技术领域
[0001] 本实用新型属于
内燃机技术领域，涉及一种共轨供油喷油器多次喷射喷油规律测试和控制系统。
背景技术
[0002] 随着内燃机技术的发展，内燃机的
燃料供给系统普遍采用电控共轨供油方式。电控共轨供油方式是通过对喷油器发出
电子信号来实现喷油过程的控制，并能够实现预喷射、主喷射、后喷射甚至更多次喷射。在工作过程中随着喷射压
力和喷射次数的不同，实际从喷油器流出的燃油会呈现出不同的启喷及关闭延迟和喷油规律方面的变化。
[0003] 目前，常用的喷油规律测量方法主要有蜂孔转盘法、容积-压力法、动量法等机械式直接测量法和间接测量法；这些测量方法都只能够测量单次喷射的喷油规律，无法进行多次喷射过程的喷油规律的测量；测量系统也多没有结合电子控制系统，喷油规律测量过程较为复杂，数据的处理过程较为费时。(引证来源：1、周龙保.内燃机学[M].机械工业出版社，2005，第一版；2、余丽红.一种柴油机喷油器喷油规律测量控制装置[P].
专利号：200920229980.5；3、何健.一种喷油
泵喷油规律试验台[P].专利号：200820001832.5；4、李
云清.柴油机喷油规律的测量装置及其测量方法[P].专利号：200910085225.0)[0004] 因此，针对现代内燃机的多次喷射方式，提供相应的多次喷射下的喷油规律测试系统能够弥补目前常用的喷油规律测试系统的不足，并有利于内燃机性能标定、优化和工作过程的仿真模拟等工作的开展。
实用新型内容
[0005] 针对
现有技术的不足，本实用新型的目的是提供一种共轨供油喷油器多次喷射喷油规律测试和控制系统，可以实现在不超过200MPa的喷射压力范围内，调制出所需的单次或多次喷射方式，通过数据的采集和处理，准确测量出启喷及关闭延迟和喷油规律，为保证内燃机性能、及对内燃机工作过程的仿真模拟和优化等工作提供重要的参数。
[0006] 本实用新型的技术方案如下：
[0007] 本实用新型提供了一种共轨供油喷油器多次喷射喷油规律测试和控制系统，包括供油子系统、控制子系统，该测试和控制系统还包括多次喷油规律测试子系统，所述的供油子系统中的高压油管与控制子系统的喷油器相连，控制子系统的喷油器的另一端与多次喷油规律测试子系统的连接
块相连。
[0008] 所述的多次喷油规律测试子系统包括连接块、细长管、节流
阀、背压阀、压电式压力
传感器、电荷
放大器、
数据采集卡和上位机(其中电荷放大器、数据采集卡和上位机与供油子系统共用)；连接块的一端安装喷油器，连接块的另一端与
节流阀通过细长管相通，细长管的另一端与背压阀相连；压电式
压力传感器安装在连接块的中部，压电式压力传感器的另一端通过
导线与电荷放大器相连，电荷放大器的另一端通过导线与数据采集卡相连，数据采集卡的另一端与上位机相连。
[0009] 所述的供油子系统包括
电机、高压油泵、高压油管、共轨管、轨压传感器、调压阀、电荷放大器、数据采集卡和上位机；电机与高压油泵的一端通过电机上的
传动轴相连，高压油泵的另一端与共轨管通过高压油管相连通，轨压传感器安装在共轨管的内部，轨压传感器通过轨压传感器上的导线与电荷放大器相连，电荷放大器的另一端通过导线与数据采集卡相连，数据采集卡的另一端通过信号导线与上位机相连，调压阀安装在共轨管的另一端，调压阀通过导线与上位机的另一端相连。
[0010] 所述的控制子系统包括喷油器、可调式
升压电路、嵌入式
控制器和上位机(与供油子系统共用)；喷油器与可调式升压电路通过导线连通，可调式升压电路的另一端通过导线与嵌入式控制器相连，嵌入式控制器的另一端与上位机相连。
[0011] 所述的供油子系统中的高压油管与控制子系统的喷油器相连，并通过高压油管将供油子系统产生的高压燃油输送到控制子系统的喷油器中，实现了供油子系统和控制子系统的关联；控制子系统的喷油器安装和固定在多次喷油规律测试子系统的连接块的左侧，并且喷油器按照多次喷射方式喷射燃油到多次喷油规律测试子系统的细长管中，同时安装在连接块的中部的压电式压力传感器测试出多次喷射过程所产生的压力波，以此实现控制子系统和多次喷油规律测试子系统的关联；供油子系统的作用是为喷油器准备高压燃油；控制子系统的作用是控制喷油器按照上位机设定的喷油参数进行多次喷射；多次喷油规律测试子系统的作用是测试和分析喷油器的多次喷射过程的喷油规律。这三个子系统分别实现了喷油器的多次喷射过程的准备、实施和测试过程。
[0012] 本实用新型系统中，按照上位机中设定的喷射压力和单次或多次喷射方式控制喷油器往细长管中喷油，基于非稳定流中的一元压力波理论，从喷油器喷出燃油的体积流量q与喷油器喷孔附近的压力p(t)存在以下关系：
[0013]
[0014] 式中：q为喷出燃油的体积流量；d为细长管的内径；c为音速；ρ为燃油
密度；p(t)为测试得到的压力。
[0015] 通过对体积流量q进行积分运算，可以得到单次或多次喷射的总喷油量Q：
[0016]
[0017] 式中：Q为总喷油量；t1、t2分别为测试到压力的开始时刻和结束时刻。
[0018] 通过对喷油
控制信号和实际喷射起止时刻同步采集和运算，可以得出喷油器的启喷和关闭延迟：
[0019] To＝t1-T1；
[0020] Tc＝t2-T2；
[0021] 式中：To为启喷延迟时间；T1为开始喷射的控制信号时刻；Tc为关闭延迟时间；T2为结束喷射的控制信号时刻。
[0022] 本实用新型同现有技术相比，具有以下优点和有益效果：
[0023] 1、本实用新型采用高压共轨的供油方式，能够保持喷射压力的稳定，并且最大喷射压力不超过200MPa。
[0024] 2、本实用新型的控制子系统，具有可调式升压电路，能够提供25V～150V之间的
电压，可以满足任意型号的喷油器对开启电压的需求，而目前商用电子控制系统只能够针对单一喷油器提供开启电压；嵌入式控制器可以调制出不同的多次喷射信号，使喷油器按照该信号进行燃油喷射。
[0025] 3、本实用新型可实现多次喷射过程中每次喷射的喷油规律、喷油量、启喷及关闭延迟和总喷油量的测量；而目前常见的喷油规律测试系统大多只能够对单次喷射过程进行测试。
附图说明
[0026] 图1为本实用新型的结构示意图，本实用新型包括供油子系统1、控制子系统2和多次喷油规律测试子系统3。
[0027] 图2为可调式升压电路示意图。
[0028] 图3为嵌入式控制器示意图。
[0029] 图1中：供油子系统1、电机11、高压油泵12、高压油管13、共轨管14、轨压传感器15、调压阀16、电荷放大器17、数据采集卡18、上位机19。
[0030] 控制子系统2、喷油器21、可调式升压电路22、嵌入式控制器23、上位机19。
[0031] 多次喷油规律测试子系统3、连接块31、细长管32、节流阀33、背压阀34、压电式压力传感器35、电荷放大器17、数据采集卡18、上位机19。
具体实施方式
[0032] 以下结合附图所示
实施例对本实用新型作进一步的说明。
[0033] 图1为本实用新型一种共轨供油喷油器多次喷射喷油规律测试和控制系统的结构示意图，该测试和控制系统包括供油子系统1、控制子系统2和多次喷油规律测试子系统3。所述的供油子系统1中的高压油管13与控制子系统2的喷油器21相连，控制子系统2的喷油器21的另一端与多次喷油规律测试子系统3的连接块31相连。
[0034] 多次喷油规律测试子系统3包括连接块31、细长管32、节流阀33、背压阀34、压电式压力传感器35、电荷放大器17、数据采集卡18和上位机19(电荷放大器17、数据采集卡18和上位机19与供油子系统1共用)。连接块31的一端安装喷油器21，连接块31的另一端与节流阀33通过细长管32相通，细长管32的另一端与背压阀34相连；压电式压力传感器35安装在连接块31的中部，压电式压力传感器35的另一端通过导线与电荷放大器17相连，电荷放大器17的另一端通过导线与数据采集卡18相连，数据采集卡18的另一端与上位机19相连。
[0035] 供油子系统1包括电机11、高压油泵12、高压油管13、共轨管14、轨压传感器15、调压阀16、电荷放大器17、数据采集卡18和上位机19；电机11与高压油泵12的一端通过电机11上的传动轴相连，高压油泵12的另一端与共轨管14通过高压油管13相连通；轨压传感器15安装在共轨管14的内部，轨压传感器15通过轨压传感器15上的导线与电荷放大器17相连，电荷放大器17的另一端通过导线与数据采集卡18相连，数据采集卡18的另一端通过信号导线与上位机19相连；调压阀16安装在共轨管14的另一端，调压阀16通过导线与上位机19的另一端相连。
[0036] 控制子系统2包括喷油器21、可调式升压电路22、嵌入式控制器23和上位机19(与供油子系统1共用)。喷油器21与可调式升压电路22通过导线连通，可调式升压电路22的另一端通过导线与嵌入式控制器23相连，嵌入式控制器23的另一端与上位机19相连。
[0037] 供油子系统1中的高压油管13与控制子系统2的喷油器21相连，并通过高压油管13将供油子系统1产生的高压燃油输送到控制子系统2的喷油器21中，实现了供油子系统1和控制子系统2的关联；控制子系统2的喷油器21安装和固定在多次喷油规律测试子系统3的连接块31的左侧，并且喷油器21按照多次喷射方式喷射燃油到多次喷油规律测试子系统3的细长管32，同时安装在连接块31的中部的压电式压力传感器35测试出多次喷射过程所产生的压力波，以此实现控制子系统2和多次喷油规律测试子系统3的关联；供油子系统1的作用是为喷油器21准备高压燃油；控制子系统2的作用是控制喷油器21按照上位机19设定的喷油参数进行多次喷射；多次喷油规律测试子系统3的作用是测试和分析喷油器21的多次喷射过程的喷油规律。这三个子系统分别实现了喷油器21的多次喷射过程的准备、实施和测试过程。
[0038] 图2为可调式升压电路示意图，其工作原理如下所述：12伏直流电源为整个电路提供电压；PWM发生芯片(UC3843)产生一定占空比和
频率的PWM波信号，驱动200V功率MOS管Q1的开闭；当200V功率MOS管Q1导通，电路处在充电过程中，输入电压流过储能电感L1，并通过滤波整流电路的滤波作用，保证电路中
电流的稳定。由于输入是直流电，储能电感L1的电流以一定的比率线性增加，并储存了一定
能量。由于储能电感L1上的电流不能突变，当功率管Q1关断时，储能电感L1上的有感应电压时电流持续，直流
电源电压和感应电压一同通过滤波整流电路D1向储能电容C1充电，补充负载消耗的电荷，故
输出电压比输入电压高。通过电流反馈电路和调整200V功率MOS管导通时间的占空比，可以保持输出电压的稳定，并实现输出电压范围在25V～150V之间可调。
[0039] 图3为嵌入式控制器示意图，其工作原理如下所述：12伏直流电源为
单片机控制系统(ATmega32)和功率MOS管驱动电路提供电压；单片机控制系统(ATmega32)向功率MOS管驱动电路发出PWM驱动信号，使200V功率MOS管Q2按照PWM驱动信号的占空比方式进行开启和关闭，并在升压后的直流电压电路中产生驱动电流，使喷油器开启并能喷油。
[0040] 实施过程的操作步骤如下：
[0041] 步骤一：开启电机11，电机11拖动高压油泵12运转，并往共轨管14中泵入高压燃油；在上位机19中通过轨压传感器15监控共轨管14中的油压；并适当调节调压阀16，使共轨管14中的油压满足上位机19设定的油压；
[0042] 步骤二：在上位机19设置多次喷射过程的喷射参数，并将其发送到嵌入式控制器23，嵌入式控制器23控制可调式升压电路22，实现喷油器21按照上位机19中设定的喷射参数进行多次喷射，喷出的燃油经过细长管32，流往节流阀33和背压阀34；
[0043] 步骤三：数据采集卡18接收压电式压力传感器35通过电荷放大器17放大后的信号，并传输给上位机19；
[0044] 步骤四：上位机19对采集到的数据进行处理，得到喷油规律、总喷油量和启喷及关闭延迟。
[0045] 上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用本实用新型。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种
修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本实用新型不限于上述实施例，本领域技术人员根据本实用新型的揭示，不脱离本实用新型范畴所做出的改进和修改都应该在本实用新型的保护范围之内。
