【发动机用喷气阀特性测试平台设计及实验分析】自动喷气阀

　　摘要：针对LPG/汽油两用燃料汽车发动机喷气阀特性进行分析，开发了一种喷气阀特性测试平台。利用该测试平台对某一低阻型喷气阀的静态喷射率、动态喷射量、稳定性及蓄电池电压与喷射压力对其流量特性的影响进行了测试，并分析验证了测试数据。结果表明，所设计的测试平台运行可靠，可实现喷气阀标定工作。
　　关键词：喷气阀；流量特性；稳定性；测试平台
　　中图分类号：TK413.8 文献标志码：A 文章编号：1005-2550（2012）04-0080-04
　　Platform Design and Test Analysis of Gas Injector Characteristics Used in Vehicle
　　LI Gao-jian1，YUAN Guan-lian1，SUN Ming2，ZOU Bin2 ，YAN Fu-wu2
　　（1.Saic GM Wuling Automobile Co，Liuzhou 545000，China ;
　　2.School of Automotive Engineering，Wuhan University of Technology，Wuhan 430070，China）
　　Abstract：In order to analyze the characteristics of the electronically-controlled gas injector for the LPG/gasoline dual fuel vehicle，one kind of test dais for the electronically-controlled gas injector was exploited. And making use of this test dais，static injection ratio，dynamic injection quantity，stability and different battery voltages and fuel pressures working on flow characteristics of one low resistance injector were tested and the test data was analyzed and verified. Results show that the designed platform functions well and reliably. It could realize the calibration for the electronically-controlled gas injector.
　　Key words：electronically-controlled gas injector; flow characteristics; stability; test platform
　　随着全球石油危机及燃油汽车对城市环境污染的日益严重，发展新能源汽车已经势在必行。液化石油气(Liquefied Petroleum Gas，LPG）/汽油两用燃料汽车在原有以汽油为燃料的基础上增设一套LPG供给系统，实现在两种燃料之间切换，燃气采用多点电控喷射，电控单元通过控制喷气阀喷出的燃气以适应各种不同的工况。为了保证汽车在使用LPG时具有良好的动力性、经济性及排放性能等，必须获得喷气阀的流量特性，本文针对其测试平台设计及流量特性分析进行研究。
　　1 喷气阀测试内容
　　1.1 流量特性参数
　　喷气阀的流量特性是指喷气阀单次喷气量与喷气脉宽的关系曲线。为了测试流量特性，首先需要了解其结构及工作原理。喷气阀是电磁阀结构的一种，主要由针阀、针阀座、电磁线圈、回位弹簧以及喷气阀体等组成，喷气阀是一个复杂的电路、磁路、流体运动及机械运动系统。在燃气喷射系统中，电控单元根据所采集的传感器信号，计算所需喷气量，根据喷气量给喷气阀一个喷气脉冲，脉冲宽度的大小就决定了喷气阀单次喷射的燃气量[1]。
　　参考喷油器的特性参数，描述喷气阀流量特性主要技术参数包括：
　　（1）静态喷射率（Vs）。当喷气阀处于全开位置时，流经喷气阀的燃气量随时间的变化，它是喷气阀的最大喷射率[2]。
　　（2）动态喷射量（Vd）。动态喷射量是指喷气阀在给定的喷气脉宽下所供给的喷气量（ml/pulse）。
　　（3）线性偏差（LD）。在给定喷气脉宽下测量的流量或实际流量和计算流量之差与计算流量的百分比。
　　（4）喷气斜率（M）。根据流量特性曲线计算出的线性回归流量，即单位脉宽下喷气量的变化。
　　（5）流量范围（LFF和WFR）。用来衡量喷气阀最大与最小流量，定义为最大动态流量与最小动态流量之比，其中包括线性流量范围（LFR）与工作流量范围（WFR）。
　　鉴于LPG为气体喷射，不需对其做喷射分布测试。
　　1.2 稳定性
　　稳定性的要求是在标准的实验条件下，以任意脉冲宽度喷射1 000次，喷气阀的开启时间与关闭时间误差应保持在2%范围内。
　　1.3 蓄电池电压及喷射压力的影响
　　不同的蓄电池电压及喷射压力下的喷气阀动态流量曲线，用于标定喷气阀流量对于电压及喷射压力变化的修正曲线，正确补偿喷气量。
　　2 测试平台及实施方案
　　2.1 气路系统
　　为了能够准确得到喷气阀流量特性，需要有可靠的技术方案及实现方法，测试平台的设计应考虑实验环境条件与特性参数实验条件，整个测试系统包括气路系统与喷气控制系统。设计测试平台模型如图1所示。
　　
　　气路系统主要由储气罐、蒸发减压阀、气体滤清器以及喷气阀组成，由于LPG中丙烷与丁烷均易燃易爆，且压力不易于控制，故试验中用空气替代。测试前，使用空气压缩机给储气罐加气，气体压力根据实验需要调节。测试过程中，调节蒸发减压阀输出气压，一般设定喷气阀的喷射压力为0.12 MPa，气体通过流量传感器与压力传感器，进入喷气阀气轨。喷气阀根据控制单元的脉冲信号实现开启与关闭动作，并喷出适量的气体。其中流量传感器可测量质量流量、体积流量、累计质量以及累计体积等参数。