CN107061095A - 一种复合式喷油器喷油规律测量装置及测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供的是一种复合式喷油器喷油规律测量装置及测量方法。测量装置主要包括喷油器适配器、定容积室、定容积室排油电磁阀、活塞室、活塞、活塞室排油电磁阀、压力传感器、温度传感器、位移传感器等。测量装置还配备一套电控系统，包括控制器、数据采集卡和计算机。测量方法依靠容积法获得喷油规律曲线，依靠位移法获得准确的循环喷油质量，从而对喷油规律进行修正，由此更准确的获得喷油器的喷油规律。本发明能进行喷油规律测试，结合了容积法和位移法的优点，可以更准确测量喷油规律，可应用于发动机的研发工作。

Description

一种复合式喷油器喷油规律测量装置及测量方法

技术领域

本发明涉及的是一种测试发动机喷油器喷油规律的测量装置及测量方法。

背景技术

燃油喷射，是发动机研制中的一个重要课题。喷油量及喷油规律直接影响到发动机的整体性能。合适的燃油喷射规律可以改善发动机的动力性、经济性和可靠性，延长发动机的寿命，降低排放污染物等。

目前，发动机喷油器喷油规律测量方法有很多，蜂窝法、动量法、位移法、长管法和容积法等测量方法。

有效的喷油规律测量方法能够检验喷油器的工作性能，同时也是发动机喷油策略控制研究的重要环节。

容积法原理：当喷油器向充满燃油且容积为V的密闭容器内喷入燃油时，令随时间变化的喷油量为ΔV，相应的密闭容器内部的压力升高ΔP，根据液体压缩性系数定义有：

式中，k是燃油的压缩性系数，把上式改写成对时间的变化率(即为喷油规律)的形式：

由此可见，当向一个固定容积密封并且充满燃油的容器内喷射燃油，喷油规律与容器内部的压力变化成正比例关系。

依照这个方法，通过压力传感器采集密闭容器内压力随时间变化的数据，经计算，可以得到其喷油规律。此方法问题在于，以上公式中k的值比较难确定，从而影响测量结果。

位移法原理：燃油喷入有能上下移动活塞的测量缸体，活塞下方安装有一个位移传感器来检测喷油瞬间活塞产生的位移量。通过计算位移瞬时变化量，得到喷油规律曲线和喷油量。此方法问题在于测量结果受活塞震动影响较大，造成喷油规律曲线失真。

容积法应用中，当k值估算不准确时，影响喷油量的测量值和喷油规律瞬时值，但是对于喷油规律的趋势及喷油规律曲线形状的测量是比较准确的；位移法对喷油规律曲线测量有问题，但是对喷油量的测量相对较准，不受压缩性系数k值影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够更准确的测量喷油规律曲线和喷油量的复合式喷油器喷油规律测量装置。本发明的目的还在于提供一种基于复合式喷油器喷油规律测量装置的测量方法。

本发明的复合式喷油器喷油规律测量装置：包括测量仪主体和由控制器、数据采集卡及计算机组成的电控系统，在测量仪主体上设置定容积室和活塞室，喷油器通过喷油器适配器固定在定容积室上，喷油嘴安装在定容积室内部，定容积室上还按装有压力传感器和温度传感器，定容积室出油管路上安装有定容积室排油电磁阀，定容积室排油电磁阀连接到活塞室的活塞上腔，活塞室的上腔的出油管路安装有活塞室排油电磁阀，活塞室排油电磁阀出口接集油盒，活塞下腔联通稳压气源，活塞室下腔连接位移传感器，压力传感器、温度传感器和位移传感器恋连接数据采集卡，控制器连接定容积室排油电磁阀、活塞室排油电磁阀和喷油器，数据采集卡和控制器连接计算机。

本发明的复合式喷油器喷油规律测量装置还可以包括：在压力传感器与数据采集卡之间设置电荷放大器。

基于复合式喷油器喷油规律测量装置的测量方法为：

关闭定容积室排油电磁阀，通过控制器控制喷油器向定容积室内喷油，将压力传感器测量的压力信号和温度传感器测量的温度信号传输到数据采集卡、再传输给计算机，用于供喷油规律的计算分析；

开启定容积室排油电磁阀，使定容积室内部压力下降至于气源压力相同，部分燃油从定容积室排入活塞室上腔，活塞向下运动，通过数据采集卡采集位移传感器检测的的活塞的位移信号并传送数据到计算机，用于供喷油量计算分析；

关闭定容积室排油电磁阀，准备下一次喷油测试；

根据液体压缩性公式计算出喷油规律，并根据活塞位移计算出喷油量，并对喷油规律进行矫正。

本发明提出了一种测试发动机喷油器喷油规律的测量装置及方法，是测试及诊断喷油器性能的重要工具，为喷油器设计及喷油策略控制开发提供支撑，是发动机研发过程中十分重要的设备。

本发明是一种采用容积法和位移法相结合的新型测试方法。测量装置包括定容积室、活塞室、喷油器适配器、定容积室排油电磁阀、活塞室排油电磁阀、压力传感器、温度传感器、位移传感器等。喷油器通过喷油器适配器固定在定容积室上，喷油嘴在定容积室内部，该定容积室上还按装了压力传感器和温度传感器；定容积室出油管路上安装排油电磁阀，连接到活塞室的活塞上腔；活塞室的上腔的出油管路也安装有一个电磁阀，可将燃油排至集油盒，活塞下腔联通稳压气源，位移传感器安装在活塞室下腔。所述的测量装置还配备一套电控系统，包括控制器、数据采集卡和计算机。

本发明同时应用了容积法和位移法，依靠容积法获得了喷油规律曲线，依靠位移法获得准确的循环喷油质量从而对喷油规律进行修正，由此更准确的获得喷油器的喷油规律。

本发明的工作原理及过程为：

使用时需首先按检查各传感器、电磁阀等是否正确安装。向测量装置的定容积室内通过喷油器适配器的喷油器接口注满燃油。安装喷油器，用喷油器压板将喷油器固定在喷油器适配器上。通过控制器控制喷油器进行一次喷油，然后开启定容积室排油阀，重复喷油及排油过程若干次，使定容积室内部的空气全部排到活塞室的活塞上腔室。活塞室活塞下腔室接通稳压气源，建立一定压力。开启活塞室排油阀，直至有油排出，关闭活塞室排油电磁阀，完成系统排气环节。将稳压气源调节至需要压力，作为喷油器喷油测试的背压。开启定容积室排油阀，使定容积室也达到所需背压，准备工作完成。

测量装置工作时，关闭定容积室排油电磁阀，通过控制器控制喷油器向定容积室内喷油，同时将压力传感器感受到的压力信号(压力传感器的电荷信号需要配合电荷放大器将信号放大)和温度传感器感受到的温度信号传输到数据采集卡，再传输给计算机，进行显示存储。采集到的数据供喷油规律的计算分析。

开启定容积室排油电磁阀，使定容积室内部压力下降至于气源压力相同，部分燃油从定容积室排入活塞室上腔，活塞向下运动，通过数据采集卡采集位移传感器感受到的活塞的位移信号，并传送数据到计算机，进行显示和存储。采集到的数据供喷油量计算分析。

关闭定容积室排油电磁阀，准备下一次喷油测试。

当活塞室上腔燃油较多时，开启活塞室排油电磁阀将多余的燃油排走后关闭。

根据液体压缩性公式计算出喷油规律，并根据活塞位移计算出喷油量，并对喷油规律进行矫正。

本发明所具有的效果是：结合了常用喷油测试方法的容积法和位移法的新方法。能够更准确的测量喷油规律曲线和喷油量。

附图说明

图1是本发明的复合式喷油器喷油规律测量装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明进行详细阐述。

本发明的复合式喷油器喷油规律的测量装置主要包括：测量仪主体1及安装在测量仪主体上的温度传感器5、压力传感器6、喷油器适配器7、喷油器8、定容积室排油电磁阀13、活塞室排油电磁阀14、位移传感器21等。测量仪主体还包括定容积室2、稳压气源接口3、活塞4、活塞室等，活塞式由于活塞阻隔分为活塞室上腔11、活塞室下腔12。喷油器是通过喷油器适配器7和喷油器压板9固定在定容积室上，喷油嘴朝向定容积室内部；定容积室出油管路上安装排油电磁阀，连接到活塞室的活塞室上腔；活塞室上腔的出油管路也安装有一个排油电磁阀，通过排油管19联通至集油盒17；活塞室下腔联通稳压气源，位移传感器安装在活塞室下腔，可测量活塞位移量。所述的测量装置还配备一套电控系统，包括控制器15、数据采集卡16和计算机18。此外还有电荷放大器10、高压油管20等。

本发明的装置要求定容积室为固定容积的密闭刚性容器，该容器的容积需要通过所需要的测量喷油量的量程来计算确定。工作时内部装满燃油，当喷油器、压力传感器、温度传感器都安装好后，定容积室排油阀也关闭，此时内部燃油体积固定。要求当喷油器向定容积室内喷射燃油时，各安装接口和电磁阀不会泄露。

定容积室安装压力传感器和温度传感器，压力传感器用于采集喷油过程中定容积室内部的压力变化。温度传感器用于测量喷油瞬间的温度，用于记录和喷油规律计算的补偿。

活塞室活塞下腔接通稳压气源，为实验提供背景压力，也能为排油阶段为活塞提供上升作用力。

本发明工作时，喷油器向定容腔室内部进行一次喷射，定容腔室压力升高。通过采集卡采集此阶段的压力变化信号，传送至电脑并保存。

定容积室排油电磁阀开启，使一部分油排至活塞室。活塞室下腔由于接通稳压气源，压力保持设定值，活塞会向下移动一段距离，使定容腔室内部压力下降至设定值，与气源压力相同。活塞室内由于压力保持不变，活塞向下移动，通过位移传感器记录位移变化量，并由采集卡采集到电脑并保存。一次测量结束，准备下一次喷射测量。

数据处理：压力传感器测得的喷油过程中定容积室内压力数据，根据容积法原理，瞬时喷油量为：

则：循环喷油量

在通过计算活塞室内一次喷油后的活塞位移s，则计算出实际循环喷油量为m：

m＝A·s·ρ

其中A为活塞横截面，ρ为燃油密度。计算出喷油质量。

故有

所以能求出k的值，由此对之间计算的喷油规律进行修正，计算出k值，从而得到瞬时喷油量m_i，得到最终的喷油规律和喷油量数据。

本发明同时应用了容积法和位移法，依靠容积法获得了喷油规律曲线，依靠位移法获得准确的循环喷油质量从而对喷油规律进行修正，由此更准确的获得喷油器的喷油规律。

以上描述仅为本发明的实例以及对所运用技术原理的说明，但本领域技术人员会理解，可以在不脱离本发明范围的前提下做出各种变动以适应不同的情况。因此，本发明不局限于公开的具体实施方案，而是包括落在所附权利要求范围内的所有实施方案。

Claims (3)

1.一种复合式喷油器喷油规律测量装置，包括测量仪主体和由控制器、数据采集卡及计算机组成的电控系统，其特征是：在测量仪主体上设置定容积室和活塞室，喷油器通过喷油器适配器固定在定容积室上，喷油嘴安装在定容积室内部，定容积室上还按装有压力传感器和温度传感器，定容积室出油管路上安装有定容积室排油电磁阀，定容积室排油电磁阀连接到活塞室的活塞上腔，活塞室的上腔的出油管路安装有活塞室排油电磁阀，活塞室排油电磁阀出口接集油盒，活塞下腔联通稳压气源，活塞室下腔连接位移传感器，压力传感器、温度传感器和位移传感器恋连接数据采集卡，控制器连接定容积室排油电磁阀、活塞室排油电磁阀和喷油器，数据采集卡和控制器连接计算机。

2.根据权利要求1所述的复合式喷油器喷油规律测量装置，其特征是：在压力传感器与数据采集卡之间设置电荷放大器。

3.一种基于权利要求1所述的复合式喷油器喷油规律测量装置的测量方法，其特征是：

关闭定容积室排油电磁阀，通过控制器控制喷油器向定容积室内喷油，将压力传感器测量的压力信号和温度传感器测量的温度信号传输到数据采集卡、再传输给计算机，用于供喷油规律的计算分析；

开启定容积室排油电磁阀，使定容积室内部压力下降至于气源压力相同，部分燃油从定容积室排入活塞室上腔，活塞向下运动，通过数据采集卡采集位移传感器检测的的活塞的位移信号并传送数据到计算机，用于供喷油量计算分析；

关闭定容积室排油电磁阀，准备下一次喷油测试；

根据液体压缩性公式计算出喷油规律，并根据活塞位移计算出喷油量，并对喷油规律进行矫正。