噴油泵試驗(yàn)臺(tái)用噴油量計(jì)算方法的研究

噴油泵試驗(yàn)臺(tái)用噴油量計(jì)算方法的研究

0噴油器曲線的智能化測(cè)試目前，國(guó)內(nèi)外用手動(dòng)油擠出泵試驗(yàn)臺(tái)量油系統(tǒng)通常采用主缸式計(jì)量法。該方法存在較大的設(shè)備制造誤差、沉降誤差、液位計(jì)數(shù)誤差等。本測(cè)試系統(tǒng)利用單片機(jī)技術(shù)、傳感器技術(shù)和電子技術(shù)對(duì)原量油系統(tǒng)進(jìn)行了智能化的技術(shù)改進(jìn),自行設(shè)計(jì)了能夠輸出針閥升程波形曲線的磁感噴油器。通過(guò)對(duì)噴油器針閥升程波形曲線的研究,推導(dǎo)精確的噴油量計(jì)算公式,并將此公式編入單片機(jī)程序中。本文闡述了噴油量計(jì)算公式的推導(dǎo)過(guò)程并進(jìn)行了公式驗(yàn)證。1信號(hào)自動(dòng)量油本測(cè)試系統(tǒng)利用傳感器測(cè)取試驗(yàn)臺(tái)不同主軸轉(zhuǎn)速、不同噴油壓力下的單次噴油的電信號(hào),經(jīng)信號(hào)處理電路處理后送入單片機(jī),最終由顯示器顯示噴油量,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)量油1.1噴油器、壓泵和標(biāo)準(zhǔn)試壓機(jī)本研究的試驗(yàn)設(shè)備及儀器包括12PSDB110型噴油泵試驗(yàn)臺(tái)、TDS2012型數(shù)字示波器、BH2I型噴油泵(兩缸I號(hào)泵)、霍爾轉(zhuǎn)速傳感器、自制的磁感噴油器、標(biāo)準(zhǔn)噴油器、直流電源、數(shù)字萬(wàn)用表等。BH2I型噴油泵在各工況下的標(biāo)定噴油量如表1所示。1.2敏元件的固定量油信號(hào)由磁感噴油器通過(guò)采集針閥升程信號(hào)測(cè)定,磁感噴油器由噴油器和磁敏元件組成。磁感噴油器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖2所示,它由噴油器和磁敏元件1組成。將磁敏元件1用連接套2固定在噴油器的尾端,加長(zhǎng)挺桿3的長(zhǎng)度與磁敏元件1相對(duì)應(yīng)。彈簧6的一端與調(diào)壓螺母4相抵,另一端與彈簧座5相抵,彈簧的預(yù)緊力經(jīng)挺桿作用在針閥7上一般噴油器針閥升程范圍為0.2~1.0mm,而磁感噴油器的磁敏元件的最大檢測(cè)距離為2.0mm,因此磁敏元件與挺桿間隙應(yīng)在1.0~3.0mm范圍內(nèi)調(diào)整。通過(guò)試驗(yàn)分別測(cè)定并比較間隙為1.5、2.0、2.5mm時(shí)的信號(hào)波形,結(jié)果表明:磁敏元件與挺桿的間隙2.0mm為最佳。1.3針閥運(yùn)動(dòng)曲線積分噴油量的影響因素有:針閥升程、噴油時(shí)間、主軸轉(zhuǎn)速、噴油壓力等,通過(guò)測(cè)定起動(dòng)油量、怠速油量、額定油量以及校正油量與上述因素的關(guān)系,推導(dǎo)出噴油量的計(jì)算公式。單次噴油量計(jì)算公式是根據(jù)磁感噴油器輸出電信號(hào)的波形(如圖3所示)推導(dǎo)的,該波形即為針閥運(yùn)動(dòng)曲線。單個(gè)周期的波形曲線對(duì)橫坐標(biāo)的積分值即為波形曲線與該周期兩端點(diǎn)處的豎直線以及橫坐標(biāo)所圍成的面積,將其表示為Q。由噴油規(guī)律可知,該積分面積Q與單次噴油量相對(duì)應(yīng)總噴油量計(jì)算公式推導(dǎo)步驟為:1)采集針閥運(yùn)動(dòng)曲線的數(shù)據(jù)點(diǎn),利用EXCEL回歸建立曲線的數(shù)學(xué)模型。2)計(jì)算各工況單個(gè)周期的積分面積Q,確定積分面積Q與單次噴油量l的關(guān)系式l=K3)確定各工況下的積分面積Q與電壓值U和單次噴油時(shí)間t的函數(shù)關(guān)系式Q=K4)確定單次噴油量計(jì)算公式:l=K1.3.1針閥升程波形試驗(yàn)測(cè)定噴油壓力分別為12.5、16.0、17.5MPa的起動(dòng)、怠速、額定、校正工況下的針閥升程波形。其中,12.5、17.5MPa各工況下的波形分別如圖3、圖4所示。1.3.2建立曲線模型采集各工況波形的數(shù)據(jù)點(diǎn),利用EXCEL進(jìn)行回歸分析,根據(jù)波形曲線的趨勢(shì)線建立曲線模型。選取噴油壓力為17.5MPa時(shí)波形的回歸曲線為例(如圖5所示),由回歸曲線得到其趨勢(shì)線,根據(jù)相關(guān)系數(shù)R2計(jì)算公共式中噴油量的參數(shù)2.1單次噴油量的確定由所得曲線模型,計(jì)算波形曲線各工況下的單個(gè)周期積分面積Q;根據(jù)試驗(yàn)測(cè)得200次噴油量計(jì)算出單次噴油量l,推導(dǎo)各工況下積分面積Q與單次噴油量l的關(guān)系l)Q值的計(jì)算17.5MPa工況下的積分面積Q計(jì)算過(guò)程如下:起動(dòng)工況1:起動(dòng)工況2:起動(dòng)工況3:同理可得怠速、額定、校正工況下的積分面積Q,結(jié)果如表2所示。2)積分面積與單次噴油量的關(guān)系17.5MPa工況下Q與l的關(guān)系推導(dǎo)過(guò)程如下:起動(dòng)工況的單次噴油量:l=0.0823mL。單位面積所代表的噴油量:l/Q=0.0823/301.2802=2.732×10定義系數(shù)2.2結(jié)合區(qū)域關(guān)系、曲線電壓值和噴油時(shí)間由噴油規(guī)律知17.5MPa起動(dòng)工況下系數(shù)K同理可計(jì)算得出怠速、額定、校正工況的K2.3總修正系數(shù)和總噴油量公式的確定單次噴油量l=K3驗(yàn)證與誤差的比較3.1u3000標(biāo)定取12.5、16.0、17.5MPa中任一噴油壓力的各工況的試驗(yàn)所得針閥升程波形,如圖6所示為17.5MPa下各工況的針閥升程波形,利用噴油量公式計(jì)算噴油量,驗(yàn)證公式的正確性。1)起動(dòng)工況:由波形圖測(cè)得U=5.2V,t=32μs,C=200,由公式L=C×K×U×t計(jì)算可得L=15.4mL,標(biāo)定值范圍為13.2~17.2mL;2)怠速工況:由波形圖測(cè)得U=5.1V,t=33μs,C=200,由公式L=C×K×U×t計(jì)算可得L=2.9mL,標(biāo)定值范圍為2.0~3.0mL;3)額定工況:由波形圖測(cè)得U=5.5V,t=45μs,C=200,由公式L=C×K×U×t計(jì)算可得L=9.6mL,標(biāo)定值范圍為9.4~10.6mL;4)校正工況:由波形圖測(cè)得U=5.0V,t=58μs,C=200,由公式L=C×K×U×t計(jì)算可得L=8.8mL,標(biāo)定值范圍為8.6~9.1mL。3.2量油試驗(yàn)結(jié)果在標(biāo)定噴油壓力17.5MPa下,同時(shí)對(duì)該量油系統(tǒng)與采用行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)噴油器的噴油泵試驗(yàn)臺(tái)量油系統(tǒng)在各工況下進(jìn)行10次量油試驗(yàn),所得量油數(shù)據(jù)及相對(duì)誤差如表7所示。相對(duì)誤差計(jì)算公式為:式中4數(shù)字化量油