CN105020077A - 柴油发动机喷油嘴结焦模拟试验装置与方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种柴油发动机喷油嘴结焦模拟试验装置与方法，其中，试验装置中压力控制单元通过油气管线连通储油罐，储油罐通过油、气管线与喷油器总成单元连通，计算机控制单元通过电动执行机构单元控制喷油器总成单元的试验参数设定。模拟试验方法包括：试验油注油阶段；试验参数设定阶段；试验完成输出试验结果阶段。有益效果是，通过评价轻柴油在柴油发动机喷油嘴上生成沉积物倾向，基本上做到对市售轻柴油的评价具有区分性、重要性、再现性和相关性，可广泛应用于监测和监督检验领域，可以快速、精确检验产品相关指标，速度快，维护成本低廉。对规范燃油市场上的柴油使用质量，严格柴油车排放，具有明显的意义，不符合柴油不能进入流通领域。

Description

柴油发动机喷油嘴结焦模拟试验装置与方法

技术领域

本发明涉及一种试验检测装置与方法，特别是涉及一种柴油发动机喷油嘴结焦模拟试验装置与方法，属于试验检测装置技术领域。

背景技术

越来越严重的雾霾已严重影响到人们的健康。汽车的尾气排放是形成雾霾的重要原因之一。

PM2.5主要是指汽车发动机的排放物，而使用柴油的大型车辆发动机的排放物更是主要排放的群体。国务院的大气污染防治行动计划通知中，对油品的应用，有专门的要求：提高我国车用燃油品质，加快石油炼制企业升级改造，为全国提供符合标准的柴油和汽油。加强油品质量监督检查，严厉打击非法生产、销售不合格油品的行为。这里主要是指汽、柴油使用质量的监督和检查。

要解决燃油使用质量，必须要有监测的设备和监督检验的试验方法。我国现有石油化工行业标准SH/T764-2005，凭仅有几台设备难以去规范燃料油市场。

目前，市场迫切需求一种维护成本低廉，利于普及柴油发动机喷油嘴结焦模拟试验装置，用于轻柴油和车用柴油，以及柴油清净剂清净性的评定。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种柴油发动机喷油嘴结焦模拟试验装置与方法。

本发明所采用的技术方案是，一种柴油发动机喷油嘴结焦模拟试验装置，包括，压力控制单元、油、气管线、储油罐、喷油器总成单元、计算机控制单元和电动执行机构单元，所述压力控制单元通过油、气管线连通储油罐，储油罐通过油、气管线与喷油器总成单元连通，计算机控制单元通过电动执行机构单元控制喷油器总成单元的试验参数设定。

所述的压力控制单元，包括，气源、压力调节器、压力传感器、压力表、安全阀、泄压阀、放油阀、加油口和储油罐，所述气源通过压力调节器与储油罐连通，储油罐能承受1.6MPa压力的不锈钢贮油器，容积2.5L，在压力调节器与储油罐连通的油、气管线上还设置有压力传感器、压力表和泄压阀，压力表通过压力传感器显示储油罐的压力值，储油罐过压时通过泄压阀泄压，安全阀和加油口通过油、气管线与储油罐连通，放油阀通过设置在储油罐的油、气管线与储油罐连通；所述计算机控制单元，包括，计算机和温度控制表，温度控制表采样喷油器总成单元温度参数的电信号，通过导线传输给计算机；所述喷油器总成单元，包括，加热板、加热棒、加热棒安装孔、喷油嘴总成安装孔、喷油嘴总成、油、气管线和电磁阀；所述加热棒和喷油嘴总成为圆柱形结构，所述喷油嘴总成垂直安装在加热板上，插入安装在加热板上的喷油嘴总成安装孔中，喷油嘴总成安装孔的孔径与喷油嘴总成的外径相适配；所述加热棒水平插入安装设置在加热板中的加热棒安装孔中，加热棒安装孔的孔径与加热棒的外径相适配；油、气管线通过电磁阀与喷油嘴总成连通，所述的加热板为分体式加热板；所述电动执行机构单元，包括，电磁阀、加热棒和风机，所述计算机控制单元输出的电信号控制风机的风速、加热棒的加热，和控制电磁阀的开闭量，进一步控制喷油器总成单元中的喷油嘴的温度和喷油量。

在所述加热板上，喷油嘴总成安装设置有4个喷油嘴，加热棒安装设置有4根；所述加热板的材质为铝，依据加热孔中线，切割成三块加热体；喷油嘴总成上的喷油嘴安装在加热板的块与块之间形成的半个圆柱形喷油嘴总成安装孔内，加热板的块与块之间的半个圆柱形喷油嘴总成安装孔夹紧所述喷油嘴。

所述喷油嘴采用试验配件是型号为CN-DN4S1的间喷式喷油嘴，在与所述间喷式喷油嘴针型阀阀座密封面相密合的密封面上的处理面的形状为平面状和/或沟状和/或槽状，保证4个喷油嘴均有基本相同的柴油泄漏量。

柴油发动机喷油嘴结焦模拟试验的方法，包括以下步骤，

  步骤1、试验油注油阶段；

步骤2、试验参数设定阶段；

步骤3、试验完成输出试验结果阶段。

所述步骤1试验油注油阶段，包括以下过程，

（1）、清洗试验装置，调整压力调节器使压力表不大于0.2Mpa，同时开启加油口和放油阀，从加油口加入100mL石油醚，清洗试验装置的油、气管线和储油罐，用洁净的氮气缓慢冲洗试验装置，至少重复三次，冲洗至洁净后干燥；用石油醚浸泡喷油器总成单元中的喷油嘴总成，并在石油醚中反复晃动清洗至洁净，干燥后测量喷油嘴空气流量（L/h）并记录；

（2）、由加油口向储油罐中加入1000ml试验用轻柴油，由气源供应压力，经压力调节器调整单元压力为1.0MPa，由压力表读取，通过计算机控制电磁阀使喷油器总成单元中的喷油嘴总成喷油，使储油罐与喷油嘴总成之间充满试验用油。

所述步骤2试验参数设定阶段，包括以下过程，

（1）、使柴油在定时、定温、定压下喷射，模拟柴油发动机喷咀实际的喷油状态，在计算机控制单元中的计算机上，设定全部的试验参数，如，试验温度，恒温时间，降温温度，喷油时间，循环次数等；每一次循环的顺序为，升温——恒温——降温——喷油嘴喷油，温度控制表设定的温度为喷油嘴总成中喷油嘴的温度；

（2）、启动试验，至试验完成。

所述步骤3试验完成输出试验结果阶段，包括以下过程，

（1）、试验完成后，关闭总氮气源，由泄压阀泄压至压力表读值为0.2MPa左右，打开放油阀，放掉剩余试验油，同时将燃油系统内压力泄压至0；

（2）、小心卸下喷油嘴，测量喷油嘴空气流量（L/h），同试验前测定喷油嘴的流量（L/h）对比，计算出喷油嘴堵塞率，计算公式为，

以喷嘴在个循环后的喷油咀堵塞百分率作为最终的试验结果，精确到0.01。

本发明的有益效果是，采用本发明用来评价轻柴油在柴油发动机喷油嘴上生成沉积物倾向，基本上做到对市售轻柴油的评价具有区分性、重要性、再现性和相关性，可广泛应用于监测和监督检验领域，可以快速、精确检验产品相关指标，速度快，维护成本低廉。对规范燃油市场上的柴油使用质量，严格柴油车排放，具有明显的意义，不符合柴油不能进入流通领域。

附图说明

图1 是本发明柴油发动机喷油嘴结焦模拟试验装置结构示意图；

图2 是现有技术中的柴油发动机喷油器总成的结构示意图；

图3是本发明的柴油发动机喷油器总成的结构示意图；

图4是本发明柴油发动机喷油嘴结焦模拟试验装置的间喷式喷油嘴结构示意图。

图中：

10、压力控制单元     11、 气源          12、压力调节器

13、压力传感器       14、压力表         15、安全阀         

17、泄压阀           18、加油口         19、储油罐         

20、计算机控制单元   21、计算机         22、温度控制表

23、油、气管线       24、电磁阀         25、放油阀

30、喷油器总成单元   31、喷油器总成     32、加热板

33、风机                41、喷油嘴针型阀     42、喷油嘴阀体

43、针型阀阀座密封面    44、针型阀阀针       45、供油油道       

46、密封面上的处理面    50、加热板           53、加热棒  

55、加热棒安装孔   57、喷油嘴总成安装孔 60、喷油嘴总成。      

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明：

图1是本发明柴油发动机喷油嘴结焦模拟试验装置结构示意图；如图1所示，本发明柴油发动机喷油嘴结焦模拟试验装置，包括，压力控制单元10、油、气管线23、储油罐19、喷油器总成单元30、计算机控制单元20和电动执行机构单元，所述压力控制单元10通过油、气管线23连通储油罐19，储油罐19通过油、气管线23与喷油器总成单元30连通，计算机控制单元20通过电动执行机构单元控制喷油器总成单元30的试验参数设定。

所述的压力控制单元10，包括，气源11、压力调节器12、压力传感器13、压力表14、安全阀15、泄压阀17、放油阀25、加油口18和储油罐19，所述气源11通过压力调节器12与储油罐19连通，储油罐19能承受1.6MPa压力的不锈钢贮油器，容积2.5L，在压力调节器12与储油罐19连通的油、气管线23上还设置有压力传感器13、压力表14和泄压阀17，压力表14通过压力传感器13显示储油罐19的压力值，储油罐19过压时通过泄压阀17泄压，安全阀15和加油口18通过油、气管线23与储油罐19连通，放油阀25通过设置在储油罐19的油、气管线23与储油罐19连通。

所述计算机控制单元20，包括，计算机21和温度控制表22，温度控制表22采样喷油器总成单元30温度参数的电信号，通过导线传输给计算机21。

图2 是现有技术中的柴油发动机喷油器总成的结构示意图；图3是本发明的柴油发动机喷油器总成的结构示意图；如图2、图3所示，喷油器总成单元30，包括，加热板50、加热棒53、加热棒安装孔55、喷油嘴总成安装孔57、喷油嘴总成60、油、气管线23和电磁阀24；所述加热棒53和喷油嘴总成60为圆柱形结构，所述喷油嘴总成60垂直安装在加热板50上，插入安装在加热板50上的喷油嘴总成安装孔57中，喷油嘴总成安装孔57的孔径与喷油嘴总成60的外径相适配。

所述加热棒53水平插入安装设置在加热板50中的加热棒安装孔55中，加热棒安装孔55的孔径与加热棒53的外径相适配；油、气管线23通过电磁阀24与喷油嘴总成60连通，所述的加热板50为分体式加热板。在所述加热板50上，喷油嘴总成60安装设置有4个喷油嘴，加热棒53安装设置有4根；所述加热板50的材质为铝，依据加热孔57中线，切割成三块加热体，均匀设置有3等块；喷油嘴总成60上的喷油嘴安装在分体式加热板50的块与块之间形成的半个圆柱形喷油嘴总成安装孔57内，加热板50的块与块之间的半个圆柱形喷油嘴总成安装孔57夹紧所述喷油嘴。

图4是本发明柴油发动机喷油嘴结焦模拟试验装置的间喷式喷油嘴结构示意图，如图4所示，喷油嘴采用试验配件是型号为CN-DN4S1的间喷式喷油嘴，在与所述间喷式喷油嘴针型阀阀座密封面43相密合的密封面上的处理面46的形状为平面状和/或沟状和/或槽状，保证4个喷油嘴均有基本相同的柴油泄漏量。选用的间喷式喷油嘴在某一固定压力下检测密封性，反映出不同的间喷式喷油嘴的密封性都不尽相同，泄露的时间为几秒钟到十几分钟不等。这样，在模拟试验中，由于各个喷油嘴密封性不同，产生的渗漏快慢不同，产生的沉积物也不相同。选择在同等压力下，选用的试验喷油嘴都在一定范围内泄露，做到渗漏试验油时间基本一致。使所有要用于试验用的配件，即，间喷式喷油嘴都处于同一个泄漏条件，进而保障每次试验结果的可靠性。

所述电动执行机构单元，包括，电磁阀24、加热棒和风机33，所述计算机控制单元20输出的电信号控制风机33的开与关、加热棒的加热，和控制电磁阀24的开与关，进一步控制喷油器总成单元30中的喷油嘴的温度和喷油量。

实现所述柴油发动机喷油嘴结焦模拟试验的方法，包括以下步骤，

  步骤1、试验油注油阶段；

步骤2、试验参数设定阶段；

步骤3、试验完成输出试验结果阶段。

所述步骤1试验油注油阶段，包括以下过程，

（1）、清洗试验装置，开启加油口18和泄压阀17，从加油口18加入100mL石油醚，使氮气从油缸底部反冲石油醚，达到清洗油缸的目的，关闭氮气，放出石油醚，反复清洗进行三次，最后一次加入100ml石油醚，关闭加油口18和泄压阀17，将氮气压力调至0.2Mpa左右，开启控制系统，将石油醚从用过的喷嘴中喷出至石油醚。关闭氮气，打开泄压阀17，用石油醚浸泡喷油器总成单元30中的喷油嘴总成60，并在石油醚中反复晃动清洗至洁净，干燥后测量喷油嘴空气流量（L/h）并记录；

（2）、由加油口18向储油罐19中加入1000ml试验用轻柴油，由气源11供应压力，经压力调节器12调整单元压力为1.0MPa，由压力表14读取，通过计算机21控制电磁阀24使喷油器总成单元30中的喷油嘴总成60喷油，使储油罐19与喷油嘴总成60之间充满试验用油。在试验开始前，进行一次喷油嘴喷油。

所述步骤2试验参数设定阶段，包括以下过程，

（1）、使柴油在定时、定温、定压下喷射，模拟柴油发动机喷咀实际的喷油状态，在计算机控制单元20中的计算机21上，设定全部的试验参数，如，喷油嘴试验温度200±2℃，喷油嘴恒温时间70分钟，喷油嘴降温温度100±2℃，喷油嘴喷油时间1秒钟，喷油嘴喷油压力10±0.01Mpa，循环次数12次等；每一次循环的顺序为，升温——恒温——降温——喷油嘴喷油，温度控制表22设定的温度为喷油嘴总成60中喷油嘴的温度；

（2）、启动试验，至试验完成。

所述步骤3试验完成输出试验结果阶段，包括以下过程，

（1）、试验完成后，由泄压阀17泄压至压力表14读值为0.2MPa左右，打开放油阀25，放掉剩余试验油，同时将燃油系统内氮气压力泄压至0；

（2）、小心卸下喷油嘴，测量喷油嘴空气流量（L/h），同试验前测定喷油嘴的流量（L/h）对比，计算出喷油嘴堵塞率，计算公式为，

以喷嘴在12个循环后的喷油咀堵塞百分率作为最终的试验结果，精确到0.01。

采用本发明柴油发动机喷油嘴结焦模拟试验装置与方法，用来评价轻柴油在柴油发动机喷油嘴上生成沉积物倾向，基本上做到对市售轻柴油的评价具有区分性、重复性、再现性和相关性，可广泛应用于监测和监督检验领域，可以快速、精确检验产品相关指标，速度快，试验成本低廉。对规范燃油市场上的柴油使用质量，严格柴油车排放，具有明显的意义，不符合标准柴油不能进入流通领域。

本试验机也可用来对柴油清净剂的研制单位提供可靠的筛选、评定手段。

值得指出的是，本发明的保护范围并不局限于上述具体实例方式，根据本发明的基本技术构思，也可用基本相同的结构，可以实现本发明的目的，只要本领域普通技术人员无需经过创造性劳动，即可联想到的实施方式，均属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种柴油发动机喷油嘴结焦模拟试验装置，其特征在于，包括，压力控制单元（10）、油、气管线（23）、储油罐（19）、喷油器总成单元（30）、计算机控制单元（20）和电动执行机构单元，所述压力控制单元（10）通过油、气管线（23）连通储油罐（19），储油罐（19）通过油、气管线（23）与喷油器总成单元（30）连通，计算机控制单元（20）通过电动执行机构单元控制喷油器总成单元（30）的试验参数设定。

2.根据权利要求1所述柴油发动机喷油嘴结焦模拟试验装置，其特征在于，所述的压力控制单元（10），包括，气源（11）、压力调节器（12）、压力传感器（13）、压力表（14）、安全阀（15）、泄压阀（17）、放油阀（25）、加油口（18）和储油罐（19），所述气源（11）通过压力调节器（12）与储油罐（19）连通，储油罐（19）能承受1.6MPa压力的不锈钢贮油器，容积2.5L，在压力调节器（12）与储油罐（19）连通的油、气管线（23）上还设置有压力传感器（13）、压力表（14）和泄压阀（17），压力表（14）通过压力传感器（13）显示储油罐（19）的压力值，储油罐（19）过压时通过泄压阀（17）泄压，安全阀（15）和加油口（18）通过油、气管线（23）与储油罐（19）连通，放油阀（25）通过设置在储油罐（19）的油、气管线（23）与储油罐（19）连通；所述计算机控制单元（20），包括，计算机（21）和温度控制表（22），温度控制表（22）采样喷油器总成单元（30）温度参数的电信号，通过导线传输给计算机（21）；所述喷油器总成单元（30），包括，加热板（50）、加热棒（53）、加热棒安装孔（55）、喷油嘴总成安装孔（57）、喷油嘴总成（60）、油、气管线（23）和电磁阀（24）；所述加热棒（53）和喷油嘴总成（60）为圆柱形结构，所述喷油嘴总成（60）垂直安装在加热板（50）上，插入安装在加热板（50）上的喷油嘴总成安装孔（57）中，喷油嘴总成安装孔（57）的孔径与喷油嘴总成（60）的外径相适配；所述加热棒（53）水平插入安装设置在加热板（50）中的加热棒安装孔（55）中，加热棒安装孔（55）的孔径与加热棒（53）的外径相适配；油、气管线（23）通过电磁阀（24）与喷油嘴总成（60）连通，所述的加热板（50）为分体式加热板；所述电动执行机构单元，包括，电磁阀（24）、加热棒和风机（33），所述计算机控制单元（20）输出的电信号控制风机（33）的风速、加热棒的加热，和控制电磁阀（24）的开闭量，进一步控制喷油器总成单元（30）中的喷油嘴的温度和喷油量。

3.根据权利要求2所述柴油发动机喷油嘴结焦模拟试验装置，其特征在于，在所述加热板（50）上，喷油嘴总成（60）安装设置有4个喷油嘴，加热棒（53）安装设置有（4）根；所述加热板（50）的材质为铝，依据加热孔（57）中线，切割成三块加热体；喷油嘴总成（60）上的喷油嘴安装在加热板（50）的块与块之间形成的半个圆柱形喷油嘴总成安装孔（57）内，加热板（50）的块与块之间的半个圆柱形喷油嘴总成安装孔（57）夹紧所述喷油嘴。

4.根据权利要求3所述柴油发动机喷油嘴结焦模拟试验装置，其特征在于，所述喷油嘴采用试验配件是型号为CN-DN4S1的间喷式喷油嘴，在与所述间喷式喷油嘴针型阀阀座密封面（43）相密合的密封面上的处理面（46）的形状为平面状和/或沟状和/或槽状，保证4个喷油嘴均有基本相同的柴油泄漏量。

5.实现权利要求1所述柴油发动机喷油嘴结焦模拟试验的方法，其特

征在于，包括以下步骤，

  步骤1、试验油注油阶段；

步骤2、试验参数设定阶段；

步骤3、试验完成输出试验结果阶段。

6.根据权利要求5所述柴油发动机喷油嘴结焦模拟试验的方法，其特征在于，所述步骤1试验油注油阶段，包括以下过程，

（1）、清洗试验装置，调整压力调节器（12）使压力表（14）不大于0.2Mpa，同时开启加油口（18）和放油阀（25），从加油口（18）加入100mL石油醚，清洗试验装置的油、气管线（23）和储油罐（19），用洁净的氮气缓慢冲洗试验装置，至少重复三次，冲洗至洁净后干燥；用石油醚浸泡喷油器总成单元（30）中的喷油嘴总成（60），并在石油醚中反复晃动清洗至洁净，干燥后测量喷油嘴空气流量（L/h）并记录；

（2）、由加油口（18）向储油罐（19）中加入1000ml试验用轻柴油，由气源（11）供应压力，经压力调节器（12）调整单元压力为1.0MPa，由压力表（14）读取，通过计算机（21）控制电磁阀（24）使喷油器总成单元（30）中的喷油嘴总成（60）喷油，使储油罐（19）与喷油嘴总成（60）之间充满试验用油。

7.根据权利要求5所述柴油发动机喷油嘴结焦模拟试验的方法，其特征在于，所述步骤2试验参数设定阶段，包括以下过程，

（1）、使柴油在定时、定温、定压下喷射，模拟柴油发动机喷咀实际的喷油状态，在计算机控制单元（20）中的计算机（21）上，设定全部的试验参数，如，试验温度，恒温时间，降温温度，喷油时间，循环次数等；每一次循环的顺序为，升温——恒温——降温——喷油嘴喷油，温度控制表（22）设定的温度为喷油嘴总成（60）中喷油嘴的温度；

（2）、启动试验，至试验完成。

8.根据权利要求5所述柴油发动机喷油嘴结焦模拟试验的方法，其特征在于，所述步骤3试验完成输出试验结果阶段，包括以下过程，

（1）、试验完成后，关闭总氮气源，由泄压阀（17）泄压至压力表（14）读值为0.2MPa左右，打开放油阀（25），放掉剩余试验油，同时将燃油系统内压力泄压至0；

（2）、小心卸下喷油嘴，测量喷油嘴空气流量（L/h），同试验前测定喷油嘴的流量（L/h）对比，计算出喷油嘴堵塞率，计算公式为，

以喷嘴在12个循环后的喷油咀堵塞百分率作为最终的试验结果，精确到0.01。