[发明专利]汽油发动机喷油器模拟控制系统

说明书

技术领域：

本发明涉及汽油发动机燃料喷射装置，进一步涉及汽油发动机喷油器模拟控制系统。

背景技术：

喷油器是按规定的喷油时刻、喷油规律及喷油量将燃油在一定温度和压力下喷入燃烧室的装置，其工作性能的优劣直接影响到燃油的雾化燃烧情况，进而影响发动机包括排放性、动力性、经济性在内的多种性能指标。在GDI发动机的实际应用中发现，喷油器的工作性能会随着时间延长而恶化，需要对单个喷油器进行工作性能和雾化特性的研究。因此，开发一套简单高效、控制精确的喷雾实验用的喷油器控制系统必不可少。

电控喷油器的核心部件是电磁阀，对喷油器的控制实际上就是通过控制喷油器内部的电磁阀来实现。喷油器通电瞬间，其内部的电磁线圈有电流通过，在电磁感应的作用下产生磁场，喷油器内部衔铁受到磁场力的作用。当衔铁受到的磁场力大于预紧弹簧的预紧力时，就会带动针阀上移，此时喷油嘴打开将燃油喷出；当喷油器断电后，针阀失去电磁力的作用，或者喷油器内部电磁线圈通过的电流减小到产生的磁场力不足以克服预紧弹簧的预紧力时，针阀在预紧力的作用下下移，喷油嘴关闭，喷油停止。

喷油器工作过程中电磁阀高速开闭，为满足其动态响应特性，理想的喷油器驱动电路采用Peak＆Hold驱动方式。Peak＆Hold驱动方式可以通过不同的驱动电路来实现。图1所示为Peak＆Hold驱动方式的驱动电流随时间变化的示意图，由图可见，喷油器工作过程可分为三个阶段，依次为：开启阶段、保持阶段、关闭阶段。

开启阶段：采用较高的驱动电压使电磁线圈有较大的电流通过，从而产生较大的电磁力保证电磁阀快速开启。

保持阶段：当喷油器电磁阀完全打开后，磁路气隙减小，磁阻降低，较小的电流就可以维持打开状态，过高的电流会导致发热并烧毁喷油器。因此，需要将驱动电压降低，以减小驱动电流。在保持阶段应尽量保证电流平稳，电流的较大波动可能会使电磁阀关闭。

关闭阶段：此阶段应该迅速释放电磁线圈内的电势能，从而将电磁线圈内电流降为0，使得电磁阀快速关闭，达到精确控制喷油器的目的。

值得注意的是，在开启阶段向保持阶段过渡中，电流变化应尽量缓慢，否则有可能关闭电磁阀；在关闭阶段，电磁线圈内电流下降越快越好，以保证电磁阀迅速关闭，提高喷油器控制精度。

喷油器开启和关闭时间与喷油器本身设计和驱动原理密切相关，因喷油器类型不同而不同，大致在0.5～1.5ms之间。

目前，对喷雾实验台所用的喷油器低速控制系统研究较少，同类研究的不足之处在于其控制电路只适用于特定的一种喷油器。

发明内容：

本发明目的在于针对GDI发动机喷油器喷雾实验中的需要，开发出一整套电控参数可调并满足于不同型号喷油器的工作性能优异的喷雾试验台用的GDI汽油机喷油器控制系统。

发动机喷油器模拟控制系统，包括：PC机101；与PC机串接的电平转换电路102，将PC机RS232串行通信的电平信号转化为单片机的TTL电平信号；与电平转换芯片串接的ECU电子控制单元103；与ECU电子控制单元串接的喷油器驱动电路105；驱动电路分别连接升压电路104、喷油器106。

作为优选方案，还包括：与ECU电子控制单元连接的高速摄像机107。