德國Mahle馬勒噴油器電磁閥技術研究
為研制快速響應且穩(wěn)定可靠的噴油器電磁閥驅動電路,分析了電磁閥的工作原理,建立了驅動電路模型,研究了驅動電路中影響電磁閥響應速度的關鍵因素。以缸內直噴汽油機高速電磁閥噴油器為研究對象,利用高速顯微攝像判定噴油器噴霧開始和結束延遲,同時利用數(shù)據采集裝置DAQ同步采集噴油器脈寬信號、線圈中的電流和噴油器入口壓力變化。

德國Mahle馬勒噴油器電磁閥技術研究
采用BOOST電壓變換技術,設計了基于電流反饋控制的高低壓分時驅動電路。驅動電路通過比較單片機提供的參考電壓與驅動電流的采樣電壓,實時自動地控制峰值電流和維持電流,產生需要的電流波形,并能夠較好地保證驅動電流的*性。針對某型噴油器進行了驅動試驗,結果表明:驅動電路響應快,電磁閥電流從0升至22A僅為0.045ms,同時可靈活改變驅動電流波形,驅動電流峰值*性好。試驗發(fā)現(xiàn),噴油器高速電磁閥的開啟、關閉延遲和噴油器線圈電流有很好的對應關系,當噴油器開始噴油時,線圈電流變化率達到zui大值;噴油器噴油結束時,線圈電流曲線對應出現(xiàn)電流凸起。在無需對噴油器進行任何改造的基礎上,提出了一種實時檢測電磁閥動態(tài)響應時間的方法。在此基礎上,進一步研究了電磁閥開啟高電壓、噴油壓力對電磁閥響應延遲的影響,其中開啟高電壓對電磁閥響應時間影響較大,zui大差值為0.16ms,噴油壓力變化影響很小,僅0.025ms。共軌式電控燃油噴射技術是提高柴油機燃油經濟性、降低NOx和碳煙排放的關鍵技術。電磁閥的高速響應特性是精確控制噴油正時、噴油持續(xù)期以及實現(xiàn)多次噴射規(guī)律的關鍵；電磁閥流通能力是保證柴油機不同工況循環(huán)噴油量的關鍵。然而電磁閥的流通能力和響應速度往往是相互矛盾，提高流通能力需要增大閥口中徑或閥芯行程，這將導致響應速度的降低。為滿足電控噴油器燃油噴射控制要求，電磁閥設計相關的主要研究工作及結論如下：1以低速二沖程柴油機電控液力增壓式噴油器的燃油噴射控制為目標，通過電磁閥的流通能力計算，確定了電磁閥的閥口中徑和行程；通過電磁閥的響應速度計算，確定了電磁閥電磁力的大小；根據行程及電磁力需求，通過磁路計算確定了電磁鐵的結構參數(shù)，完成了電磁閥的初步設計。 2．運用Maxwell電磁有限元分析軟件，建立了電磁鐵的有限元模型；通過靜磁場參數(shù)化分析，研究了電磁鐵鐵心材料、極柱數(shù)、外徑、磁軛厚度和銜鐵厚度等參數(shù)對電磁力的影響，優(yōu)化了電磁鐵的各結構參數(shù)；設置了電磁鐵的激勵電路和負載，以柴油機單次循環(huán)噴油的脈寬對電磁鐵進行了瞬態(tài)磁場仿真，研究電磁鐵的開關響應特性，分析了鐵心渦流效應對磁感應強度分布的影響。 3．在AMESim軟件平臺建立了電磁閥的動態(tài)仿真模型，實現(xiàn)了電磁鐵、H橋驅動電路和閥芯的動態(tài)耦合；通過電磁閥動態(tài)仿真，分析了電磁閥工作過程中驅動電流、電磁力、閥芯位移、閥口液體流動、控制腔壓力及泄漏流量的耦合關系；以電磁閥響應速度為目標，通過動態(tài)仿真，優(yōu)化了閥芯結構尺寸。 4．通過電磁閥的動態(tài)特性分析，確定了開啟電流值為50A和維持電流值為4A，在200bar~300bar工作壓力內電磁閥開啟響應時間小于1ms，關閉響應時間小于2ms，電磁閥單次開啟的zui小脈寬小于1ms，多次開啟的zui小時間間隔小于2ms。

德國Mahle馬勒噴油器電磁閥技術研究
共軌式燃油系統(tǒng)中電磁閥由電子控制單元ECU發(fā)出控制信號控制噴油器針閥的動作，實現(xiàn)燃油噴射的柔性控制，電磁閥動態(tài)響應和工作頻率均滿足燃油噴射控制要求。
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