一種先進(jìn)的轎車發(fā)動(dòng)機(jī)噴油器制造關(guān)鍵技術(shù)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(dòng)機(jī)電控燃油噴射系統(tǒng)的關(guān)鍵執(zhí)行機(jī)構(gòu)。它通過接收發(fā)動(dòng)機(jī)中央電控單元ECU傳輸?shù)膰娪兔}沖信號(hào)，精確地計(jì)算所需燃油噴射量和噴射時(shí)間，并將汽油或柴油從燃油分配管噴入各進(jìn)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(guān)技術(shù)，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(shè)計(jì)出性能優(yōu)良、結(jié)構(gòu)合理、成本適宜的電磁閥式噴油器，并對(duì)電磁閥式燃油噴射裝置的關(guān)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(jìn)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(duì)轎車電磁閥式噴油器制造的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行深入研究，取得如下研究成果：
　　國(guó)內(nèi)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(xì)研究了其熱處理溫度對(duì)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(shù)為：保溫溫度860℃，保溫時(shí)間2小時(shí)，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(jīng)熱處理后的鉻-碳化合物變得更加細(xì)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(shù)是：以每小時(shí)300℃的升溫速率加熱到1100℃，保溫3小時(shí)，然后以200℃/h的降溫速率冷卻

4、到350℃，開爐通風(fēng)快速冷卻。鐵鎳合金1J50在350℃左右會(huì)發(fā)生有序化相變，轉(zhuǎn)變?yōu)镹i3Fe有序分子結(jié)構(gòu)。經(jīng)熱處理后的鐵鎳合金材料1J50，即使施加較小的外加磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度就能迅速達(dá)到飽和，飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度和電感量也有明顯提高。
　　開發(fā)出了滿足轎車發(fā)動(dòng)機(jī)噴油系統(tǒng)的專用激光焊接設(shè)備和焊接專用變位裝置，可保證噴油器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)裝夾誤差控制在0.01 mm以內(nèi)，操作方便，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。根據(jù)轎車電磁閥式噴油器的的服役特點(diǎn)，使用激光焊接結(jié)構(gòu)的電

5、磁閥式噴油器，并對(duì)噴油器整體結(jié)構(gòu)各部分零件的特點(diǎn)、功能進(jìn)行了詳細(xì)的分析。轎車電磁閥噴油器采用球閥式設(shè)計(jì)，使得整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，功能更加可靠。球閥的重量輕，且加工簡(jiǎn)單，因此對(duì)外加磁場(chǎng)具有很高的靈敏度，保證了發(fā)動(dòng)機(jī)噴油定量精準(zhǔn)和噴射可靠。制定出噴油器七個(gè)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(shù)關(guān)鍵點(diǎn)。
　　國(guó)內(nèi)首次系統(tǒng)研究了電磁閥噴油器的激光焊接工藝參數(shù)，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(shù)

6、對(duì)焊接過程和質(zhì)量的影響。主要焊縫Y1Cr17TiRe不銹鋼的適宜激光焊工藝參數(shù)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(shù)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(jù)優(yōu)化后的參數(shù)進(jìn)行加工，可使焊縫成型和裝配效果達(dá)到最佳。
　　系統(tǒng)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(yuǎn)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(jié)果發(fā)現(xiàn)在焊縫組織中出現(xiàn)了分層現(xiàn)象，并通過對(duì)激光焊脈沖重疊度和分析熔池液態(tài)金屬流動(dòng)性的計(jì)算，合理地解釋了焊縫組織分層現(xiàn)象。
　　通過對(duì)噴油器球閥開啟過程中的機(jī)械運(yùn)動(dòng)、流體運(yùn)動(dòng)、電路和磁路四個(gè)系統(tǒng)對(duì)噴油器開啟過程中的影響的詳細(xì)分析，將與其相關(guān)的數(shù)學(xué)模型建立起來并求解開

8、啟時(shí)間。開啟電磁閥噴油器的動(dòng)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(zhǎng)，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(yùn)動(dòng)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(duì)兩個(gè)過程進(jìn)行了詳細(xì)的理論分析和實(shí)踐驗(yàn)證，建立了兩個(gè)過程時(shí)間的計(jì)算公式。
　　對(duì)所研制電磁閥噴油器進(jìn)行了了全面測(cè)試，結(jié)果表明其噴油偏差、噴霧質(zhì)量、高溫性能、低溫性能及可靠性等試驗(yàn)結(jié)果完全符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)測(cè)定，噴油器的啟噴

9、時(shí)間為1.1 ms，偏差低于5％，完全符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求。噴油時(shí)長(zhǎng)為3 ms脈寬，2700次噴油，實(shí)驗(yàn)結(jié)果偏差均低于設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。從距離噴口40 mm處觀察噴霧質(zhì)量試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：噴油成霧狀，未發(fā)現(xiàn)連續(xù)油柱現(xiàn)象，符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求。進(jìn)行了高溫、低溫和可靠性試驗(yàn)，噴油器分別于120℃高溫環(huán)境中保溫8小時(shí)，-30℃低溫保溫8小時(shí)，并經(jīng)過5.4×105次循環(huán)后進(jìn)行噴油試驗(yàn)，噴油器未出現(xiàn)異常偏差。將研制的轎車噴油系統(tǒng)安裝在轎車上路試2萬公里，工作正常，完