德国Mahle马勒喷油器电磁阀技术研究
为研制快速响应且稳定可靠的喷油器电磁阀驱动电路,分析了电磁阀的工作原理,建立了驱动电路模型,研究了驱动电路中影响电磁阀响应速度的关键因素。以缸内直喷汽油机高速电磁阀喷油器为研究对象,利用高速显微摄像判定喷油器喷雾开始和结束延迟,同时利用数据采集装置DAQ同步采集喷油器脉宽信号、线圈中的电流和喷油器入口压力变化。

德国Mahle马勒喷油器电磁阀技术研究
采用BOOST电压变换技术,设计了基于电流反馈控制的高低压分时驱动电路。驱动电路通过比较单片机提供的参考电压与驱动电流的采样电压,实时自动地控制峰值电流和维持电流,产生需要的电流波形,并能够较好地保证驱动电流的*性。针对某型喷油器进行了驱动试验,结果表明:驱动电路响应快,电磁阀电流从0升至22A仅为0.045ms,同时可灵活改变驱动电流波形,驱动电流峰值*性好。试验发现,喷油器高速电磁阀的开启、关闭延迟和喷油器线圈电流有很好的对应关系,当喷油器开始喷油时,线圈电流变化率达到zui大值;喷油器喷油结束时,线圈电流曲线对应出现电流凸起。在无需对喷油器进行任何改造的基础上,提出了一种实时检测电磁阀动态响应时间的方法。在此基础上,进一步研究了电磁阀开启高电压、喷油压力对电磁阀响应延迟的影响,其中开启高电压对电磁阀响应时间影响较大,zui大差值为0.16ms,喷油压力变化影响很小,仅0.025ms。共轨式电控燃油喷射技术是提高柴油机燃油经济性、降低NOx和碳烟排放的关键技术。电磁阀的高速响应特性是精确控制喷油正时、喷油持续期以及实现多次喷射规律的关键；电磁阀流通能力是保证柴油机不同工况循环喷油量的关键。然而电磁阀的流通能力和响应速度往往是相互矛盾，提高流通能力需要增大阀口中径或阀芯行程，这将导致响应速度的降低。为满足电控喷油器燃油喷射控制要求，电磁阀设计相关的主要研究工作及结论如下：1以低速二冲程柴油机电控液力增压式喷油器的燃油喷射控制为目标，通过电磁阀的流通能力计算，确定了电磁阀的阀口中径和行程；通过电磁阀的响应速度计算，确定了电磁阀电磁力的大小；根据行程及电磁力需求，通过磁路计算确定了电磁铁的结构参数，完成了电磁阀的初步设计。 2．运用Maxwell电磁有限元分析软件，建立了电磁铁的有限元模型；通过静磁场参数化分析，研究了电磁铁铁心材料、极柱数、外径、磁轭厚度和衔铁厚度等参数对电磁力的影响，优化了电磁铁的各结构参数；设置了电磁铁的激励电路和负载，以柴油机单次循环喷油的脉宽对电磁铁进行了瞬态磁场仿真，研究电磁铁的开关响应特性，分析了铁心涡流效应对磁感应强度分布的影响。 3．在AMESim软件平台建立了电磁阀的动态仿真模型，实现了电磁铁、H桥驱动电路和阀芯的动态耦合；通过电磁阀动态仿真，分析了电磁阀工作过程中驱动电流、电磁力、阀芯位移、阀口液体流动、控制腔压力及泄漏流量的耦合关系；以电磁阀响应速度为目标，通过动态仿真，优化了阀芯结构尺寸。 4．通过电磁阀的动态特性分析，确定了开启电流值为50A和维持电流值为4A，在200bar~300bar工作压力内电磁阀开启响应时间小于1ms，关闭响应时间小于2ms，电磁阀单次开启的zui小脉宽小于1ms，多次开启的zui小时间间隔小于2ms。

德国Mahle马勒喷油器电磁阀技术研究
共轨式燃油系统中电磁阀由电子控制单元ECU发出控制信号控制喷油器针阀的动作，实现燃油喷射的柔性控制，电磁阀动态响应和工作频率均满足燃油喷射控制要求。
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