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德國Mahle馬勒噴油器電磁閥技術(shù)研究
為研制快速響應(yīng)且穩(wěn)定可靠的噴油器電磁閥驅(qū)動(dòng)電路,分析了電磁閥的工作原理,建立了驅(qū)動(dòng)電路模型,研究了驅(qū)動(dòng)電路中影響電磁閥響應(yīng)速度的關(guān)鍵因素。以缸內(nèi)直噴汽油機(jī)高速電磁閥噴油器為研究對(duì)象,利用高速顯微攝像判定噴油器噴霧開始和結(jié)束延遲,同時(shí)利用數(shù)據(jù)采集裝置DAQ同步采集噴油器脈寬信號(hào)、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(shù)研究
采用BOOST電壓變換技術(shù),設(shè)計(jì)了基于電流反饋控制的高低壓分時(shí)驅(qū)動(dòng)電路。驅(qū)動(dòng)電路通過比較單片機(jī)提供的參考電壓與驅(qū)動(dòng)電流的采樣電壓,實(shí)時(shí)自動(dòng)地控制峰值電流和維持電流,產(chǎn)生需要的電流波形,并能夠較好地保證驅(qū)動(dòng)電流的*性。針對(duì)某型噴油器進(jìn)行了驅(qū)動(dòng)試驗(yàn),結(jié)果表明:驅(qū)動(dòng)電路響應(yīng)快,電磁閥電流從0升至22A僅為0.045ms,同時(shí)可靈活改變驅(qū)動(dòng)電流波形,驅(qū)動(dòng)電流峰值*性好。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),噴油器高速電磁閥的開啟、關(guān)閉延遲和噴油器線圈電流有很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系,當(dāng)噴油器開始噴油時(shí),線圈電流變化率達(dá)到zui大值;噴油器噴油結(jié)束時(shí),線圈電流曲線對(duì)應(yīng)出現(xiàn)電流凸起。在無需對(duì)噴油器進(jìn)行任何改造的基礎(chǔ)上,提出了一種實(shí)時(shí)檢測(cè)電磁閥動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間的方法。在此基礎(chǔ)上,進(jìn)一步研究了電磁閥開啟高電壓、噴油壓力對(duì)電磁閥響應(yīng)延遲的影響,其中開啟高電壓對(duì)電磁閥響應(yīng)時(shí)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(shù)是提高柴油機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性、降低NOx和碳煙排放的關(guān)鍵技術(shù)。電磁閥的高速響應(yīng)特性是精確控制噴油正時(shí)、噴油持續(xù)期以及實(shí)現(xiàn)多次噴射規(guī)律的關(guān)鍵；電磁閥流通能力是保證柴油機(jī)不同工況循環(huán)噴油量的關(guān)鍵。然而電磁閥的流通能力和響應(yīng)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(dǎo)致響應(yīng)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(shè)計(jì)相關(guān)的主要研究工作及結(jié)論如下：1以低速二沖程柴油機(jī)電控液力增壓式噴油器的燃油噴射控制為目標(biāo)，通過電磁閥的流通能力計(jì)算，確定了電磁閥的閥口中徑和行程；通過電磁閥的響應(yīng)速度計(jì)算，確定了電磁閥電磁力的大??；根據(jù)行程及電磁力需求，通過磁路計(jì)算確定了電磁鐵的結(jié)構(gòu)參數(shù)，完成了電磁閥的初步設(shè)計(jì)。 2．運(yùn)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(chǎng)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(duì)電磁力的影響，優(yōu)化了電磁鐵的各結(jié)構(gòu)參數(shù)；設(shè)置了電磁鐵的激勵(lì)電路和負(fù)載，以柴油機(jī)單次循環(huán)噴油的脈寬對(duì)電磁鐵進(jìn)行了瞬態(tài)磁場(chǎng)仿真，研究電磁鐵的開關(guān)響應(yīng)特性，分析了鐵心渦流效應(yīng)對(duì)磁感應(yīng)強(qiáng)度分布的影響。 3．在AMESim軟件平臺(tái)建立了電磁閥的動(dòng)態(tài)仿真模型，實(shí)現(xiàn)了電磁鐵、H橋驅(qū)動(dòng)電路和閥芯的動(dòng)態(tài)耦合；通過電磁閥動(dòng)態(tài)仿真，分析了電磁閥工作過程中驅(qū)動(dòng)電流、電磁力、閥芯位移、閥口液體流動(dòng)、控制腔壓力及泄漏流量的耦合關(guān)系；以電磁閥響應(yīng)速度為目標(biāo)，通過動(dòng)態(tài)仿真，優(yōu)化了閥芯結(jié)構(gòu)尺寸。 4．通過電磁閥的動(dòng)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(nèi)電磁閥開啟響應(yīng)時(shí)間小于1ms，關(guān)閉響應(yīng)時(shí)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(shí)間間隔小于2ms。

德國Mahle馬勒噴油器電磁閥技術(shù)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(hào)控制噴油器針閥的動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)燃油噴射的柔性控制，電磁閥動(dòng)態(tài)響應(yīng)和工作頻率均滿足燃油噴射控制要求。
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