CN108119277A - 一种hcci柴油机燃油喷雾测试装置 - Google Patents

Abstract

一种HCCI柴油机燃油喷雾测试装置，适用于电气控制领域。该测试系统包括高压燃油喷射系统、电路控制系统、氮气供给系统和可视化发动机。高压电控燃油喷射系统具有喷射压力高，且易于荧光剂的添加等优点，同时可以实现多脉冲燃油喷射。燃油喷射系统易于荧光剂的添加，而且喷射压力高，能够实现多脉冲燃油喷射，电路控制系统能够合成出多脉冲燃油喷射控制信号，脉冲宽度、脉冲间隔及次数、脉冲喷射提前角和主喷射灵活可调，并能够协调控制准分子激光器、CCD和ICCD与嫩油喷射同步工作。

Description

一种HCCI柴油机燃油喷雾测试装置

技术领域

本发明涉及一种HCCI柴油机燃油喷雾测试装置，适用于电气控制领域。

背景技术

近年来，随着汽车数量的猛增，内燃机排出废气增多，使城市大气污染日趋严重。降低废气排放的主要途径之一是改善内燃机的燃烧过程。对于直喷式柴油机，燃油喷雾特性直接影响其燃烧过程，提高燃油雾化质量会改善其燃烧。

柴油机的喷油嘴喷雾是一个瞬变过程，在研究喷油嘴参数对燃油喷雾的影响时，应用高速摄影技术能获得大量有价值的信息胆高速摄影技术必须对底片处理后才能获得喷雾信息，而底片处理时各种环境因素对结果有一定影响。

在柴油机和某些新型汽油机中，燃油喷射、雾化和蒸发及其与空气的混合对发动机的燃烧和排放具有关键性的作用。已在很人程度决定了燃油在发动机内的时空分布，从而诀定发功机燃烧品质，最终影响发动机的性能和排放。提高燃y雾化质A会改善其燃烧.降低废气的排放:囚此，对燃油喷射雾化过程的研究越来越受到人们的重视。

对燃油喷雾过程的研究很旱就已开，从最初的只涉及喷雾的几何特性和物理特性的试验研究，后来由于各种先进测试于段的相继问世而进行的更深入的研究，都促进这一领域的不断发展。而随着计算机技术和计算流体力学的发展，建立在由试验研究而获得的喷雾机理及各种雾化模型基础上的数值模拟研究也越来越受到人们的重视。

为了突破柴油机传统扩散燃烧方式的热效率和排放极限，需要探索新的柴油机燃烧机理，采用新一代理想的燃烧组织方式，均质充量压缩着火(HCCI)燃烧已被证明是实现柴油机的超低NOx和微粒排放的有效途径，其特征是分布均匀的、稀混合物的低温、快速的反应。

HCCI燃烧技术的研免在整个世界范围内都在进行着，但在柴油发动机上实现HCCI燃烧仍有很大的困难，其中一个最主要的难点就是如何形成稀的、分布均匀的混合气。

发明内容

本发明提供一种HCCI柴油机燃油喷雾测试装置，燃油喷射系统易于荧光剂的添加，而且喷射压力高，能够实现多脉冲燃油喷射，电路控制系统能够合成出多脉冲燃油喷射控制信号，脉冲宽度、脉冲间隔及次数、脉冲喷射提前角和主喷射灵活可调，并能够协调控制准分子激光器、CCD和ICCD与嫩油喷射同步工作。

本发明所采用的技术方案是：

基于激光诱导荧光(PLIF)测试技术的原理，开发了一套可用于同时测量燃油气相和液相二维浓度场的测试系统，该测试系统包括高压燃油喷射系统、电路控制系统、氮气供给系统和可视化发动机。高压电控燃油喷射系统具有喷射压力高，且易于荧光剂的添加等优点，同时可以实现多脉冲燃油喷射。

所述基于高压电控燃油喷射的激光诱导荧光测试系统实验装置中，测试系统由激光及光学系统、电机倒拖的可视化发动机、发动机进气系统、高压燃油喷射系统和基于微机的控制系统组成。系统采用COMPex102型准分子激光器，光源波长为308nm。激光经反射镜反射后，经过扩束、准直和压缩柱面镜形成激光片，从石英窗口人射打到可视化发动机缸内喷雾油束上，激发荧光添加剂发出荧光。

所述发动机氮气供给系统，氮气经压力表减压到大致为一个大气压后，储存到稳压箱中。发动机进气系统改为电磁阀控制，将一个常闭电磁阀和一个常开电磁阀互锁并联接人发动机进气管，由常闭电磁阀控制稳压箱内的氮气进人缸内，由常开电磁阀控制空气的进人。在发动机运转时，由于常闭电磁阀关闭而常开电磁阀打开，空气被吸进缸内。而在进行测试实验的十几个发动机循环内，给常闭和常开电磁阀通电，常闭电磁阀打开而常开电磁阀关闭，稳压箱内的氮气被吸入缸内，将缸内的残余空气扫走，排出缸外。电磁阀由24V电压驱动，通电开始时刻和通电时间可由程序控制。

所述高压燃油喷射系统用电机带动齿轮泵将柴油从油箱中泵到低压容器中，通过溢流阀来调节低压容器中的压力，当低压容器内压力大于设定值时，多余柴油从溢流阀出口流出，使低压容器内的压力值保持恒定。增压器是由一蓄压式共轨喷油器改装而成，内部是一个差动活塞，当增压器内电磁阀打开时，低压容器内的燃油压力就作用在增压器的大活塞上，再通过小活塞将压力放大作用在高压容器内的燃油上。大小活塞面积之比为10:1，因此，压力放大系数为10。拧开高压容器上方的油塞，即可将按比例配好的荧光添加剂注入高压容器，供喷油器喷入缸内。

本发明的有益效果是：基于高压电控燃油喷射的激光诱导荧光测试系统，燃油喷射系统易于荧光剂的添加，而且喷射压力高，能够实现多脉冲燃油喷射，电路控制系统能够合成出多脉冲燃油喷射控制信号，脉冲宽度、脉冲间隔及次数、脉冲喷射提前角和主喷射灵活可调，并能够协调控制准分子激光器、CCD和ICCD与嫩油喷射同步工作。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的激光诱导荧光测试系统原理图。

图2是本发明的光学发动机进气系统示意图。

图3是本发明的高压燃油喷射系统装置图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1，基于高压电控燃油喷射的激光诱导荧光测试系统实验装置中，测试系统由激光及光学系统、电机倒拖的可视化发动机、发动机进气系统、高压燃油喷射系统和基于微机的控制系统组成。系统采用COMPex102型准分子激光器，光源波长为308nm。激光经反射镜反射后，经过扩束、准直和压缩柱面镜形成激光片，从石英窗口人射打到可视化发动机缸内喷雾油束上，激发荧光添加剂发出荧光。

如图2, 发动机氮气供给系统，氮气经压力表减压到大致为一个大气压后，储存到稳压箱中。发动机进气系统改为电磁阀控制，将一个常闭电磁阀和一个常开电磁阀互锁并联接人发动机进气管，由常闭电磁阀控制稳压箱内的氮气进人缸内，由常开电磁阀控制空气的进人。在发动机运转时，由于常闭电磁阀关闭而常开电磁阀打开，空气被吸进缸内。而在进行测试实验的十几个发动机循环内，给常闭和常开电磁阀通电，常闭电磁阀打开而常开电磁阀关闭，稳压箱内的氮气被吸入缸内，将缸内的残余空气扫走，排出缸外。电磁阀由24V电压驱动，通电开始时刻和通电时间可由程序控制。

如图3，高压燃油喷射系统用电机带动齿轮泵将柴油从油箱中泵到低压容器中，通过溢流阀来调节低压容器中的压力，当低压容器内压力大于设定值时，多余柴油从溢流阀出口流出，使低压容器内的压力值保持恒定。增压器是由一蓄压式共轨喷油器改装而成，内部是一个差动活塞，当增压器内电磁阀打开时，低压容器内的燃油压力就作用在增压器的大活塞上，再通过小活塞将压力放大作用在高压容器内的燃油上。大小活塞面积之比为10:1，因此，压力放大系数为10。拧开高压容器上方的油塞，即可将按比例配好的荧光添加剂注入高压容器，供喷油器喷入缸内。

Claims (8)

1.一种HCCI柴油机燃油喷雾测试装置，其特征是：所述的测试系统包括高压燃油喷射系统、电路控制系统、氮气供给系统和可视化发动机。

2.根据权利要求1所述的一种HCCI柴油机燃油喷雾测试装置，其特征是：所述高压电控燃油喷射系统具有喷射压力高，且易于荧光剂的添加等优点，同时可以实现多脉冲燃油喷射。

3.根据权利要求1所述的一种HCCI柴油机燃油喷雾测试装置，其特征是：所述的测试系统由激光及光学系统、电机倒拖的可视化发动机、发动机进气系统、高压燃油喷射系统和基于微机的控制系统组成。

4.根据权利要求1所述的一种HCCI柴油机燃油喷雾测试装置，其特征是：所述的荧光测试系统采用COMPex102型准分子激光器，光源波长为308nm；激光经反射镜反射后，经过扩束、准直和压缩柱面镜形成激光片，从石英窗口人射打到可视化发动机缸内喷雾油束上，激发荧光添加剂发出荧光。

5.根据权利要求1所述的一种HCCI柴油机燃油喷雾测试装置，其特征是：所述发动机氮气供给系统，氮气经压力表减压到大致为一个大气压后，储存到稳压箱中，发动机进气系统改为电磁阀控制。

6.根据权利要求1所述的一种HCCI柴油机燃油喷雾测试装置，其特征是：所述发动机氮气供给系统中，进行测试实验的十几个发动机循环内，给常闭和常开电磁阀通电，常闭电磁阀打开而常开电磁阀关闭，稳压箱内的氮气被吸入缸内，将缸内的残余空气扫走，排出缸外。

7.根据权利要求1所述的一种HCCI柴油机燃油喷雾测试装置，其特征是：所述发动机氮气供给系统中，电磁阀由24V电压驱动，通电开始时刻和通电时间可由程序控制。

8.根据权利要求1所述的一种HCCI柴油机燃油喷雾测试装置，其特征是：所述高压燃油喷射系统用电机带动齿轮泵将柴油从油箱中泵到低压容器中，通过溢流阀来调节低压容器中的压力，当低压容器内压力大于设定值时，多余柴油从溢流阀出口流出，使低压容器内的压力值保持恒定。