越来越高的喷油压力会引起喷油器磨损，并影响其正常使用寿命。喷嘴附近的压力传感器可以监控喷油器功能并将其状态传达给控制系统。WoodwardL’Orange公司开发了1款新型智能喷油器，并致力于将整个发动机系统和数据云实现联网。

0 前言

自1997年诞生第1款电控共轨喷油系统以来，在减排措施的推动下，喷油系统压力在2014年逐步从120 MPa提高到250 MPa。由于压力较高，某些部件已达到了疲劳强度极限，同时磨损导致部件无法达到正常的使用寿命。现代喷油系统采用多次喷射技术来降低压力上升梯度(预喷)和碳烟排放(后喷)。该技术同减少碳氢(HC)排放的盲孔优化设计一样，属于最先进的技术。另一项仍然存在的挑战是在喷油部件的整个使用寿命期间，确保其满足排放要求。因此，严格的边界条件对材料、设计和制造精度提出了很高的要求。此外，现代喷油系统通常需要电子漂移补偿，从而通过传感器监控喷油过程并根据需要重新调节。

未来能源转型将成为最大的挑战之一，能源转型后将减少发动机排放对环境的影响。过剩的、可再生的电能可转换为燃料，然后再次应用于大型发动机，尤其是用于移动设备。目前，多种燃料都在备选方案之中，如二甲醚，甲醛二甲醚及甲醇等。性质与柴油相近的燃料与现阶段的喷油系统一起使用对喷油部件的液压设计及摩擦系统提出了挑战。单一的、未混合的燃料或者规格明显有限的燃料可以通过测试程序和耐久性试验进行验证，而燃料混合物的验证是1项更高要求的工作。由生物柴油的混合经验可知，许多燃料混合物的验证与混合比没有明显的关系，因而难以控制。

未来需要通过电子系统监控燃油喷射或燃烧。一方面能够充分利用变化较大的燃料特性实现燃烧的热力学优化；另一方面可及时检测到意外的喷射行为甚至发动机故障。

在比较燃油喷射系统时，产品成本通常是最重要的考虑因素之一。通常在计算时不会同时评估采购成本和运行成本。喷油器的漂移现象是决定运行成本的关键因素。主动状态监控可使燃油消耗稳定并延长更换间隔，从而充分延长喷油部件的使用寿命，同时保护发动机免受喷油器缺陷(如由燃料污染引起)的影响。

随着高度网络化的架构在工业设备中的应用，组件可与其使用环境进行交互。系统的若干组件可以相互交换数据和信息，从而使子系统、总系统或上级系统得到优化。在大型发动机应用领域，发动机部件集成已逐渐应用在远程监控系统中，由此为操作安全性、服务和后勤等方面带来了额外的益处。

1 智能喷油器

喷嘴附近的压力传感器可用于监测喷油器功能，并将其状态传送给外界。针对喷油过程的控制回路可以监测喷油开始与结束，从而使喷油持续期保持稳定，并对磨损作出响应。目前，为了实现漂移补偿，在中央电子系统中处理传感器信号，并将结果传送给发动机电控单元，以调节喷射参数。

作为1种全新的高度集成的方法，智能喷油器的信号调节和处理组件位于喷油器上端或靠近喷油器部位(图1)。喷油器螺线管高频制动引起的信号干扰和恶劣的环境条件(如温度和振动等)会影响压力信号，在电子设计过程中应将其考虑在内。通常，喷油器需要电子元件检验哪些附加功能可以通过数字化来实现。目前可实现的基本功能包括漂移补偿、状态监控、组件的数字识别及负荷记录器。

2 针阀力控制

通过喷嘴上方所获取的信息，对液压、机械或电磁组件进行校对通常无法完全实现。如果喷油系统的目标是提供稳定的最小喷油量，如在双燃料系统中采用相同的喷油器提供起动喷油量和全负荷喷油量，则有必要对喷嘴附近区域的喷油量和压力情况进行测量分析。

通过对测量方法和空间布置进行系统分析，证明测量阀座接触和喷嘴针阀上方的控制室压力具有一定实用价值。考虑到将针阀座设计为电气开关所带来的技术挑战及测量控制室压力具有附加功能潜力，决定采用被WoodwardL’Orange公司称为“针阀力控制(NFC)”的新技术。

3?结构

由于传感器安装在空间狭小的区域，并且承受着来自执行器、辅助阀，以及各种入口和出口施加的高机械应力，因此测量喷嘴针阀上方的控制室压力比较困难。在初始方法中，从控制室至部件外壁正下方有1个盲孔。盲孔区域采用应变计，从而将传感器功能集成到喷油器组件中(图2)。所有应变计元件的原型都是在此基础上设计的。这种采用粘合应变计的技术现已成为WoodwardL’Orange公司在实验室和单缸试验机上采用的最先进技术之一。应变计目前尚未达到可投入制造的阶段，其主要原因是采用薄膜技术的应变计结构和喷油器液压部件的边界条件具有显著差异。

文章来源：《数字技术与应用》 网址: http://www.szjsyyyzz.cn/zonghexinwen/2020/0910/731.html