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进油计量比例控制式共轨高压泵低压油路分析康睿，夏兴兰，朱蓉甲，刘印(中国第一汽车股份有限公司无锡油泵油嘴研究所,江苏 无锡214063)摘要：进油计量比例控制式共轨高压泵吸油过程中，比例阀处会产生明显的节流损失，如果节流损失过大，使得低压油路压力过低，产生吸油不足及两缸工作不一致，无法稳定工作。本文利用AMESim建立共轨高压泵计算模型,并根据实测的供油效率及低压油路的压力对模型进行标定，在此基础上，对喷油泵的工作过程进行计算分析。结果表明：高转速时，吸油过程中的流速过大是导低压油路压力损失过大的关键因素。通过低压油路结构改进，实现了共轨高压泵在高转速下的稳定工作。关键词：共轨高压泵，比例阀，低压油路，压力损失，流速引言高压共轨燃油喷射系统中，传统的预行程控制式共轨高压泵通过调整低压燃油进入柱塞室后电磁阀关闭的时刻来控制吸入柱塞腔的燃油量，由于多余的燃油被排出，吸入时无需对燃油流量进行计量；因此，低压油路不存在计量阀引起的局部损失，整个低压油路损失更小，避免了气穴的产生，使共轨高压泵在各个转速下均能稳定工作。但是，与进油计量比例控制式共轨高压泵相比，预行程控制式共轨高压泵功率消耗更大。进油计量比例控制式共轨高压泵通过控制比例阀的阀口开度，控制实际进入高压油泵柱塞腔的流量，进而控制共轨管的压力。【1】因此，吸油过程中，比例阀阀口会出现明显的节流损失，若在同样的入口压力下，进油阀前的压力会远小于预行程式共轨高压泵；在高转速时，压力损失会更大。如果设计不合理，进油阀前会产生持续负压和气穴，出现单缸循环波动及明显的两缸供油不一致，共轨高压泵无法稳定工作【2】。本文首先利用AMESim建立完整的共轨高压泵计算模型，利用实测的供油效率及低压油路的压力曲线对模型进行标定，然后利用标定后的模型，分析在比例阀开度一定的情况下，如何降低共轨高压泵低压油路系统的压力损失。1 模型建立与标定 表1给出了该共轨高压泵的一些基本参数，在建立进油计量比例控制式共轨高压泵模型之前，首先对电液比例进油计量阀进行标定，确定共轨高压泵的计算边界。表1共轨高压泵的基本参数凸轮型式三作用凹圆弧凸轮高压泵缸数2高压泵转向从驱动端看顺时针柱塞直径8.5mm升程12mm高压控制方式进油计量比例阀输油泵外啮合型1.1 比例阀计算及标定比例阀中的比例电磁铁与普通电磁铁的磁路不同，因此两者的力-位移特性不同；比例电磁铁的输出电磁力在整个工作行程内具有水平的吸力特性，即电磁吸力总是与负载反力相平衡；因此通过改变电磁铁的驱动电流控制阀芯的开度，实现流量的调节。首先对占空比与电磁力的线性关系进行拟合，图1为比例阀的计算模型。图1比例阀计算模型计算压差为4bar时比例阀的流量，并与与试验值进行对比，如图2所示：图2进油计量阀不同占空比流量对比从图中可以看出，同一压差下，比例阀在不同占空比的流量计算值与试验值基本相同，即满足比例阀不同开度的流量与输入的电信号成比例。1.2共轨高压泵计算及标定利用AMESim搭建完整的共轨高压泵模型，本文主要研究共轨高压泵吸油过程中，整个低压油路的压力损失，因此在标定共轨高压泵供油效率的同时对低压油路中比例阀后的压力进行计算，以反映真实的进油计量比例式共轨高压泵中低压油路的压力损失。共轨高压泵计算模型如图3所示。图3进油计量阀共轨高压泵计算模型 根据实测的泵端入口压力数据，首先计算比例阀在最大开度时，不同转速和轨压下的供油效率如图4所示。a)轨压60MPa时不同转速下的供油效率b)轨压160MPa时不同转速下的供油效率图4 最大开度时，不同转速和轨压下的供油效率 从图4可以看出，在比例阀最大开度时计算和试验所得不同转速和轨压下的供油效率吻合良好，在高轨压低转速时两者稍有差别。最大开度时，比例阀后的平均压力如图5所示。a)轨压60MPa时不同转速下的比例阀后平均压力b)轨压160MPa时不同转速下的比例阀后平均压力图5 最大开度时，不同工况下的比例阀后平均压力 从图5可以看出，最大开度时，计算和试验所得比例阀后的平均压力基本一致，即计算所得比例阀前后的压力损失与测量结果一致。a)400r/min、轨压160MPa比例阀后压力波动b)600r/min、轨压120MPa比例阀后压力波动图6 不同工况下的比例阀后的压力波动图6为计算和试验所得进油计量阀后腔内的压力曲线，从图中可以看出，计算所得进油计量阀后的压力波动的幅值与相位均与测量结果吻合较好。为了分析进油计量阀变开度时共轨高压泵的工作特性，对76%开度时的共轨高压泵进行计算，结果如图7所示。a)76%开度时，不同转速下的供油效率b)76%开度时，不同转速下比例阀后平均压力图7 76%开度时，不同工况下工作特性从图7可以看出，在76%开度时，计算所得供油效率及比例阀后平均压力均与试验值基本