压电喷油器驱动系统性能优化研究.pdf

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1、第32卷第1期2011年Z月内燃机工程ChineseInternalCombustionEngineEngineeringV01．32No．1February．2011文章编号：1000--0925(2011)01--0059--05压电喷油器驱动系统性能优化研究宋国民。吴小勇。高崴，寇伟(无锡油泵油嘴研究所，无锡214063)StudyonPerformanceOptimizationoflnjectorPiezoelectricDrivingSystemSONGGuo-min，WUXiao-yong，GAOWei，KOUWei(WuxiFuelInje

2、ctionEquipmentResearchInstitute，Wuxi214063，China)320012Abstract：Drivingmodesofpiezoelectricinjectorwereanalyzedbasedonstudyofcommonrailsystemswithpiezoelectricactuator．Analytichierarchyprocess(AHP)wasappliedtooptimizingperformanceofpie—zoelectricinjectorunderdifferentdrivingvoltag

3、estoprovideabasisforperformancedevelopmentandoptimi-zationofpiezoelectricdrivingcommonrailsystem．Finalactualexperimentresultsdemonstratethatthepie—zoelectricinjectorhasquickerresponseandmorestableperformancecomparedwithsolenoidactuatorinjec—tor．Performanceofthepiezoelectricinjecto

4、riSimprovedfurtherafteroptimizedwithAHP．0概述摘要：在压电共轨喷射系统研究的基础上，对压电执行器不同驱动方式进行分析，并利用层次分析法对不同压电执行器驱动电压进行性能优化，从而为压电喷油器性能开发及改进奠定基础，最后进行相关试验。试验结果表明：与电磁式执行器相比，压电执行器具有响应快、性能稳定等特点；同时，利用层次分析方法性能优化后，压电喷油器的性能得到了进一步改善。关键词：内燃机；压电执行器；共轨；喷油器；优化Keywords：ICengine；piezoelectricactuator；commonrail；fu

5、elinjector；opttmlzatlon中图分类号：TK421．4文献标识码：A随着能源危机愈加严重，柴油机由于具有燃烧效率高等特点，因而应用范围也越来越广泛。为了解决排放及喷射压力提高后柴油机的振动、噪声问题，多次喷射广泛应用到直喷式柴油机系统。在欧一IV及更高排放法规背景下的研究表明：对燃油喷射量的精确控制和一致性保证，有助于降低氮氧化合物(NQ)的排放。压电式共轨系统由于执行器响应速度快，驱动力大及对燃油喷射量的精确控制而优于电磁式共轨系统，近年来发展迅速，具有较好的发展前景[1’2]。西门子公司作为国际上压电式共轨系统研究的领先者，从2000

6、年开始已生产了数千万只压电晶体喷油器，这些喷油器装配在数百万台汽车上，取得了良好的经济、环保效应，国内对压电式共轨系统的研究正处于起步阶段。本文从实际工程应用的角度出发，在前期压电式共轨系统驱动开发的基础上，分析驱动方式对压电执行器性能的影响，最后对试验结果进行优化[3J。1压电执行器驱动压电晶体作为特殊的执行器，其驱动方式与常规执行器有所不同，压电执行器工作原理类似电容，因此，驱动过程中需高端、低端开关配合控制，以达收稿日期：2009-07-27基金项目：江苏省基础研究计划(自然科学基金)资助项目(BK2008535l作者简介：宋国民(1972一J。男．

7、高级工程师．博士．主要研究方向为发动机电子控制技术、故障诊断，E-mil：sgm@wfieri．coln。·60·内燃机工程2011年第1期到控制执行器电流的目的。由于压电执行器电容感抗很小，通常电容容量在lo肚F以下，因而，驱动电路设计必须严格控制回路充电电流。这是因为电流太大容易导致执行器击穿，影响执行器系统的可靠性；驱动电流过小，则喷油器系统响应慢，影响系统性能。压电执行器驱动通常有3种方式，如图1所示。≤爝脚^之幽铆≤嫣脚之幽脚螽鼍吝删时间／ms(a)单峰值电流驱动时间／ms(b)恒定电流驱动阶．彬⋯、‘三善⋯W十电流6时间／ms(c)多峰值电流驱

8、动图1不同的压电执行器驱动方式在3种驱动方式中，单峰值电流驱动最容