一種先進的轎車發(fā)動機噴油器制造關鍵技術的開發(fā)研究.pdf

1、作為一種高性能的精密器件，電磁閥式噴油器是轎車發(fā)動機電控燃油噴射系統的關鍵執(zhí)行機構。它通過接收發(fā)動機中央電控單元ECU傳輸的噴油脈沖信號，精確地計算所需燃油噴射量和噴射時間，并將汽油或柴油從燃油分配管噴入各進氣歧管的末端，形成良好的霧狀燃油混合氣。本文研究了轎車電磁閥式噴油器制造的相關技術，并由此開發(fā)了電磁閥式噴油器制造專用材料Y1Cr17TiRe不銹鋼，設計出性能優(yōu)良、結構合理、成本適宜的電磁閥式噴油器，并對電磁閥式燃油噴射裝置的關鍵

2、零部件，如上、下套管、噴孔片、霧孔板和噴孔座的使用材料進行了深入研究，以上零件均選用專門研制的Y1Cr17TiRe不銹鋼，噴油器共軛片則選用專門冶煉的1J50鐵鎳合金，彈簧選用1Cr18Ni9Ti不銹鋼。通過對轎車電磁閥式噴油器制造的關鍵技術進行深入研究，取得如下研究成果：
　　國內首次開發(fā)出轎車電磁閥式噴油器制造的專用材料Y1Cr17TiRe不銹鋼，詳細研究了其熱處理溫度對材料組織與電磁性能的影響。鑄態(tài)下Y1Cr17TiRe不銹

3、鋼及其在420℃以下的回火組織均為馬氏體。其最佳熱處理工藝參數為：保溫溫度860℃，保溫時間2小時，隨爐冷卻。熱處理后，材料基體為鐵素體，基體上分布著微小鉻的碳化物，經熱處理后的鉻-碳化合物變得更加細小，且呈彌散狀分布。熱處理后Y1Cr17TiRe材料的磁性能有一定提高，但提高幅度不大。
　　自主冶煉鐵鎳合金材料1J50的最佳熱處理工藝參數是：以每小時300℃的升溫速率加熱到1100℃，保溫3小時，然后以200℃/h的降溫速率冷卻

4、到350℃，開爐通風快速冷卻。鐵鎳合金1J50在350℃左右會發(fā)生有序化相變，轉變?yōu)镹i3Fe有序分子結構。經熱處理后的鐵鎳合金材料1J50，即使施加較小的外加磁場，磁感應強度就能迅速達到飽和，飽和磁感應強度和電感量也有明顯提高。
　　開發(fā)出了滿足轎車發(fā)動機噴油系統的專用激光焊接設備和焊接專用變位裝置，可保證噴油器系統結構裝夾誤差控制在0.01 mm以內，操作方便，結構簡單。根據轎車電磁閥式噴油器的的服役特點，使用激光焊接結構的電

5、磁閥式噴油器，并對噴油器整體結構各部分零件的特點、功能進行了詳細的分析。轎車電磁閥噴油器采用球閥式設計，使得整體結構簡單，功能更加可靠。球閥的重量輕，且加工簡單，因此對外加磁場具有很高的靈敏度，保證了發(fā)動機噴油定量精準和噴射可靠。制定出噴油器七個工序裝配和焊接的工藝順序，形成了轎車電磁閥噴油器焊裝加工的技術關鍵點。
　　國內首次系統研究了電磁閥噴油器的激光焊接工藝參數，探討了焊接電流、脈沖寬度、脈沖頻率、焊接速度、離焦量等工藝參數

6、對焊接過程和質量的影響。主要焊縫Y1Cr17TiRe不銹鋼的適宜激光焊工藝參數為：焊接電流110～130A，脈寬2.0～2.5 ms，頻率60Hz，焊接速度600mm/min，離焦量-1 mm。得到了噴油器共軛片1J50鐵鎳合金焊縫7的最優(yōu)化激光焊參數為：焊接電流120A，焊接速度80mm/min，頻率3 Hz，離焦量-1mm，脈寬5.2 ms。根據優(yōu)化后的參數進行加工，可使焊縫成型和裝配效果達到最佳。
　　系統研究了電控噴油器噴

7、孔板和孔座的焊縫金屬顯微組織，焊縫金屬的熔合區(qū)為奧氏體樹枝晶，離熔合區(qū)稍遠處為奧氏樹枝晶與等軸晶的過渡區(qū)混合物，焊縫中心為等軸晶。研究了轎車電控噴油器脈沖激光焊縫組織，結果發(fā)現在焊縫組織中出現了分層現象，并通過對激光焊脈沖重疊度和分析熔池液態(tài)金屬流動性的計算，合理地解釋了焊縫組織分層現象。
　　通過對噴油器球閥開啟過程中的機械運動、流體運動、電路和磁路四個系統對噴油器開啟過程中的影響的詳細分析，將與其相關的數學模型建立起來并求解開

8、啟時間。開啟電磁閥噴油器的動態(tài)過程可分為：在電磁線圈中使得控制電壓，電流和磁通增長，直至電磁力等于大于彈簧力、液壓力與球閥重力的合力，球閥開始運動的開啟過程，然后球閥在電磁力持續(xù)作用下，從開啟到完全打開的過程。分別對兩個過程進行了詳細的理論分析和實踐驗證，建立了兩個過程時間的計算公式。
　　對所研制電磁閥噴油器進行了了全面測試，結果表明其噴油偏差、噴霧質量、高溫性能、低溫性能及可靠性等試驗結果完全符合相關標準。經測定，噴油器的啟噴

9、時間為1.1 ms，偏差低于5％，完全符合行業(yè)標準的要求。噴油時長為3 ms脈寬，2700次噴油，實驗結果偏差均低于設計標準。從距離噴口40 mm處觀察噴霧質量試驗發(fā)現：噴油成霧狀，未發(fā)現連續(xù)油柱現象，符合行業(yè)標準的要求。進行了高溫、低溫和可靠性試驗，噴油器分別于120℃高溫環(huán)境中保溫8小時，-30℃低溫保溫8小時，并經過5.4×105次循環(huán)后進行噴油試驗，噴油器未出現異常偏差。將研制的轎車噴油系統安裝在轎車上路試2萬公里，工作正常，完