PDF《船用电控单体泵喷油系统性能试验研究》

1 系统组成和原理 船用电控单体泵喷油系统的基本结构如图

1 所示. 它包括电子控制系统和机械液力系统两大部 分:前者由电控单元 ECU、传感器、电磁执行器等构 成,后者由凸轮轴、柱塞、柱塞弹簧、高压油管、喷油 器以及低压油路构成[4?6] . 这两者通过两位两通的 常开式高速电磁阀连接,取代了传统机械泵中复杂 的控制执行机构,喷油泵在此系统中只承担供油加 压功能,因此油泵结构得到简化. 供油始点和供油 终点由电磁阀启闭时刻来控制,实现了对燃油喷射 过程的直接数字控制[7?8] . 同时可利用软件实现对 各缸喷油一致性校准,因而可对每缸的喷油量和喷 油定时进行精确、灵活的调节,实现对各缸喷油规律 的柔性控制,从而达到改善燃烧质量,降低颗粒、噪 声和排放的效果. 由于采用高速电磁阀控制喷油, 其喷射压力、喷油规律和液力延迟等特性与机械泵 有着明显的不同,研究其喷油系统性能不仅对匹配 不同柴油机有指导作用,而且和控制系统中应用层 柴油机管理策略的制定、标定系统的柴油机标定参 数的设定等密切相关[ 9] . 图1电控单体泵系统结构示意图

2 试验研究 2.1 试验装置 试验研究在油泵试验台上进行,试验装置见图 2. 试验所采用的电控单体泵系统是针对船用柴油 机设计开发的. 数据的采集和存储采用横河 DL750 示波记录仪,泵端压力和嘴端压力的测量采用 Kis? tler

4067 压力传感器,喷油规律的测量采用 EFS EMI2 单次喷射仪. 图2电控单体泵燃油喷射特性试验装置 试验过程中,转速可通过试验台调整,喷油脉宽 等参数的调整可通过上位机标定软件进行在线调 整,以探究不同工况下的电控单体泵燃油喷射系统 的喷射压力、循环喷油量和液力延迟特性. 油泵试 验台基本参数范围见表 1. 表1油泵试验台基本参数 基本参数 参数值 凸轮工作段型线速度/ (mm・CaA-1 ) 0.4 柱塞直径/ mm

12 高压油管长度/ mm

720 高压油管内径/ mm 1.88 喷油器流量/ mL

750 2.2 喷射压力特性 喷射压力是影响柴油机燃油喷射系统的一个重 要因素,分析喷射压力可以从中发现燃油压力的建 立过程及其对喷油规律的影响. 图3是凸轮转速为750 r/ min,喷油脉宽为 5°凸 轮转角时的泵端压力和嘴端压力变化曲线. 从图中 可以看出,从泵端最大压力的建立到嘴端压力最大 的建立存在延迟,而且嘴端的最大压力大于泵端的 最大压力,这是由于高压油路的压力波叠加效应造 成的. 另外从图中可以看出,在35°凸轮转角附近 泵端压力曲线有短时间的回调,这是因为控制信号 控制喷油结束,单体泵电磁阀关闭,出油阀落座,瞬 间使泄油截面积减小,导致泵端压力瞬间上升. 图3喷射压力变化曲线 (a)500 r/ min 泵端压力 (b)500 r/ min 嘴端压力 ・

5 6 ・ 第3期赵文圣,等:船用电控单体泵喷油系统性能试验研究 (c)1

000 r/ min 泵端压力 (d)1

000 r/ min 嘴端压力 图4典型工况下喷射压力随喷油脉宽变化曲线 图4为2种典型工况下,喷射压力随喷油脉宽 变化曲线. 从图中可以看出,相同凸轮转速下,随喷 油脉宽的增加,泵端压力和嘴端压力升高. 分析原 因为:相同的凸轮转速下,随喷油脉宽增加,绝对喷 油时间增长,供油时间也增长,使得进入高压油管的 燃油量增加,进而引起喷油压力升高. 图5为试验测量的喷射压力特性曲线图. (a)泵端压力 (b)嘴端压力 图5喷射压力特性 从图中可以看出,小喷油脉宽时,泵端压力随转 速增加略有上升,而嘴端压力受转速的影响不明显;