涡轮增压器用电液比例插装阀试验系统研究

　　1　前言

　　随着车用柴油机对大功率、低排放以及经济性能的要求,传统废气涡轮增压器的流量范围难以满足发动机同时在高速和低速工况的匹配要求,而增压器与发动机的合理匹配是保障良好燃油经济性以及良好排放性能的关键,可变喷嘴环截面涡轮增压技术可以有效解决这个问题[1]。电液比例插装阀控制系统是实现喷嘴环截面的变化有效的途径之一[2]。设计出涡轮增压器用电液比例装阀之后必须进行试验才能验证其控制性能,由于涡轮增压器用电液比例插装阀特殊的工作原理使得现有的液压试验系统难以对其进行测试。本文针对涡轮增压器用电液比例插装阀的特殊性,设计出了一种专用试验系统,可以方便有效地对阀进行性能的测试。

　　2　试验系统设计

　　2. 1　涡轮增压器用电液比例插装阀工作原理

　　涡轮增压器用电液比例插装阀工作原理如图1所示。

　　比例电磁铁在电流信号的作用下产生电磁力,电磁力通过推杆压缩复位弹簧并产生一定位移,阀芯在复位弹簧力、电磁力、稳态液动力和反馈弹簧力等的作用下平衡。由于复位弹簧力与压缩量成正比,给定比例电铁不同的控制电流,电磁力的变化将导致阀芯产生不同的位移并形成不同的节流口开度,不同流量的液压油驱动液压缸活塞杆并通过齿轮齿条装置驱动曲柄轴的转动。另一方面,曲柄轴的转角会通过凸轮装置反馈到反馈弹簧上,阀芯在反馈弹簧力作用下开始运动并改变节流口开度,直到最后达到稳态平衡,此时涡轮增压器用电液比例插装阀的各个油口都不通,阀芯、液压缸活塞杆和曲柄轴都将到达稳定的位移和角度。不同的电流信号将对应曲柄轴的不同转角,即形成不同的喷嘴叶片角度[3]。

　　2. 2　试验系统液压回路

　　该试验系统的液压回路系统如图2所示。

　　该液压回路根据设定的被测试阀入口压力通过计算机控制变频器,进而改变齿轮泵电机的运行速度来改变油源压力的,涡轮增压器用电液比例插装阀是在不同的测试阀进油口处压力和油液温度下进行试验的。试验开始时,测试阀进油口处压力是通过计算机调节比例节流阀的输入电流精确设定,达到设定压力则开始给被测试阀加载电流;油液温度的调节则是通过计算机控制加热时间,利用液压系统串油循环加热来达到设定温度值的。实际工况下,涡轮增压器用电液比例插装阀的进油口压力一般在0. 15~0. 6MPa之间,该液压回路中比例油缸的作用是降低进油压力,从而使得被测试阀进油口压力在0. 15~0. 6MPa范围内可调。

　　由于涡轮增压器用电液比例插装阀工作原理的特殊性,在该被测试装置中,涡轮增压器直接被安装上去,被测试装置如图3所示。