电控高压共轨燃油喷射系统瞬时性能测量系统及测量方法技术方案

本发明专利技术公开了一种电控高压共轨燃油喷射系统瞬时性能测量系统及测量方法，首先按照ECU内控制策略中共轨管总成压力最大变化速率的极限工况和根据发动机台架瞬态试验或其他发动机实际运转工况演变而来的应用工况分两种测量方式；其次是瞬时变化工况下每转喷油量的测量，将单次喷射仪测量的喷油量精确对应到瞬时工况调节过程的每一个循环上；第三是实现了瞬时工况调节与信号采集的同步；最后实时计算出实际共轨管总成压力、实际喷油脉宽、瞬时喷油量、开启延时和关闭延时等参数。将这些瞬时性能参数与稳态参数进行对比分析，以此来修正ECU中的标定数据，使发动机在工况突变时有更高的响应速度，从而提高发动机的整体性能。

【技术实现步骤摘要】
电控高压共轨燃油喷射系统瞬时性能测量系统及测量方法
本专利技术属于F02M65/00燃料喷射装置
，具体涉及一种电控高压共轨燃油喷射系统喷油量和延时时间的测量方法，特别是涉及工况瞬时变化时喷油量、开启延时、关闭延时的测量。通过与稳定工况下的性能进行对比分析，可为共轨燃油喷射系统喷油特性研究和控制策略优化提供测量手段。
技术介绍
柴油机ECU中存有预先标定的各种控制用数据表，主要由稳态工况下测量的共轨管总成压力、喷油脉宽、喷油量等参数组成。柴油机运转过程中，ECU通过查表来调节共轨管总成压力、喷油脉宽等参数从而达到调节喷油量从而达到调节工况的目的。共轨燃油喷射系统液力系统以及执行器的延迟造成了瞬时性能与稳态性能有所差别，在诸如急加速、急减速这样的突变工况下极可能出现调节滞后的现象。通过事先测量出共轨燃油喷射系统的瞬时性能，找出瞬时性能与稳态性能的差异，主要是喷油量的差异，最终对标定数据表进行修正从而提高柴油机的整体性能。目前共轨燃油喷射系统的测量主要关注的是稳态工况下的性能测试或者是某些特定性能参数的测试，这对于共轨燃油喷射系统整体性能测试还不够。例如中国专利205117581U一种用于汽车发动机高压共轨喷油器的检测装置，设有多个用于检测喷油器的检测仪器，每个检测仪器相互独立，使得该检测装置能同时检测多个喷油器；共轨管为六缸共轨管，通过控制器控制，共轨管与高压泵为该检测装置提供了稳定的高压，实现了同时同步检测多个喷油器的目的，同时保证多个喷油器在检测时压力稳定。该专利测量的是稳定状态下共轨喷油器的性能，但是没有关注共轨燃油喷射系统的瞬时性能。中国专利105020076A公开了一种电磁阀式柴油喷油器喷油持续时间的测量装置，喷油器控制装置通过向测试喷油器发送脉冲触发信号控制测试喷油器向密闭容器中喷入高压燃油；同时，压力采集装置通过压力传感器记录密闭容器中测试油液的压力变化。记录得到的压力持续变化时间即为测试喷油器的实际喷油脉宽。该专利技术通过测量喷射过程中密闭容器压力变化来间接测量实际喷油脉宽，没有测量开启延时和关闭延时，但是不能用来测量共轨燃油喷射系统的瞬时性能。严格地说现在还没有测量共轨燃油喷射系统瞬时性能的成熟案例。中国专利205117581U主要关注稳定工况下六缸喷油器的同时测量，由于测量工况保持恒定，所以无法进行瞬时性能的测量。中国专利105020076A提出的方法可以用来测量瞬时变化工况下的实际喷油脉宽，但无法测量瞬时喷油量、开启延时和关闭延时。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种电控高压共轨燃油喷射系统瞬时性能测量系统及测量方法，解决现有技术中不能测试共轨燃油喷射系统瞬时性能的技术问题。本专利技术为了解决上述技术问题，采用如下技术方案：电控高压共轨燃油喷射系统瞬时性能测量系统，包括电机、共轨泵、油箱、共轨管总成、多个喷油器、单次喷射仪、ECU和数采系统，油箱中装有校泵油。本专利技术的测量系统构成，试验时用校泵油代替燃油。所述电机通过联轴器带动共轨泵工作，共轨泵由输油泵和高压泵组成，输油泵的进油口通过油管与油箱连通，输油泵的出油口通过油管与高压泵的进油口连通，高压泵的出油口与共轨管总成连通，共轨管总成上设置有多个出油口，其中共轨管总成的一个出油口通过一个喷油器与单次喷射仪的进油口连通，该喷油器记为第一缸喷油器；共轨管总成的其他出油口分别通过其余多个喷油器与油箱连通，单次喷射仪的出油口通过油管与油箱连通；共轨管总成的一端通过油管与油箱连通。所述单次喷射仪上设置有电流传感器，电机上安装有光电编码器，电机输出轴上安装飞轮、信号盘和转速传感器，共轨管总成中设置有压力传感器，电机通过导线与数采系统电连接，喷油器、共轨泵和共轨管总成与ECU通导线连接，单次喷射的仪电气组件、电流传感器、光电编码器、转速传感器和压力传感器均与数采系统通过导线连接。共轨喷油器的喷油量主要由共轨管总成内压力和喷油脉宽决定，喷油脉宽由ECU调节共轨喷油器的驱动电流来控制，电流传感器用来测量第一缸喷油器的驱动电流信号波形。交流异步电机上安装的光电编码器Z相信号作为单次喷射仪电气部分测量的触发信号，A相信号作为采样时钟信号，单次喷射仪的测量角度设为自动捕获。数采系统采集共轨管总成内压力、第一缸喷油器驱动电流、喷油量和喷油速率，按基于角度和基于时间两种方式进行采集，基于角度采集的触发信号和采样时钟信号由交流异步电机上安装的光电编码器提供。数采系统还通过输出模拟电压信号来控制变频器驱动交流异步电机，交流异步电机再通过联轴器带动共轨泵工作。数采系统通过以太网与PC机相连，信号采集和数据分析处理程序运行在PC机上。PC机通过CAN通信模块与ECU进行通信，进行测量模式的设定与测量工况相关参数的设置。进一步改进，所述输油泵出口和高压泵入口之间接有滤清器，对校泵油进行过滤。电控高压共轨燃油喷射系统瞬时性能测量系统的测量方法，包括如下步骤：步骤一、选择测量模式：通过PC机的人机操作界面来选择采用第一测量模式还是第二测量模式；其中，第一测量模式为按照共轨管总成中校泵油压力的最大变化速率作为极限工况来测量共轨燃油喷射系统的瞬时性能；第二测量模式为根据发动机台架瞬态试验或发动机实际运转工况的参数变化情况来测量共轨燃油喷射系统的瞬时性能，即根据发动机台架试验工况(例如WHTC循环)或者根据道路工况(例如路试)来设定测量条件。所测量的瞬时性能参数包括单次喷油量、喷油速率、共轨管总成压力和第一缸喷油器的驱动电流；步骤二、数据采集：在PC机(14)进行于角度和基于时间的第一缸喷油器单次喷油量信号、喷油速率、共轨管总成压力和第一缸喷油器的驱动电流的多信号同步采集，采集对应的单次喷油量、喷油速率、共轨管总成压力和第一缸喷油器的驱动电流对个参数的数据，PC机对采集的数据进行在线数据处理与计算，计算结果实时显示并保存。其中，第一测量模采用ECU处理器的数字输出口信号来同步瞬时工况调节和信号采集，即瞬时工况调节起始时刻与数据采集起始时刻严格同步；第二测量模式在PC机向ECU发送第一个工况设定参数的同时就开始信号采集即在瞬时工况调节之前开始信号采集。实现瞬时工况调节与信号采集的同步，保证了工况瞬时变化时每一转的性能参数都能测量；最后是实现了基于角度和基于时间的共轨喷油器驱动电流、瞬时喷油量、喷油速率以及共轨管总成压力的同步测量，从而实时计算出实际共轨管总成压力、实际喷油脉宽、瞬时喷油量、开启延时和关闭延时等参数。步骤三、根据测得的实际共轨管总成压力和实际喷油脉宽对稳态工况测量数据进行插值，实现共轨燃油喷射系统瞬时性能与稳态性能的对比分析，稳定工况指的是共轨管压力稳定。进一步改进，所述第一测量模式的测量过程如下：1.1)测量系统开始运行时处于空闲状态(状态0)，PC机通过串口通信方式调节共轨泵转速、ECU调节共轨管总成的压力和喷油脉宽参数至空闲工况；1.2)测量前先点击PC机界面程序的参数设置按钮，PC机通过CAN通信向ECU发送测量工况参数设定命令，进入瞬态工况参数设定状态(状态1)，并向ECU写入测量模式，ECU设定共轨管总成压力调节的起始值、最大值、步长值和步长时间、喷油脉宽和提前角六个参数，其中喷油脉宽和提前角为恒定值；1.3)参数设定成功后可开始瞬态工况的测量，P本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.电控高压共轨燃油喷射系统瞬时性能测量系统，其特征在于，包括电机(2)、共轨泵(3)、油箱(1)、共轨管总成(6)、多个喷油器(7)、单次喷射仪(9)、ECU(11)和数采系统(13)，油箱(1)中装有校泵油；所述电机(2)通过联轴器带动共轨泵(3)工作，共轨泵(3)由输油泵和高压泵组成，输油泵的进油口通过油管与油箱(1)连通，输油泵的出油口通过油管与高压泵的进油口连通，高压泵的出油口与共轨管总成(6)连通，共轨管总成(6)上设置有多个出油口，其中共轨管总成(6)的一个出油口通过一个喷油器(7)与单次喷射仪(9)的进油口连通，该喷油器(7)记为第一缸喷油器；共轨管总成(6)的其他出油口分别通过其余多个喷油器(7)与油箱连通，单次喷射仪(9)的出油口通过油管与油箱连通；共轨管总成(6)的一端通过油管与油箱连通；所述单次喷射仪(9)上设置有电流传感器(8)，电机(2)上安装有光电编码器，电机(2)输出轴上安装飞轮、信号盘和转速传感器(4)，共轨管总成(6)中设置有压力传感器，电机(2)通过导线与数采系统(13)电连接，喷油器(7)、共轨泵(3)和共轨管总成(6)与ECU(11)通导线连接，单次喷射的仪电气组件(10)、电流传感器(8)、光电编码器、转速传感器(4)和压力传感器均与数采系统(13)通过导线连接；所述数采系统(13)通过以太网与PC机(14)相连，信号采集和数据分析处理程序运行在PC机(14)上；PC机(14)通过CAN通信模块(12)与ECU(11)进行通信。...

【技术特征摘要】
1.电控高压共轨燃油喷射系统瞬时性能测量系统，其特征在于，包括电机(2)、共轨泵(3)、油箱(1)、共轨管总成(6)、多个喷油器(7)、单次喷射仪(9)、ECU(11)和数采系统(13)，油箱(1)中装有校泵油；所述电机(2)通过联轴器带动共轨泵(3)工作，共轨泵(3)由输油泵和高压泵组成，输油泵的进油口通过油管与油箱(1)连通，输油泵的出油口通过油管与高压泵的进油口连通，高压泵的出油口与共轨管总成(6)连通，共轨管总成(6)上设置有多个出油口，其中共轨管总成(6)的一个出油口通过一个喷油器(7)与单次喷射仪(9)的进油口连通，该喷油器(7)记为第一缸喷油器；共轨管总成(6)的其他出油口分别通过其余多个喷油器(7)与油箱连通，单次喷射仪(9)的出油口通过油管与油箱连通；共轨管总成(6)的一端通过油管与油箱连通；所述单次喷射仪(9)上设置有电流传感器(8)，电机(2)上安装有光电编码器，电机(2)输出轴上安装飞轮、信号盘和转速传感器(4)，共轨管总成(6)中设置有压力传感器，电机(2)通过导线与数采系统(13)电连接，喷油器(7)、共轨泵(3)和共轨管总成(6)与ECU(11)通导线连接，单次喷射的仪电气组件(10)、电流传感器(8)、光电编码器、转速传感器(4)和压力传感器均与数采系统(13)通过导线连接；所述数采系统(13)通过以太网与PC机(14)相连，信号采集和数据分析处理程序运行在PC机(14)上；PC机(14)通过CAN通信模块(12)与ECU(11)进行通信。2.根据权利要求1所述的电控高压共轨燃油喷射系统瞬时性能测量系统，其特征在于，所述输油泵出口和高压泵入口之间接有滤清器(5)。3.基于权利要求1或2所述的电控高压共轨燃油喷射系统瞬时性能测量系统的测量方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、选择测量模式：通过PC机的人机操作界面来选择采用第一测量模式还是第二测量模式；其中，第一测量模式为按照共轨管总成中校泵油压力的最大变化速率作为极限工况来测量共轨燃油喷射系统的瞬时性能；第二测量模式为根据发动机台架瞬态试验或发动机实际运转工况的参数变化情况来测量共轨燃油喷射系统的瞬时性能；所测量的瞬时性能参数包括单次喷油量、喷油速率、共轨管总成压力和第一缸喷油器的驱动电流；步骤二、数据采集：在PC机上进行基于角度和基于时间的第一缸喷油器单次喷油量信号、喷油速率、共轨管总成压力和第一缸喷油器驱动电流的多信号同步采集，并进行在线数据处理与计算，计算结果实时显示并保存；其中，第一测量模采用ECU处理器的数字输出口信号来同步瞬时工况调节和信号采集，即瞬时工况调节起始时刻与数据采集起始时刻严格同步；第二测量模式在PC机向ECU发送第一个工况设定参数的同时就开始信号采集即在瞬时工况调节之前开始信号采集；步骤三、根据测得的实际共轨管总成压力和实际喷油脉宽对预先测得的各个稳态工况下的测量数据进行插值，实现共轨燃油喷射系统瞬时性能与稳态性能的对比分析。4.根据权利要求3所述的电控高压共轨燃油喷射系统瞬时性能测量系统的测量方法，其特征在于，所述第一测量模式的测量过程如下：1.1)测量系统开始运行时处于空闲状态(状态0)，PC机通过串口通信方式调节共轨泵转速、ECU调节共轨管总成的压力和喷油脉宽参数至空闲工况；1.2)测量前先点击PC机界面程序的参数设置按钮，PC机通过CAN通信向ECU发送测量工况参数设定命令，进入瞬态工况参数设定状态(状态1)，并向ECU写入测量模式，...

【专利技术属性】
技术研发人员：施水娟，李文文，林涛，曹健，董应超，申彪，
申请(专利权)人：南通职业大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32