CN106353103B - 一种大功率天然气喷射阀测试方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种大功率天然气喷射阀测试方法，包括以下步骤：a)测量喷射阀阀体在最大开度下的稳定流量，得到喷射阀阀体在该阀阀芯升程x为最大位移下的额定流量Q；b)测量喷射阀阀芯在给定脉宽情况下，一个喷射循环下的阀芯位移的运动曲线y(t)和曲线包围的面积S；c)通过将阀芯位移运动曲线包围的面积S和最大开度下的额定流量Q的乘积得到喷射阀的单次喷射量。本发明提供的测试方法改变了以往的喷射阀测试方式，对喷射阀的量程没有限制，具备测试大功率燃气喷射阀所需所有性能指标的能力，包括喷射阀的单次喷射量、一致性、稳定性及响应特性等指标，可以为研发和产品应用提供良好的保障。

Description

一种大功率天然气喷射阀测试方法
技术领域
本发明涉及大功率天然气发动机领域，尤其涉及一种大功率天然气喷射阀测试方法。
背景技术
随着近几十年的发展，天然气发动机技术已日趋成熟，且应用领域广泛，然而相对于燃油发动机，天然气发动机在测试技术上还有较大差距。在喷射阀的测试中，由于气体具有可压缩性且压力波动较大以及喷射阀喷射频率较高等原因，测量单次喷射量和喷射规律非常困难，所以评价喷射阀的一致性、稳定性、响应等指标都无法测试。目前本领域技术人员尚未找到类似燃油发动机系统中单次喷射仪的测试设备和测试方法。
国内暂无产品级的天然气喷射阀测试试验台，对于喷射阀的试验台只能进行非标定制，且现在的试验台目前只能做到测试稳定流量测量，无法获得瞬态指标。
国外的Loccioni公司的AirMexus装置虽然可以测量单次喷射规律和单次喷射量，但量程只有0.8-100mg/循环，而大功率喷射阀实际喷射量可达到1-2g/循环。
因此本领域技术人员致力于开发一种大功率的天然气喷射阀测试试验台及测试方法。
发明内容
有鉴于现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是开发一种大功率的天然气喷射阀测试方法，测试大功率天燃气喷射阀喷射规律和单次喷射量，从而更好的评价喷射阀的一致性、稳定性及响应等指标，为大功率燃气喷射阀的研发和应用提供良好的保障。
为实现上述目的，本发明提供了一种大功率天然气喷射阀测试方法，具体地，本发明提供的技术方案如下：
一种大功率天然气喷射阀测试方法，包括以下步骤：
a)测量喷射阀阀体在最大开度下的稳定流量，得到喷射阀阀体在该阀阀芯升程x为最大位移下的额定流量Q；
b)测量喷射阀阀芯在给定脉宽情况下，一个喷射循环下的阀芯位移的运动曲线y(t)和曲线包围的面积S；
c)通过将阀芯位移运动曲线包围的面积S和最大开度下的额定流量Q的乘积得到喷射阀的单次喷射量。
优选地，在步骤a前先使喷射阀两端的气体压力保持稳定。
优选地，额定流量Q通过质量流量计测量得到。
优选地，阀芯位移通过位移传感器测量得到。
优选地，测试方法还包括步骤d)：测量电流曲线I(t)，通过对比阀芯位移运动曲线y(t)和电流曲线I(t)获得喷射阀的响应特性指标。
优选地，响应特性指标包括开延时和关延时。
优选地，在一个喷射循环的基础上连续测量N次，得到喷射阀的稳定性。
进一步地，N为100。
优选地，通过对M个喷射阀测量单次喷射量得到该M个喷射阀的一致性偏差。
本发明提供的测试方法改变了以往的喷射阀测试方式，将测试喷射阀所需要测量的单次喷射量分解为普通的质量流量计可以测得的最大开度下的流通能力，以及位移传感器可以测得的阀芯流通升程两部分的乘积，对喷射阀的量程没有限制，具备测试大功率燃气喷射阀所需所有性能指标的能力，包括喷射阀的单次喷射量、一致性、稳定性及响应特性等指标，可以为研发和产品应用提供良好的保障。
以下将结合附图对本发明的试验台及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
附图说明
图1是本发明较佳实施例的测试方法使用的试验台的原理图
具体实施方式
由于气体的可压缩性和喷射阀喷射频率较高等原因，单次喷射量的测量非常困难，喷射规律根本无法测量。本发明主要将测试喷射阀所需要测量的单次喷射量分解为普通的质量流量计可以测得的最大开度下的流通能力，以及位移传感器可以测得的阀芯流通升程两部分的乘积，此时要求流经喷射阀的气体压力稳定性要高。
图1给出了本发明较佳实施例的测试方法使用的试验台的原理图，试验台包括精滤器1、压力表21、开关阀31、蓄压器4、开关阀32、精滤器10、溢流阀11、压力表22、压力传感器6、软管12、位移传感器7、质量流量计13、容器8。
其中，精滤器1、压力表21、开关阀31、蓄压器4、开关阀32、精滤器10、溢流阀11、压力表22、压力传感器6依次连通。精滤器1是对气源的气体进行精滤，过滤精度优选为5μm及以下，在本实施例中采用3μm精度。压力表21主要是便于试验台一侧直接查看气源的气压。开关阀31便于关闭整个试验台的进气。蓄压器4对进气气源起到吸收冲击及稳压输出的作用，防止进气的突然变化对整个气路造成影响，保证阀在做稳态流量试验时阀入口气压的稳定。开关阀32用于控制稳态流量试验的进气，优选为内径25mm(DN25)。精滤器10再次对气路的空气进行精滤，防止蓄压器等前序组件带来的空气污染，过滤精度同样优选为5μm及以下，在本实施例中采用3μm精度。溢流阀11用于调节后续气路的压力大小，即调节通过待测喷射阀的气体压力。压力表22可以直观看到待测喷射阀的压力大小，便于操作者及时通过溢流阀11调整喷射阀入口处压力到实际需要工况。压力传感器6优选为电流式压力传感器，可以精确读取气路的压力数值，用于传输到数据处理终端评估流经喷射阀的气体压力稳定性。压力传感器6通过软管12与位于测试腔中的待测喷射阀连接，待测喷射阀的另一端连接有质量流量计13，用于采集喷射阀阀芯完全打开情况下的稳态流量，即通过待测喷射阀的气体流量，气路最后还连接到容器8中，容器8内盛有液体，用于直观显示气路是否有气体排出，容器8可以是试管、烧杯等实验常用容器。在测试腔中还设有位移传感器7，例如可以是激光位移传感器，用于采集喷射阀阀芯的升程。溢流阀11、压力传感器6和位移传感器7还与数据处理终端连接，用于计算及评估喷射阀的单次喷射量、稳定性、一致性以及响应特性等指标。
在其他的实施例中，还可以将本发明较佳实施例中的精滤器1、压力表21、开关阀31、容器8等辅助性的部件去除，仍然可以正常测试喷射阀的单次喷射量。开关阀的内径可以为其他数值，但一般为喷射阀阀芯升程的5倍左右。
大功率天然气喷射阀测试试验台的具体测试方法如下：
首先，通过质量流量计13测量喷射阀阀体在最大开度下的稳定流量，就可以得到喷射阀阀体在该阀阀芯升程x为最大位移下的额定流量Q。
然后，通过位移传感器7可方便测得喷射阀阀芯在给定脉宽情况下，各喷射循环下的阀芯位移运动曲线y(t)和曲线包围的面积S。
通过将阀芯位移运动曲线包围的面积S和最大开度下的额定流量Q的乘积就是单次喷射量。
记录测试台从开始测量到终止测量的电流曲线I(t)，例如可以用电流钳测量，通过对比阀芯位移运动曲线y(t)和电流曲线I(t)比较可以获得响应特性指标，该响应特性指标包括开延时和关延时。
在获得单次喷射量基础上分析100次连续喷射的稳定性，即可评价该阀的稳定性。通过不同喷射阀的测量可以获得不同阀的一致性偏差。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种大功率天然气喷射阀测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
a)测量喷射阀阀体在最大开度下的稳定流量，得到喷射阀阀体在该阀阀芯升程x为最大位移下的额定流量Q；
b)测量喷射阀阀芯在给定脉宽情况下，一个喷射循环下的阀芯位移的运动曲线y(t)和曲线包围的面积S；
c)通过将阀芯位移运动曲线包围的面积S和最大开度下的额定流量Q的乘积得到喷射阀的单次喷射量。
2.如权利要求1所述的大功率天然气喷射阀测试方法，其特征在于，在步骤a前先使喷射阀两端的气体压力保持稳定。
3.如权利要求1所述的大功率天然气喷射阀测试方法，其特征在于，所述额定流量Q通过质量流量计测量得到。
4.如权利要求1所述的大功率天然气喷射阀测试方法，其特征在于，所述阀芯位移通过位移传感器测量得到。
5.如权利要求1所述的大功率天然气喷射阀测试方法，其特征在于，所述测试方法还包括步骤d)：测量电流曲线I(t)，通过对比阀芯位移运动曲线y(t)和电流曲线I(t)获得喷射阀的响应特性指标。
6.如权利要求5所述的大功率天然气喷射阀测试方法，其特征在于，所述响应特性指标包括开延时和关延时。
7.如权利要求1所述的大功率天然气喷射阀测试方法，其特征在于，在一个喷射循环的基础上连续测量N次，得到喷射阀的稳定性。
8.如权利要求7所述的大功率天然气喷射阀测试方法，其特征在于，所述N为100。
9.如权利要求1所述的大功率天然气喷射阀测试方法，其特征在于，通过对M个喷射阀测量单次喷射量得到该M个喷射阀的一致性偏差。
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