CN105927446B - 基于可视化方法测量柴油机喷油器针阀运动规律的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于可视化方法测量柴油机喷油器针阀运动规律的方法和装置。所述高压共轨喷射系统，包括柴油滤清器油箱，油箱，低压油泵，高压油泵，燃油计量阀，变频电机，泄压阀，共轨管，共轨压力传感器，控制计算机，带有透明头部的电控喷油器；所述数据采集系统，包括同步及延时控制器，高速相机，显微镜头，纳秒闪光灯控制器，凸透镜，纳秒闪光灯。通过将柴油机喷嘴下端换成透明材料而得以直接观察到针阀的运动，并通过高速相机以极高的拍摄速度捕捉针阀的瞬态运动规律。本发明不仅可以精确的测量针阀在竖直方向的运动，同时还可以测得针阀的偏心运动。
Description
技术领域
本发明属于内燃机测试技术领域，涉及一种通过对柴油机高压共轨系统燃油喷射时针阀运动的可视化而获得针阀运动规律的方法。
背景技术
如今在柴油机上普遍采用高压共轨喷油系统，该系统能实现非常高的喷射压力，并且能灵活地实现喷油压力、喷油定时、喷油量、喷油次数的调节。电控喷油器是其中的关键部件，针阀升程是电控喷油器的重要参数，对其进行精确测量对电控喷油的模拟仿真，柴油机工作过程性能改进等具有重大意义。
现有的测量方法主要有基于激光位移传感器的测量等，但其需要在喷油器体引入激光位移传感器，操作比较复杂，并且该方法只能测量针阀在竖直方向上的运动，无法测量针阀的偏心运动。
发明内容
为了克服上有装置的不足，本发明提供了一种利用阴影法可视化得到针阀运动规律的方法和装置。
本发明的技术方案是：一种测量柴油机喷油器针阀运动规律的装置，包括高压共轨喷射系统和数据采集系统两部分；所述高压共轨喷射系统，包括柴油滤清器油箱，油箱，低压油泵，高压油泵，燃油计量阀，变频电机，泄压阀，共轨管，共轨压力传感器，控制计算机，带有透明头部的电控喷油器；所述数据采集系统，包括同步及延时控制器，高速相机，显微镜头，纳秒闪光灯控制器，凸透镜，纳秒闪光灯；所述放置于油箱中的柴油滤清器油箱通过软管与低压油泵连接，低压油泵抽取燃油之后将燃油通过软管输送至高压油泵中；燃油计量阀直接安装在高压油泵上，通过耐压铜管与共轨管相连接，并与控制计算机相连，变频电机驱动高压油泵工作；泄压阀通过螺栓安装在共轨管上，并通过软管与油箱相连；共轨压力传感器通过螺栓安装在共轨管上，并通过数据线与控制计算机相连；同步及延时控制器通过数据线分别连接带有透明头部的电控喷油器、高速相机及控制计算机，控制计算机内部含有触发高压油泵及带有透明头部的电控喷油器工作的软件；
纳秒闪光灯通过电线与纳秒闪光灯控制器相连接，凸透镜放置于纳秒闪光灯正前方以取得平行光路，利用同步及延时控制器触发带有透明头部的电控喷油器喷油，同时高速相机和纳秒闪光灯开始工作；
显微镜头通过专用转换接头与高速相机相连接，高速相机与控制计算机相连接，拍摄完毕后，得到一个完整的带有透明头部的电控喷油器喷油周期内的所有照片，控制计算机对所得图片进行处理，记录下针阀的运动曲线。
进一步，所述带有透明头部的电控喷油器，包括喷嘴，喷嘴从上至下可分为密封面以上、密封面与压力室之间和压力室及其以下3个部分，将柴油机喷嘴中的针阀取出，在精密钻床上使用切割片将柴油机喷嘴下端切除，切割位置位于柴油机喷嘴压力室上方、密封面下方；利用承压性能好的聚碳酸酯透明材料加工出与所切除部分相同的透明喷嘴头部，将其替代柴油机喷嘴压力室及喷孔部分，并利用AB胶胶合，再将针阀放入喷嘴，装进带有透明头部的电控喷油器。
本发明的方法的技术方案为：
一种测量柴油机喷油器针阀运动规律的方法，具体包括如下步骤：
a、将柴油机喷嘴中的针阀取出，将柴油机喷嘴压力室及以下部分切除并用相同结构的透明材料代替切除部分，柴油机喷嘴切割面与所述相同结构的透明材料间使用AB胶胶合，再将针阀放入喷嘴，装进带有透明头部的电控喷油器；
b、将带有透明头部的电控喷油器接入高压共轨喷射系统进行喷射；
c、使用同步器及延时控制器在喷油的同时开启高速相机、纳秒闪光灯，捕捉针阀的瞬态运动；
d、进行拍摄，得到一个完整喷油周期内的所有照片，相邻照片的时间间隔取决于拍摄速度；
e、对所得图片进行处理，记录下针阀的运动曲线，喷油脉宽为2000us，设置拍摄速率为每秒200000帧，则此时在一个喷油周期内可以得到400张图片，相邻图片间隔时间为5us，通过对这些图片进行处理便可以得到针阀在这2000us内的运动规律。
本发明的技术效果为：1)得到柴油机喷嘴内针阀在竖直方向及水平方向上的运动轨迹，为分析针阀的偏心运动提供有力的数据支持。2)通过将柴油机喷嘴下端换成透明材料而得以直接观察到针阀的运动，并通过高速相机以极高的拍摄速度捕捉针阀的瞬态运动规律。本发明不仅可以精确的测量针阀在竖直方向的运动，同时可以还可以测得针阀的偏心运动。
附图说明
图1是本发明所用的各装置连接示意图。其中1、柴油滤清器油箱；2、油箱；3、低压油泵；4、高压油泵；5、燃油计量阀；6、变频电机；7、泄压阀；8、共轨管；9、共轨压力传感器；10控制计算机；11、同步及延时控制器；12、高速相机；13、显微镜头；14、纳秒闪光灯控制器；15、凸透镜；16、纳秒闪光灯；17、带有透明头部的电控喷油器。
图2是喷嘴切割位置示意图，切割位置位于喷嘴密封面与压力室之间。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步说明。
一种测量柴油机喷油器针阀运动规律的装置，包括高压共轨喷射系统和数据采集系统两部分；
所述高压共轨喷射系统，包括柴油滤清器油箱1，油箱2，低压油泵3，高压油泵4，燃油计量阀5，变频电机6，泄压阀7，共轨管8，共轨压力传感器9，控制计算机10，带有透明头部的电控喷油器17；
所述数据采集系统，包括同步及延时控制器11，高速相机12，显微镜头13，纳秒闪光灯控制器14，凸透镜15，纳秒闪光灯16。
进一步，放置于油箱2中的柴油滤清器油箱1通过软管与低压油泵3连接，低压油泵3抽取燃油之后将燃油通过软管输送至高压油泵4中；
燃油计量阀5直接安装在高压油泵4上，通过耐压铜管与共轨管8相连接，并与控制计算机10相连，变频电机6驱动高压油泵4工作；
泄压阀7通过螺栓安装在共轨管8上，并通过软管与油箱2相连；
共轨压力传感器9通过螺栓安装在共轨管8上，并通过数据线与控制计算机10相连。
进一步，同步及延时控制器11通过数据线分别连接带有透明头部的电控喷油器17、高速相机12及控制计算机10，控制计算机10内部含有触发高压油泵4及带有透明头部的电控喷油器17工作的软件；
从而，纳秒闪光灯16通过电线与纳秒闪光灯控制器14相连接，凸透镜15放置于纳秒闪光灯正前方以取得平行光路，利用同步及延时控制器11触发带有透明头部的电控喷油器17喷油，同时高速相机12和纳秒闪光灯16开始工作；
从而，显微镜头13通过专用转换接头与高速相机12相连接，高速相机12与控制计算机10相连接，拍摄完毕后，得到一个完整的带有透明头部的电控喷油器17喷油周期内的所有照片，控制计算机10对所得图片进行处理，记录下针阀的运动曲线。
进一步，一种测量柴油机喷油器针阀运动规律的装置，所述带有透明头部的电控喷油器17，包括喷嘴，喷嘴从上至下可分为密封面以上、密封面与压力室之间和压力室及其以下3个部分，将柴油机喷嘴中的针阀取出，在精密钻床上使用切割片将柴油机喷嘴下端切除，切割位置位于柴油机喷嘴压力室上方、密封面下方；利用承压性能好的聚碳酸酯透明材料加工出与所切除部分相同的透明喷嘴头部，将其替代柴油机喷嘴压力室及喷孔部分，并利用AB胶胶合，再将针阀放入喷嘴，装进带有透明头部的电控喷油器17。
一种测量柴油机喷油器针阀运动规律的方法，具体包括如下步骤：
步骤a，将柴油机喷嘴中的针阀取出，将柴油机喷嘴压力室及以下部分切除并用相同结构的透明材料代替切除部分，柴油机喷嘴切割面与所述相同结构的透明材料间使用AB胶胶合，再将针阀放入喷嘴，装进带有透明头部的电控喷油器；
步骤b，将带有透明头部的电控喷油器17接入高压共轨喷射系统进行喷射；
步骤c，使用同步器及延时控制器在喷油的同时开启高速相机、纳秒闪光灯，捕捉针阀的瞬态运动；
步骤d，进行拍摄，得到一个完整喷油周期内的所有照片，相邻照片的时间间隔取决于拍摄速度；
步骤e，对所得图片进行处理，记录下针阀的运动曲线。喷油脉宽为2000us，设置拍摄速率为每秒200000帧，则此时在一个喷油周期内可以得到400张图片，相邻图片间隔时间为5us，通过对这些图片进行处理便可以得到针阀在这2000us内的运动规律。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (1)
1.一种测量柴油机喷油器针阀运动规律的方法，基于一种测量柴油机喷油器针阀运动规律的装置，上述装置高压共轨喷射系统和数据采集系统两部分；所述高压共轨喷射系统，包括柴油滤清器油箱(1)，油箱(2)，低压油泵(3)，高压油泵(4)，燃油计量阀(5)，变频电机(6)，泄压阀(7)，共轨管(8)，共轨压力传感器(9)，控制计算机(10)，带有透明头部的电控喷油器(17)；所述数据采集系统，包括同步及延时控制器(11)，高速相机(12)，显微镜头(13)，纳秒闪光灯控制器(14)，凸透镜(15)，纳秒闪光灯(16)；放置于油箱(2)中的柴油滤清器油箱(1)通过软管与低压油泵(3)连接，低压油泵(3)抽取燃油之后将燃油通过软管输送至高压油泵(4)中；燃油计量阀(5)直接安装在高压油泵(4)上，通过耐压铜管与共轨管(8)相连接，并与控制计算机(10)相连，变频电机(6)驱动高压油泵(4)工作；泄压阀(7)通过螺栓安装在共轨管(8)上，并通过软管与油箱(2)相连；共轨压力传感器(9)通过螺栓安装在共轨管(8)上，并通过数据线与控制计算机(10)相连；同步及延时控制器(11)通过数据线分别连接带有透明头部的电控喷油器(17)、高速相机(12)及控制计算机(10)，控制计算机(10)内部含有触发高压油泵(4)及带有透明头部的电控喷油器(17)工作的软件；纳秒闪光灯(16)通过电线与纳秒闪光灯控制器(14)相连接，凸透镜(15)放置于纳秒闪光灯正前方以取得平行光路，利用同步及延时控制器(11)触发带有透明头部的电控喷油器(17)喷油，同时高速相机(12)和纳秒闪光灯(16)开始工作；显微镜头(13)通过专用转换接头与高速相机(12)相连接，高速相机(12)与控制计算机(10)相连接，拍摄完毕后，得到一个完整的带有透明头部的电控喷油器(17)喷油周期内的所有照片，控制计算机(10)对所得图片进行处理，记录下针阀的运动曲线，所述带有透明头部的电控喷油器(17)，包括喷嘴，喷嘴从上至下可分为密封面以上、密封面与压力室之间和压力室及其以下3个部分，将柴油机喷嘴中的针阀取出，在精密钻床上使用切割片将柴油机喷嘴下端切除，切割位置位于柴油机喷嘴压力室上方、密封面下方；利用承压性能好的聚碳酸酯透明材料加工出与所切除部分相同的透明喷嘴头部，将其替代柴油机喷嘴压力室及喷孔部分，并利用AB胶胶合，再将针阀放入喷嘴，装进带有透明头部的电控喷油器(17)，其特征在于，具体包括如下步骤：
a、将柴油机喷嘴中的针阀取出，将柴油机喷嘴压力室及以下部分切除并用相同结构的透明材料代替切除部分，柴油机喷嘴切割面与所述相同结构的透明材料间使用AB胶胶合，再将针阀放入喷嘴，装进带有透明头部的电控喷油器；
b、将带有透明头部的电控喷油器(17)接入高压共轨喷射系统进行喷射；
c、使用同步器及延时控制器在喷油的同时开启高速相机、纳秒闪光灯，捕捉针阀的瞬态运动；
d、进行拍摄，得到一个完整喷油周期内的所有照片，相邻照片的时间间隔取决于拍摄速度；
e、对所得图片进行处理，记录下针阀的运动曲线，喷油脉宽为2000us，设置拍摄速率为每秒200000帧，则此时在一个喷油周期内可以得到400张图片，相邻图片间隔时间为5us，通过对这些图片进行处理便可以得到针阀在这2000us内的运动规律。
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