CN105257448B - 一种柴油机高压燃油系统锥阀动态可视化实现装置及实现方法 - Google Patents

一种柴油机高压燃油系统锥阀动态可视化实现装置及实现方法 Download PDF

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Abstract

一种柴油机高压燃油系统锥阀动态可视化实现装置及实现方法属于柴油机领域，本发明用于观察控制阀锥面处的燃油流动情况，包括锥阀体、压力传感器、阀芯、位移传感器和弹簧，通过调节锥阀体进油口压力，改变阀芯受力平衡，使其在弹簧力作用下重新达到稳定状态，探索阀芯运动规律，以及流道内的流场变化。本发明可以进行高压差下的空化流动参数测量及气泡发展变化观测，并且能够实时观测锥面燃油流动的动态变化过程。

Description

一种柴油机高压燃油系统锥阀动态可视化实现装置及实现 方法
技术领域
本发明涉及一种柴油机高压燃油系统锥阀动态可视化实现装置及实现方法，属于柴油机技术领域。
背景技术
为了满足燃油经济性需要和适应严格的排放法规，当代柴油机燃油系统已全面采用电子控制式，目前电控燃油系统正朝着更高喷射压力、更高控制精度方向发展。然而，随着喷射压力的提高，燃油在流经燃油系统锥阀区域时由于压力急剧降低，部分液态燃油气化，出现气液两相的空化流动，引起阀的冲击振动，对阀的控制精度甚至整个燃油系统的性能产生影响。现阶段对于燃油系统内部的空化流动试验研究较少，缺乏相应的实验依据和理论分析。因此，深入了解燃油系统中燃油空化流动的机理十分必要，对提高电控燃油系统性能和实现柴油机高效低排放都有很大帮助。
发明内容
本发明提出一种柴油机高压燃油系统锥阀动态可视化实现装置及实现方法，能够观察阀锥面处的燃油流动情况。目的是为了了解柴油机高压燃油系统中燃油空化流动现象的机理，为燃油系统锥阀的优化设计提供依据。
本发明的试验系统包括柴油机共轨系统试验台，驱动电机，油泵，高压油管，油量计量单元，安全阀，可视化锥阀装置，光源，摄影机，计算机；油泵进油口端连接有油泵计量单元，调节油泵燃油供油量；回油管连接可视化锥阀的出油口和试验台上的回油口。
所述动态观测实现方法为调节油泵计量单元，控制油泵泵油量，当油轨压力达到安全阀开启压力值时，安全阀自动打开，直到油轨压力降至安全阀回座压力，这一过程中阀芯受力平衡被改变，在弹簧作用下，锥阀振动寻找受力平衡点，位移传感器测量阀芯运动规律，同步测量流道内的压力，与此同时进行光学测量。
所述可视化锥阀包括锥阀体，阀芯，压紧盖，弹簧，压力传感器，锥阀体内的燃油通道分两段；所述压紧盖与锥阀体螺栓紧固，压紧盖中心有通孔作为观测窗口。
所述阀芯为光学玻璃制成，与锥阀体锥面配合。
所述阀芯与压紧盖之间设有弹簧。
所述压紧盖上设有位移传感器，用来监测阀芯在燃油流动方向的位移量。
所述锥阀体上设有燃油出口和泄油孔，可以减小锥阀阀芯凸台端处的泄漏。
所述光源为环形灯光。
所述压紧盖内部为通孔，摄影机放在压紧盖一侧作为观察端。
所述调压阀最大泄油量小于油泵最大泵油量。
所述锥阀，第一阶梯设有入口压力传感器，第二阶梯设有出口压力传感器，经数据采集系统处理可得出进出口压力变化曲线。
所述光源、摄影机和计算机组成观测系统，环形光源安装在摄影机镜头处，光线透过光学玻璃阀芯照亮阀腔内锥面，由于气相和液相反射光的光强不同，摄影机摄像以及数据采集系统处理即可得出流场和气泡发展变化规律。
发明具有以下特点：1、由于观测端在试验装置的低压部分，因此，可以进行高压差下的空化流动参数测量及气泡发展变化观测。2、光学阀芯的低压端设计了弹簧支撑，这样阀芯和弹簧构成一阶振动系统，可以模拟出锥面流动的动态过程。
附图说明
图1是发明方法的系统试验原理图；
图2是本发明方法应用装置(锥阀)的结构示意图；
标号说明：1-锥阀体，2-入口压力传感器，3-出口压力传感器，4-阀芯，5-压紧盖，6-位移传感器，7-弹簧，8-泄油孔，9-燃油出口。
具体实施方式
如图1所示，一种柴油机高压燃油系统锥阀动态可视化实现装置实现方法原理图，包括电子控制系统、驱动电机、油泵、油轨、油泵计量单元、安全阀、锥阀试验装置、摄影机、光源、数据采集系统和计算机。
如图2所示，一种柴油机高压燃油系统锥阀动态可视化实现装置，包括锥阀体(1)，入口压力传感器(2)，出口压力传感器(3)，阀芯(4)，压紧盖(5)，位移传感器(6)，弹簧(7)。
所述锥阀体(1)为金属，其内部设有锥阀流道；所述阀芯(4)为光学玻璃制成，可在流道内自由移动；所述阀体(1)和阀芯(4)的配合锥面将做超级加工，使之达到亮光泽面等级，减少摩擦因素的影响。
阀芯(4)安装于锥阀(1)内部，与压紧盖(5)之间安装一弹簧(7)，压紧盖(5)与锥阀体(1)用螺栓紧固。
还包括安装在压紧盖上的位移传感器(6)，阀芯(4)尾部连接位移传感器感应标杆，所述位移传感器(6)连接于数据采集系统，可用于监测阀芯的运动变化过程。
还包括安装于锥阀体(1)上的入口压力传感器(2)和出口压力传感器(3)。入口压力传感器(1)可以测量锥阀体(1)入口的压力，出口压力传感器(2)可以测量流经锥面后腔内压力，之后将压力信号反馈给数据采集系统进行数据处理，可得到进出口压力变化曲线。
所述光源、摄影机和计算机组成观测系统，环形光源安装在摄影机镜头处，光线透过光学玻璃阀芯照亮阀腔内锥面，由于气相和液相反射回光线的光强不同，经摄影机摄像以及数据采集系统处理即可得出流场和气泡发展变化规律。
试验初始，调整油泵计量单元，油轨压力不断增大，致使锥阀入口压力不断升高；当油轨压力达到安全阀开启压力值时，安全阀自动打开，直到油轨压力降至安全阀回座压力，这一过程中阀芯受力平衡被改变，锥阀振动寻找受力平衡点，位移传感器测量阀芯运动规律，同步测量流道内的压力，并通过光学观测方法记录阀运动过程中气液两相混合流动随阀前后压差的变化的规律。

Claims (2)

1.一种柴油机高压燃油系统锥阀动态可视化实现装置，其特征在于：包括驱动电机，油泵，油管，油泵计量单元，安全阀，可视化锥阀装置，光源和摄影机；油泵连接油泵计量单元及油轨，油轨上设有安全阀，油轨连接可视化锥阀装置；
可视化锥阀装置包括锥阀体(1)，入口压力传感器(2)，出口压力传感器(3)，阀芯(4)，压紧盖(5)，位移传感器(6)，弹簧(7)；所述阀芯(4)与压紧盖(5)之间设有弹簧；所述压紧盖(5)上设有位移传感器(6)，压紧盖(5)与锥阀体(1)螺栓紧固；所述锥阀体(1)上第一阶梯设有入口压力传感器(2)，第二阶梯设有出口压力传感器(3)；所述锥阀体(1)上设有燃油出口(9)和泄油孔(8)；所述阀芯(4)由光学玻璃制成，与锥阀体(1)锥面配合；阀芯(4)作为动态流动可视化观测窗口；在观测窗口外部设置有摄影机；摄影机前设置环形光源；入口压力传感器(2)，出口压力传感器(3)，位移传感器(6)和摄影机通过数据采集系统连接计算机；
调节油泵计量单元，控制油泵泵油量，当油轨压力达到安全阀开启压力值时，安全阀自动打开，直到油轨压力降至安全阀回座压力，这一过程中阀芯受力平衡被改变，在弹簧作用下，锥阀振动寻找受力平衡点，位移传感器测量阀芯运动规律，同步测量流道内的压力，并通过光学观测方法记录阀运动过程中气液两相混合流动随阀前后压差的变化的规律。
2.应用权利要求1所述的柴油机高压燃油系统锥阀动态可视化实现装置的实现方法，其特征在于：在观测窗口外部摄影机前设置环形光源，气相和液相反射光的光强不同，通过摄影机相片判断空化效果。
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