噴油泵試驗臺用噴油量計算方法的研究

噴油泵試驗臺用噴油量計算方法的研究

0噴油器曲線的智能化測試目前，國內(nèi)外用手動油擠出泵試驗臺量油系統(tǒng)通常采用主缸式計量法。該方法存在較大的設備制造誤差、沉降誤差、液位計數(shù)誤差等。本測試系統(tǒng)利用單片機技術、傳感器技術和電子技術對原量油系統(tǒng)進行了智能化的技術改進,自行設計了能夠輸出針閥升程波形曲線的磁感噴油器。通過對噴油器針閥升程波形曲線的研究,推導精確的噴油量計算公式,并將此公式編入單片機程序中。本文闡述了噴油量計算公式的推導過程并進行了公式驗證。1信號自動量油本測試系統(tǒng)利用傳感器測取試驗臺不同主軸轉(zhuǎn)速、不同噴油壓力下的單次噴油的電信號,經(jīng)信號處理電路處理后送入單片機,最終由顯示器顯示噴油量,實現(xiàn)自動量油1.1噴油器、壓泵和標準試壓機本研究的試驗設備及儀器包括12PSDB110型噴油泵試驗臺、TDS2012型數(shù)字示波器、BH2I型噴油泵(兩缸I號泵)、霍爾轉(zhuǎn)速傳感器、自制的磁感噴油器、標準噴油器、直流電源、數(shù)字萬用表等。BH2I型噴油泵在各工況下的標定噴油量如表1所示。1.2敏元件的固定量油信號由磁感噴油器通過采集針閥升程信號測定,磁感噴油器由噴油器和磁敏元件組成。磁感噴油器的結構設計如圖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,加長挺桿3的長度與磁敏元件1相對應。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距離為2.0mm,因此磁敏元件與挺桿間隙應在1.0~3.0mm范圍內(nèi)調(diào)整。通過試驗分別測定并比較間隙為1.5、2.0、2.5mm時的信號波形,結果表明:磁敏元件與挺桿的間隙2.0mm為最佳。1.3針閥運動曲線積分噴油量的影響因素有:針閥升程、噴油時間、主軸轉(zhuǎn)速、噴油壓力等,通過測定起動油量、怠速油量、額定油量以及校正油量與上述因素的關系,推導出噴油量的計算公式。單次噴油量計算公式是根據(jù)磁感噴油器輸出電信號的波形(如圖3所示)推導的,該波形即為針閥運動曲線。單個周期的波形曲線對橫坐標的積分值即為波形曲線與該周期兩端點處的豎直線以及橫坐標所圍成的面積,將其表示為Q。由噴油規(guī)律可知,該積分面積Q與單次噴油量相對應總噴油量計算公式推導步驟為:1)采集針閥運動曲線的數(shù)據(jù)點,利用EXCEL回歸建立曲線的數(shù)學模型。2)計算各工況單個周期的積分面積Q,確定積分面積Q與單次噴油量l的關系式l=K3)確定各工況下的積分面積Q與電壓值U和單次噴油時間t的函數(shù)關系式Q=K4)確定單次噴油量計算公式:l=K1.3.1針閥升程波形試驗測定噴油壓力分別為12.5、16.0、17.5MPa的起動、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,利用EXCEL進行回歸分析,根據(jù)波形曲線的趨勢線建立曲線模型。選取噴油壓力為17.5MPa時波形的回歸曲線為例(如圖5所示),由回歸曲線得到其趨勢線,根據(jù)相關系數(shù)R2計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,計算波形曲線各工況下的單個周期積分面積Q;根據(jù)試驗測得200次噴油量計算出單次噴油量l,推導各工況下積分面積Q與單次噴油量l的關系l)Q值的計算17.5MPa工況下的積分面積Q計算過程如下:起動工況1:起動工況2:起動工況3:同理可得怠速、額定、校正工況下的積分面積Q,結果如表2所示。2)積分面積與單次噴油量的關系17.5MPa工況下Q與l的關系推導過程如下:起動工況的單次噴油量: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結合區(qū)域關系、曲線電壓值和噴油時間由噴油規(guī)律知17.5MPa起動工況下系數(shù)K同理可計算得出怠速、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驗證與誤差的比較3.1u3000標定取12.5、16.0、17.5MPa中任一噴油壓力的各工況的試驗所得針閥升程波形,如圖6所示為17.5MPa下各工況的針閥升程波形,利用噴油量公式計算噴油量,驗證公式的正確性。1)起動工況:由波形圖測得U=5.2V,t=32μs,C=200,由公式L=C×K×U×t計算可得L=15.4mL,標定值范圍為13.2~17.2mL;2)怠速工況:由波形圖測得U=5.1V,t=33μs,C=200,由公式L=C×K×U×t計算可得L=2.9mL,標定值范圍為2.0~3.0mL;3)額定工況:由波形圖測得U=5.5V,t=45μs,C=200,由公式L=C×K×U×t計算可得L=9.6mL,標定值范圍為9.4~10.6mL;4)校正工況:由波形圖測得U=5.0V,t=58μs,C=200,由公式L=C×K×U×t計算可得L=8.8mL,標定值范圍為8.6~9.1mL。3.2量油試驗結果在標定噴油壓力17.5MPa下,同時對該量油系統(tǒng)與采用行業(yè)標準噴油器的噴油泵試驗臺量油系統(tǒng)在各工況下進行10次量油試驗,所得量油數(shù)據(jù)及相對誤差如表7所示。相對誤差計算公式為:式中4數(shù)字化量油