一种测试不同喷油压力和规律下柴油机性能的试验装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于高压喷射试验技术领域，尤其涉及一种测试不同喷油压力和规律下柴油机性能的试验装置。本发明专利技术的电控单元包括波形产生单元和多个驱动单元，波形产生单元包括电源电路、时钟源电路、复位电路、启动电路、JTAG调试电路、存储芯片接口电路、RS485接口电路和控制芯片，驱动单元包括驱动电路、反馈电路和保护电路，驱动隔离电路用于驱动电磁阀启动或关断，反馈电路用于反馈电压过载情况，保护电路用于在过载的情况下关断电磁阀。本发明专利技术实现不同喷油压力和喷油规律的控制。同喷油压力和喷油规律的控制。同喷油压力和喷油规律的控制。

【技术实现步骤摘要】
一种测试不同喷油压力和规律下柴油机性能的试验装置


[0001]本专利技术属于高压喷射试验
，尤其涉及一种测试不同喷油压力和规律下柴油机性能的试验装置。

技术介绍

[0002]柴油机高压共轨电控燃油喷射技术是现代先进柴油机标志性技术之一。燃烧理论的发展，对喷油规律及喷油压力提出了更高的要求，如喷油率可调、多次喷射以及超高压喷射等，以实现柴油机不同工况下更灵活的喷射控制。但现行常规高压共轨系统存在一定缺陷：受机械加工条件限制，通过高压泵供油方式难以实现超高压力喷射；喷油规律近似矩形，无法灵活实现喷油规律形状的改变。前期，课题组为实现超高压力和可调喷油规律喷射，设计了增压装置，并将其加装在常规高压共轨系统的共轨管和喷油器之间，构成了超高压共轨系统，基本实现了超高压力和可调喷油规律喷射。
[0003]喷油压力和喷油规律的改变会导致缸内油气混合规律发生变化，进而改变燃烧过程，对柴油机性能会产生影响，但目前如何准确控制电磁阀实现不同喷油压力和喷油规律，且在频繁的启动关断下不影响不对整个电路造成危害是本领域需要解决的一个问题。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种测试不同喷油压力和规律下柴油机性能的试验装置。本专利技术通过电控单元实现了根据设计要求对电磁阀的启停进行有效控制，从而实现不同喷油压力和喷油规律的控制，且通过软保护确保在异常情况下可以避免同时断电带来的电压电流波动。
[0005]本专利技术的技术方案是：一种测试不同喷油压力和规律下柴油机性能的试验装置，包括电控单元，电控单元包括波形产生单元和多个驱动单元，波形产生单元包括电源电路、时钟源电路、复位电路、启动电路、JTAG调试电路、存储芯片接口电路、RS485接口电路和控制芯片，其特征在于：驱动单元包括驱动电路、反馈电路和保护电路，驱动隔离电路用于驱动电磁阀启动或关断，反馈电路用于反馈电压过载情况，保护电路用于在过载的情况下关断电磁阀；驱动电路包括二级管、第一电阻、第一MOS管、第二MOS管、第五电阻，二级管阳极与第一MOS管源极与控制信号连接，二级管阴极与第一电阻和第一MOS管漏极连接，第一MOS管栅极经过第三电阻后与电源正极连接，第一电阻另一端与第二MOS管栅极连接，第二MOS管源极与电源地连接，第二MOS管漏极与光耦输入端负极连接，光耦输入端正极通过第五电阻后与电源正极连接；驱动隔离电路包括光耦、电磁阀，光耦输出端一端与电源正极连接，另一端与电磁阀连接，电磁阀通过第六电阻与地连接；保护电路包括第六电阻、第四电阻、第三MOS管、第三电阻、第二电阻和电容，电容通过第二电阻与电源地连接，第四电阻与电磁阀和第六电阻连接，第四电阻与第三MOS管栅极连接，第三MOS管源极与电源地连接，第三MOS管漏极经过第三电阻后与电源正极连接；电容为0.1uF至1uF的电容，第一电阻为1KΩ的电阻，第二电阻为1KΩ至10KΩ电阻。
[0006]根据如上所述的一种测试不同喷油压力和规律下柴油机性能的试验装置，其特征在于：第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管为N沟道MOSFET。
[0007]根据如上所述的一种测试不同喷油压力和规律下柴油机性能的试验装置，其特征在于：还包括燃油喷射系统、控制系统以及测量系统。
[0008]根据如上所述的一种测试不同喷油压力和规律下柴油机性能的试验装置，其特征在于：所述的燃油喷射系统为超高压共轨系统，由高压泵、共轨管、增压装置以及喷油器组成，其中高压油泵由起动电机带动，为共轨管提供燃油，燃油基于增压装置的增压作用，由喷油器喷出，增压装置和喷油器的工作状态分别通过各自的电磁阀控制。
[0009]根据如上所述的一种测试不同喷油压力和规律下柴油机性能的试验装置，其特征在于：控制系统由电控单元及其外围电路、串口通信电路以及PC机构成，PC机作为上位机，利用串口通信电路适配器与电控单元通信，实现对电控单元状态变量的监测和控制参数的标定。
[0010]根据如上所述的一种测试不同喷油压力和规律下柴油机性能的试验装置，其特征在于：测量系统包含缸压传感器、排放分析仪、燃烧分析仪、油耗仪以及数据采集系统，基于缸压传感器测量增压压力，利用排放分析仪测量NOx和碳烟排放量，利用燃烧分析仪测试缸内压力、缸内温度以及放热率燃烧参数，利用油耗仪测量燃油消耗率，最后通过数据采集系统实时观察收集各个参数的测试结果。
附图说明
[0011]图1为电路原理图。
[0012]图2控制系统的原理框图。
[0013]图3柴油机性能试验装置原理图
具体实施方式
[0014]以下结合附图对本专利技术的技术方案作进一步说明。
[0015]为测试不同喷油压力和喷油规律下的柴油机性能，柴油机性能试验装置原理图如图3所示，该装置主要包括燃油喷射系统、控制系统以及测量系统等。与常规柴油机性能试验装置的不同之处在于：该试验装置加装了增压装置，喷油器和增压装置的电磁阀通过电控单元控制，电控单元根据不同喷油压力和喷油规律产生控制信号控制电磁阀的启停，进而在试验过程中实现超高喷油压力和可变喷油规律喷射。
[0016]本专利技术的电控单元需要对增压装置和喷油器上的电磁阀进行控制，进行对喷油压力和喷油规律进行控制调整，这就需要对电磁阀进行较为频繁的启动和关断，在对过个设备进行试验时，如果出现过载情况，在没有软驱动关断的情况下，容易出现多个电磁阀同时跳闸，对实验室内其他电器设备正常工作造成损害，为此本专利技术还提供了一种电控单元，如图1所示，包括波形产生单元和多个驱动单元，驱动单元用于对增压装置和喷油器的电磁阀进行驱动，图1中给出了其中一个驱动单元，实际中，可以根据驱动电磁阀的数量设置多个驱动单元。
[0017]如图2所示，本专利技术的波形产生单元原理框图，波形产生单元包括电源电路、时钟源电路、复位电路、启动电路、JTAG调试电路、存储芯片接口电路、RS485接口电路和控制芯
片，控制芯片可以采用STM32F417来实现PWM控制。为实现上述PWM控制指令的输出，需要对STM32F417事件管理单元主要的控制寄存器进行相应的配置。STM32F417的TIMx是TIMx_ARR寄存器确定频率(周期)、由TIMx_CCRx寄存器确定占空比的信号。TIMx_CCRy为通道y的比较寄存器(寄存器中x代表定时器编号，y代表通道编号)，TIMx_ARR为周期寄存器，同一个定时器的所有通道共用一个周期寄存器。电源电路为控制系统提供电源，时钟源电路为控制芯片提供时钟工作信号，复位电路防止控制芯片死机进入死循环，启动电路用于控制芯片的启动，JTAG调试电路用于控制芯片程序的写入和调制，存储芯片接口电路用于控制芯片与外部存储器的读写，RS485接口电路用于控制芯片的通讯。本专利技术的波形产生单元通过调节占空比及PWM频率，如图2所示，得到流经电磁阀4电流特性曲线，如图3所示。由图3可以看出：(1)流过电磁阀4电流的平均值由占空比唯一确定；(2)保持电流波动性则由PWM频率确定。所以在本专利技术使用时，通过优化调制占空比、频率即可有效地降低本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种测试不同喷油压力和规律下柴油机性能的试验装置，包括电控单元，电控单元包括波形产生单元和多个驱动单元，波形产生单元包括电源电路、时钟源电路、复位电路、启动电路、JTAG调试电路、存储芯片接口电路、RS485接口电路和控制芯片，其特征在于：驱动单元包括驱动电路、反馈电路和保护电路，驱动隔离电路用于驱动电磁阀启动或关断，反馈电路用于反馈电压过载情况，保护电路用于在过载的情况下关断电磁阀；驱动电路包括二级管、第一电阻、第一MOS管、第二MOS管、第五电阻，二级管阳极与第一MOS管源极与控制信号连接，二级管阴极与第一电阻和第一MOS管漏极连接，第一MOS管栅极经过第三电阻后与电源正极连接，第一电阻另一端与第二MOS管栅极连接，第二MOS管源极与电源地连接，第二MOS管漏极与光耦输入端负极连接，光耦输入端正极通过第五电阻后与电源正极连接；驱动隔离电路包括光耦、电磁阀，光耦输出端一端与电源正极连接，另一端与电磁阀连接，电磁阀通过第六电阻与地连接；保护电路包括第六电阻、第四电阻、第三MOS管、第三电阻、第二电阻和电容，电容通过第二电阻与电源地连接，第四电阻与电磁阀和第六电阻连接，第四电阻与第三MOS管栅极连接，第三MOS管源极与电源地连接，第三MOS管漏极经过第三电阻后与电源正极连接；电容为0.1uF至1uF的电容，第一电阻为1KΩ的电阻，第二电阻为1KΩ至10KΩ电阻。2.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨昆，周磊，聂涛，吴昕，
申请(专利权)人：中国人民解放军海军工程大学，
类型：发明
国别省市：