定。研究结果表明压电晶体喷油器喷雾形态呈现明显的油线结构,随着喷雾的发展,清晰的油线边界逐渐模糊。喷油压力和环境背压的增加都会使贯穿距曲线中喷雾破碎雾化的拐点提前,有利于燃油的雾化。高环境背压使喷雾形态中产生明显的涡流回旋区,将破碎的小粒径燃油输送到喷雾的上方,使火花塞附近形成易于点燃的混合气。环境温度的升高会导致涡流回旋区在0.4 ms时发生坍塌,不利于分层燃烧的实现,因此利用压电晶体喷油器实现喷雾引导分层燃烧时,晚喷的喷油脉宽不宜过长。燃料温度的升高对于前期喷雾形态影响不大,0.6ms之后,高温燃料的喷雾发生明显坍塌,贯穿距和喷雾锥角明显减少。

压电喷油器结构参数优化及性能试验研究

压电执行器由于其快速准确的动态响应特性,为喷油器精确的小油量、多次喷射能力提供了重要保障。针对研制的压电喷油器,基于压电喷油器一维电-机-液耦合仿真模型,进行了喷油器关键结构参数优化设计,并对研制出的喷油器性能进行测试,从油量特性、响应特性以及多次喷射过程的喷油规律等方面验证了喷油器的可靠性。结果表明:相比于初定方案,优化后喷油器响应特性有所改善,喷油量略微减少,针阀的开启延迟减少了0.04 ms,关闭延迟减少了0.05 ms,抬起时间缩短了0.29 ms,落座时间缩短了0.17 ms;试验表明该喷油器油量稳定性较好,最小预喷油量为4 mm3,能够实现小油量的预喷和波形稳定的多次喷射。

多场下压电喷油器执行器电学特性试验研究

建立了压电执行器多场耦合加载试验系统,对压电执行器在多场下的电学特性进行了测试。结果表明,随温度升高至120℃,压电执行器的电容呈现类似抛物线的增加趋势,等效电阻减小了约37%,损耗角正切值增加约149%,充放电电流峰值增加,输出位移增加27.9%;负载增加使得执行器电容增加了34.5%,损耗角正切值先增加随后略微降低,静态迟滞回线包络面积减小,执行器迟滞性降低,机械损耗减少,为开展压电喷油器高精度控制研究奠定基础。

压电喷油器驱动电路和策略的研究

压电喷油器在减少柴油发动机排放上有显著的作用,其多次喷射能力大大降低NOx和PM的排放.然而压电喷油器控制策略灵活多变、电磁干扰强,这给压电喷油器电子控制单元(ECU)设计提出了新的挑战.为此,本文探索采用多峰值电流驱动策略来控制压电喷油器的开启和关闭.首先,研究压电晶体极化后的频域特性,在此基础上设计了压电喷油器充放电的驱动电路;其次,通过MATLAB/SIMULINK对三种常见的电流驱动策略进行仿真,分别研究了在恒定电流驱动、单峰值电流驱动、多峰值电流驱动下压电喷油器的不同响应特性,阐明不同控制策略对压电喷油器响应速度的作用机制,进而研究PWM占空比、频率和功率电感等参数对压电喷油器充放电的影响规律;最后,就多峰值电流驱动策略进行了实验.实验结果表明:当压电喷油器的等效电容为3.3μF时,采用多峰值电流驱动策略时电压可达150V,峰值电流为4A,充放电时间均在100μs内,自主开发的驱动板、复杂驱动软件以及多峰值电流驱动策略可以实现多次喷射,改善了喷油器噪声,实现了喷油器的柔性控制.

共轨喷油器仿真模型优化

第三代柴油机共轨喷射系统采用了压电直列喷油器。介绍了对已有的在GT-Suite软件中建立的喷油器模型的部分优化工作。对几个具体的模块进行了分析,并结合大量的试验数据对部分模型做了修改和校正,由此获得了更加精准的仿真模型,为进一步的产品开发提供服务。