CN109268186A

CN109268186A - 一种喷油器测试装置及测试方法

Info

Publication number: CN109268186A
Application number: CN201811419025.XA
Authority: CN
Inventors: 刘波澜; 王晓刚; 于飞; 颜超; 余锡洋
Original assignee: Beijing Institute of Technology BIT
Current assignee: Beijing Institute of Technology BIT
Priority date: 2018-11-26
Filing date: 2018-11-26
Publication date: 2019-01-25

Abstract

本发明公开了一种喷油器测试装置，包括：适配器、活塞、活塞套、位移传感器和控制模块；活塞套为筒状结构；活塞为与活塞套相匹配的柱状结构，在活塞套内沿轴向往复移动；适配器内设置有燃油管路，燃油管路的入口与喷油器喷孔连接，其出口与活塞套连接；燃油管路的内壁设有压力传感器，压力传感器与控制模块电连接；位移传感器与控制模块电连接，将活塞移动数据传至控制模块。本发明还公开了一种喷油器测试方法。本发明通过在适配器内设置压力传感器，准确地采集了喷油环境压力值；通过采用适配器，提高了喷油器的利用率，降低了成本；通过采用温度传感器，将温度变化对喷油器喷射燃油的密度的影响量化，提高了对喷油器测量的精度。

Description

一种喷油器测试装置及测试方法

技术领域

本发明涉及发动机燃油喷射技术领域，特别涉及一种喷油器测试装置及测试方法。

背景技术

喷油器是一种加工精度非常高的紧密器件，要求其动态流量范围大，抗堵塞或抗污染能力强以及雾化性能好。喷油器接收电子控制单元ECU送来的喷油脉冲信号，精确地控制燃油的喷射量。电控喷油器是共轨系统中最关键和最复杂的部件，也是设计和工艺难度最大的部件。ECU通过控制电磁阀的开启和关闭，将高压油柜中的燃油以最佳的喷油定时、喷油量和喷油率喷入的燃烧室。为了实现有效的喷油始点和精确的喷油量，共轨系统采用了带有液压伺服系统和电子控制元件的专用喷油器。

目前，喷油器喷油流量和喷油压力的测量存在如下问题：

1.喷油器喷孔喷油为动态过程，喷孔所处环境为外界背压环境，往往无法给出喷孔处的实际压力，现有绝大部分技术给到的压力曲线并非真实的出口处压力曲线。

2.对喷油器进行加工处理，在喷油器头部开孔并安装压力传感器，破坏喷油器结构，无法复原；且压力较大，为确保密封性能必须进行密封处理，进一步增加了测试的成本。

3.喷油器头部位置较小，多次工作之后，内部燃油温度势必上升，进而导致燃油密度和粘度的下降，同样的体积流率下实际喷出的燃油流量势必减小，不考虑温度影响势必将导致压力值出现较大误差。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种喷油器测试装置，通过在与喷油器喷孔连接的适配器内设置压力传感器，准确地采集了喷油器喷孔出口处的喷油环境压力值，提高了对喷油器测量的精度；通过采用与喷油器连接的适配器，避免了对喷油器的喷孔进行改造，使喷油器在测量工作结束后可以继续使用，提高了喷油器的利用率，降低了测量成本；通过在活塞外壁设置多个温度传感器，将温度变化对喷油器喷射燃油的密度的影响量化，提高了对喷油器测量的精度。

为解决上述技术问题，本发明实施例的第一方面提供了一种喷油器测试装置，包括：适配器、活塞、活塞套、位移传感器和控制模块；所述活塞套为筒状结构，其一端与所述适配器连接，其另一端与所述活塞外壁连接；所述活塞为与所述活塞套相匹配的柱状结构，其一端设置于所述活塞套内，其另一端与所述位移传感器连接，所述活塞在所述活塞套内沿轴向往复移动；所述适配器内设置有燃油管路，所述燃油管路的入口与所述喷油器喷孔连接，其出口与所述活塞套连接；所述燃油管路内壁设有压力传感器，所述压力传感器与所述控制模块电连接；所述位移传感器与所述控制模块电连接，将所述活塞直线移动距离数据传至所述控制模块。

进一步地，所述活塞套外壁侧面设置有至少一个温度传感器，所述温度传感器与所述控制模块电连接。

进一步地，所述温度传感器的数量为多个，多个所述温度传感器均匀设置于所述活塞套的外壁上。

进一步地，多个所述温度传感器沿周向均匀分布于所述活塞套外壁上。

进一步地，多个所述温度传感器分为多组，多组所述温度传感器沿轴向均匀分布，每组所述温度传感器沿周向均匀分布

进一步地，所述温度传感器为半导体温度传感器。

进一步地，真空套，所述真空套为套设于所述活塞套外壁侧面的筒状结构，所述真空套的内壁和所述活塞套的外壁保持预设距离。

进一步地，所述位移传感器为自复位式结构。

本发明实施例的第一方面提供了一种喷油器测试方法，其步骤为：

S100，校准适配器和活塞套内径；

S200，连接所述适配器的燃油管路入口与待测喷油器的喷孔；

S300，通过控制模块控制所述喷油器喷射燃油；

S400，通过位移传感器采集活塞移动距离数据，并将所述活塞移动距离数据传至所述控制模块；

S500，通过所述控制模块依据所述活塞移动距离数据得到所述喷油器喷油流量和喷油压力。

进一步地，所述喷油器测试方法在步骤S400和步骤S500之间还包括：

S410，将温度传感器采集到的所述活塞套外壁的温度传至所述控制模块，通过所述控制模块得到温度变化对所述活塞移动距离数据的影响，对所述活塞移动数据进行修正。

本发明实施例的上述技术方案具有如下有益的技术效果：

1.通过在与喷油器喷孔连接的适配器内设置压力传感器，准确地采集了喷油器喷孔出口处的喷油环境压力值，提高了对喷油器测量的精度；

2.通过采用与喷油器连接的适配器，避免了对喷油器的喷孔进行改造，使喷油器在测量工作结束后可以继续使用，提高了喷油器的利用率，降低了测量成本；

3.通过在活塞外壁设置多个温度传感器，将温度变化对喷油器喷射燃油的密度的影响量化，提高了对喷油器测量的精度。

附图说明

图1是本发明实施例提供的喷油器测试装置的原理示意图；

图2是本发明实施例提供的喷油器测试方法的流程图。

附图标记：

1、适配器，2、活塞，3、活塞套，31、温度传感器，4、位移传感器，5、控制模块，6、喷油器，7、真空套。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

图1是本发明实施例提供的喷油器的喷油流量与喷油压力测试装置的原理示意图。

请参照图1，本发明实施例的第一方面提供了一种喷油器测试装置，包括：适配器1、活塞2、活塞套3、位移传感器4和控制模块5；活塞套3为筒状结构，其一端与适配器1连接，其另一端与活塞2外壁连接；活塞2为与活塞套3相匹配的柱状结构，其一端设置于活塞套3内，其另一端与位移传感器4连接，活塞2在活塞套3内沿轴向往复移动；适配器1内设置有燃油管路11，燃油管路11的入口与喷油器6喷孔连接，其出口与活塞套3连接；燃油管路11内壁设有压力传感器，压力传感器与控制模块5电连接；位移传感器4与控制模块5电连接，将活塞2直线移动距离数据传至控制模块5。本发明通过在与喷油器喷孔连接的适配器内设置压力传感器，准确地采集了喷油器喷孔出口处的喷油环境压力值，提高了对喷油器测量的精度；通过采用与喷油器连接的适配器，避免了对喷油器的喷孔进行改造，使喷油器在测量工作结束后可以继续使用，提高了喷油器的利用率，降低了测量成本；通过在活塞外壁设置多个温度传感器，将温度变化对喷油器喷射燃油的密度的影响量化，提高了对喷油器测量的精度。

喷油器6设有喷孔的一端套设有密封圈，适配器1套设于密封圈外周上，喷油器6和适配器1通过密封圈连接，达到密封的效果，确保喷油器的喷油流量和压力测试的准确性。

可选的，活塞套3外壁侧面设置有至少一个温度传感器31，温度传感器31与控制模块5电连接。控制模块5通过温度传感器31采集的至少一个温度值，通过计算温度对燃油体积的变化，来校准活塞沿直线移动距离的测量值，提高测量的精度。

优选的，温度传感器31的数量为多个，多个温度传感器31均匀设置于活塞套3的外壁上。多个传感器31均匀设置于活塞套3的外壁上，可实现从活塞套外壁3多处采集温度，通过对多处采集的温度计算平均值，更加准确地校准活塞沿直线移动距离的测量值。

在本发明实施例的一个实施方式中，多个温度传感器31沿周向均匀分布于活塞套3外壁上。

在本发明实施例的另一个实施方式中，多个温度传感器31分为多组，多组温度传感器31沿轴向均匀分布，每组温度传感器31沿周向均匀分布。

可选的，温度传感器31为半导体温度传感器。半导体温度传感器是指利用半导体材料的特殊性能制成的温度传感器,主要作用是在获取待测燃油的温度之后，将温度通过附属的感应装置转化为电信号，再传递到控制模块5，由控制模块5对温度的电信号分析处理。半导体温度传感器的精度高，可使喷油测试的流量值和压力值的精度更高。

在本发明实施例的一个实施方式中，喷油器测试装置还包括真空套7。真空套7为套设于活塞套3外壁侧面的筒状结构，真空套7的内壁和活塞套3的外壁保持预设距离。真空套7内壁与活塞套3外壁之间保持真空状态，使活塞套3外设置的多个温度传感器31处于真空状态，其所测量的温度为活塞套外壁的温度，排除外界环境温度的影响，提高温度传感器31的测量精度，进而提高活塞2直线移动距离的测量精度。

设置于适配器1的燃油管路11内壁的压力传感器，用于测量喷油器6的喷孔周围的喷油环境压力。压力传感器是能感受压力信号，并能按照一定的规律将压力信号转换为可用的输出的电信号的器件或装置，通常由压力敏感元件和信号处理单元组成。按不同的测试压力类型，压力传感器可分为表压传感器、差压传感器和绝压传感器。

可选的，压力传感器为膜片封装的MEMS压力传感器。膜片封装MEMS压力传感器具有敏感度高的优点，测量性能好，且抗腐蚀能力强，能够防止适配器1中燃油蒸气含有的腐蚀性气体对传感器的腐蚀。

可选的，位移传感器4为自复位式结构。位移传感器4又称为线性传感器，是一种属于金属感应的线性器材，位移传感器4的作用是把机械位移量转换为电量。位移传感器4按照被测变量变换的形式的不同，分为模拟式和数字式，模拟式又分为物性型和结构型。自复位式位移传感器4可在每次测量结束后自动将弹簧3推回原位，以待下一次测量的进行。自复位式传感器4可以用于高压共轨喷油嘴喷射燃油的累积流量的测量与喷油压力的平均值的采集与计算，极大地扩宽了测量装置的使用范围，提高了测量的便利性。

图2是本发明实施例提供的喷油器的喷油流量与喷油压力测试方法流程图。

请参照图2，本发明实施例的第二方面提供了一种喷油器测试方法，其步骤为：

S100，校准适配器1和活塞套3的内径。

在对喷油器的喷油流量和喷油压力进行测量前，先对适配器1和活塞套3的内径经行校准，掌握准确数值。

S200，连接适配器1的燃油管路11入口与待测喷油器6的喷孔。

将适配器1的燃油管路11入口与喷油器6的喷孔密封连接。

S300，通过控制模块5控制喷油器6喷射燃油。

启动测试装置，控制模块5给喷油器6发出工作信号，喷孔喷射燃油，燃油经过适配器1推动活塞2移动。

S400，通过位移传感器4采集活塞2移动距离数据，并将活塞2移动距离数据传至控制模块5。

活塞2沿直线移动，推动固定连接的位移传感器4，位移传感器4将活塞移动距离转化为电信号传送至控制模块5。

S410，将温度传感器31采集到的活塞套3外壁的温度传至控制模块5，通过控制模块5得出温度变化对活塞2移动距离数据的影响，对活塞2移动数据进行修正。

温度变化对喷油器6喷射的燃油的密度具有一定的影响，并进一步对燃油的体积产生影响，最终影响活塞2直线移动距离，降低本方法的测试精度。多个温度传感器31对容纳燃油的活塞套的多处外壁的温度进行测量，并将温度信号传送至控制模块5，由控制模块5对采集到的温度信号极性处理，通过计算减小或降低温度变化给测试结果带来的误差。

S500，通过控制模块5由活塞2移动距离数据得出喷油器6喷油流量和喷油压力。

控制模块5接收位移传感器4发送的电信号后，并计算采集到的温度信号给测试结果带来的误差值，对位移传感器4发送的活塞2直线移动距离数据的电信号进行校正，通过计算得出喷油器6的喷油流量或喷油压力。

上述测试方法可以对喷油器6的瞬时流量和一定时间内的累计流量进行测量。

此外，上述测试方法还可以对喷油器6单次喷射过程中的不同喷射阶段的喷油瞬时流量进行测量。例如，喷油器6单次喷射过程中的预喷、主喷和后喷三个阶段的喷油瞬时流量进行分别测量。

下面，对控制模块5计算功能中所用到的公式进行说明：

1、喷油器瞬时喷油流量的计算公式

其中，V表示喷油器瞬时流量；L表示瞬时活塞移动距离；R表示活塞套3的内径，t表示单位时间。

2、喷油器累计喷油流量的计算公式

V_T＝π×R×R×L_T；

其中，V_T表示喷油器累计流量；L_T表示累积活塞移动距离；R表示活塞套3的内径。

3、喷油器喷油压力的计算公式

P＝Δp+p

其中，P表示喷油器喷孔前压力值，p表示喷油环境压力值，Δp为喷油器喷孔前压力P与喷油环境压力p的差值，V表示喷油器喷孔流量值，μ表示喷孔流量系数，A表示喷孔总面积，ρ表示燃油密度。

4、燃油密度随温度变化的计算公式

其中，ρ_t表示温度传感器31测量的温度值对应的燃油密度，单位为Kg/L；ρ₂₀表示20℃时的燃油密度，单位为Kg/L；β_W表示燃油的体积膨胀系数，单位为L/℃；t表示测试时的实际温度。

综上所述，本发明旨在保护一种喷油器测试装置，包括：适配器、活塞、活塞套、位移传感器和控制模块；所述活塞套为筒状结构，其一端与所述适配器连接，其另一端与所述活塞外壁连接；所述活塞为与所述活塞套相匹配的柱状结构，其一端设置于所述活塞套内，其另一端与所述位移传感器连接，所述活塞在所述活塞套内沿轴向往复移动；所述适配器内设置有燃油管路，所述燃油管路的入口与所述喷油器喷孔连接，其出口与所述活塞套连接；所述燃油管路内壁设有压力传感器，所述压力传感器与所述控制模块电连接；所述位移传感器与所述控制模块电连接，将所述活塞直线移动距离数据传至所述控制模块。本发明还保护了一种喷油器测试方法，包括：对适配器和活塞套的内径进行校准；将所述适配器的燃油管路入口与待测喷油器的喷孔连接；通过控制模块启动所述喷油器，所述喷油器喷射燃油；位移传感器采集活塞移动数据，并将所述活塞移动数据传至所述控制模块；所述控制模块由所述活塞移动数据计算出所述喷油器喷油流量和喷油压力。上述技术方案具备如下效果：

应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims

1.一种喷油器测试装置，其特征在于，包括：适配器(1)、活塞(2)、活塞套(3)、位移传感器(4)和控制模块(5)；

所述活塞套(3)为筒状结构，其一端与所述适配器(1)连接，其另一端与所述活塞(2)外壁连接；

所述活塞(2)为与所述活塞套(3)相匹配的柱状结构，其一端设置于所述活塞套(3)内，其另一端与所述位移传感器(4)连接，所述活塞(2)在所述活塞套(3)内沿轴向往复移动；

所述适配器(1)内设置有燃油管路(11)，所述燃油管路(11)入口与所述喷油器(6)喷孔连接，其出口与所述活塞套(3)连接；

所述燃油管路(11)内壁设有压力传感器，所述压力传感器与所述控制模块(5)电连接；

所述位移传感器(4)与所述控制模块(5)电连接，将所述活塞(2)直线移动距离数据传至所述控制模块(5)。

2.根据权利要求1所述的一种喷油器测试装置，其特征在于，

所述活塞套(3)外壁侧面设置有至少一个温度传感器(31)，所述温度传感器(31)与所述控制模块(5)电连接。

3.根据权利要求2所述的一种喷油器测试装置，其特征在于，

所述温度传感器(31)的数量为多个，多个所述温度传感器(31)均匀设置于所述活塞套(3)的外壁上。

4.根据权利要求3所述的一种喷油器测试装置，其特征在于，

多个所述温度传感器(31)沿周向均匀分布于所述活塞套(3)外壁上。

5.根据权利要求3所述的一种喷油器测试装置，其特征在于，

多个所述温度传感器(31)分为多组，多组所述温度传感器(31)沿轴向均匀分布，每组所述温度传感器(31)沿周向均匀分布。

6.根据权利要求2所述的一种喷油器测试装置，其特征在于，

所述温度传感器(31)为半导体温度传感器。

7.根据权利要求2所述的一种喷油器测试装置，其特征在于，还包括：

真空套(7)，所述真空套(7)为套设于所述活塞套(3)外壁侧面的筒状结构，所述真空套(7)的内壁和所述活塞套(3)的外壁保持预设距离。

8.根据权利要求1所述的一种喷油器测试装置，其特征在于，

所述位移传感器(4)为自复位式结构。

9.一种根据权利要求1-8任一项所述的喷油器测试装置的测试方法，其特征在于，包括如下步骤：

S100，校准适配器(1)和活塞套(3)的内径；

S200，连接所述适配器(1)的燃油管路(11)入口与待测喷油器(6)的喷孔；

S300，通过控制模块(5)控制所述喷油器(6)喷射燃油；

S400，通过位移传感器(4)采集活塞(2)移动距离数据，并将所述活塞(2)移动距离数据传至所述控制模块(5)；

S500，通过所述控制模块(5)依据所述活塞(2)移动距离数据得到所述喷油器(6)喷油流量和喷油压力。

10.根据权利要求9所述的测试方法，其特征在于，还包括：

S410，将温度传感器(31)采集到的所述活塞套(3)外壁的温度传至所述控制模块(5)，通过所述控制模块(5)得到温度变化对所述活塞(2)移动距离数据的影响，对所述活塞(2)移动数据进行修正。