CN111201375B - 用于测试燃料喷射器喷嘴的设备和方法 - Google Patents

Abstract

提供了用于测试燃料喷射器喷嘴（12）的设备（10）和方法，该燃料喷射器喷嘴带有尖端，该尖端具有至少一个燃料出口（18）。该设备包括：测试室（14）；保持器（16），其用于保持燃料喷射器喷嘴（12）使得出口（18）在测试室（14）内；燃料供应装置（26），其用于将燃料供应到燃料喷射器喷嘴（12）；传感器（22），具有用于感测由燃料喷射器喷嘴（12）通过燃料出口（18）供应的雾化燃料喷雾的传感器表面（30）；以及移动模块（24），其用于移动传感器（22）。移动模块（24）被构造成将传感器（22）的传感器表面（30）定位在与具有半径R和中心点C的球体（26）的表面相对应的多个位置处，该中心点可调节以与燃料喷射器喷嘴（12）的尖端的中心点c_t或燃料出口的孔口的中心点c_f匹配。

Description

用于测试燃料喷射器喷嘴的设备和方法

技术领域

本发明涉及用于测试燃料喷射器喷嘴（特别地，汽油直接燃料喷射器喷嘴）的设备和方法。

背景技术

汽油直接燃料喷射器被用于将雾化燃料直接递送到内燃发动机的燃烧室中。特别地，期望雾化燃料具有适合于在室内实现良好燃烧的喷雾架构。几种喷雾特性可被用于验证和改善由喷嘴产生的喷雾，例如在多流喷射器（MSI）的情况下通过改变座和孔的设计参数，或者在向外打开式喷射器（OOI）的情况下通过改变针和筒的轮廓尺寸。图案化（patternation）提供关于由喷射器喷嘴供应的雾化燃料喷雾的分布的信息。根据喷雾的图案化，有可能在多流喷射器的情况下导出射流或出口的质心位置或在向外打开式喷射器的情况下导出中线轨迹。例如，可通过使用单元阵列收集射流的液体部分或通过利用水平激光切割的米氏散射进行采集或通过消光断层成像来执行图案化。然而，所有这些方法都具有局限性。

通过使用单元收集射流燃料的液体部分在分辨率上受到单元尺寸的限制。此外，液体飞溅和/或液滴与单元边界的空气动力学相互作用可能增加测量和旨在被表征的喷雾的不确定性。收集的准确性还取决于射流相对于喷射器的轴线的角高度，这在侧面发动机安装应用中可能会发生显著变化。由于较高的雾化和飞溅效果的增加，燃料压力的增加也可能导致分布测量中的不可接受的误差。激光片/消光切割可具有较高的分辨率，但是当试图恢复信号的不足时，燃料压力的增加可能会导致射流的廓形的一些部分的光线遮蔽或局部散射。附加地，当将燃料压力从25 MPa增加到50 MPa时，喷雾密度逐渐增加，即使使用强激光，这也会导致对传输信号的不可接受的遮蔽。

EP 3 009 664 A1公开了用于测量已被喷嘴雾化的液体喷雾流的流分布的测量装置和测量方法。该测量装置包括可移动的至少一条感测线。通过将电流施加到该线来加热该线。当液体喷雾流过该线时，该线冷却并且其电阻减小，这使得能够通过线的电阻的变化来确定流过线的液体喷雾的质量。液体喷雾流的时间评估也是可能的。本公开的目的是提供用于测试燃料喷射器喷嘴的设备和方法，利用该设备和方法，对于更高的燃料压力，也能够获得对图案化的特别可靠的测量。

发明内容

该目的通过具有本申请的特征的设备和方法来实现。在本申请中指定了设备和方法的有利的实施例和发展。

公开了一种用于测试燃料喷射器喷嘴的设备。燃料喷射器喷嘴具有尖端，该尖端带有至少一个燃料出口。燃料出口优选地具有至少一个孔口。特别地，尖端具有中心点c_t。

设备包括：测试室；保持器，其用于保持燃料喷射器喷嘴，使得燃料喷射器喷嘴的燃料出口在测试室内；燃料供应装置，其用于将燃料供应到燃料喷射器喷嘴；传感器，其具有用于感测由燃料喷射器喷嘴通过燃料出口供应的雾化燃料喷雾的传感器表面；以及移动模块，其用于移动传感器。在一个实施例中，设备还包括燃料喷射器喷嘴。

移动模块被构造成将传感器的传感器表面定位在与具有半径R和中心点C的球体的表面相对应的多个位置处，该中心点布置在燃料喷射器喷嘴的尖端处。可调节球体的中心点C的位置，使得它与燃料喷射器喷嘴的尖端的中心点c_t或燃料出口的孔口的中心点c_f匹配。

传感器可绕测试室移动，使得传感器表面能够定位在与具有半径R的球体的表面相对应的多个位置处，其中，燃料喷射器喷嘴布置在球体的中心点C处。燃料喷射器喷嘴的尖端的中心点c_t或燃料出口的孔口的中心点c_f可被定位在球体的中心点C处。

因此，传感器相对于燃料喷射器喷嘴以及燃料喷射器喷嘴的（一个或多个）出口不处于固定和不可移动的关系，例如，单元阵列测量系统是这种情况。此外，通过将传感器表面定位在与球体的表面相对应的多个位置处，能够获得由燃料喷射器喷嘴喷雾的雾化燃料的动力的球形分布。

定位有传感器（特别地，传感器表面）的所述多个位置可在球体的表面处是等距的或至少是准等距的。在球体的表面处的所述多个位置中的相邻位置之间的距离是弧的长度。因此，所述多个位置被等距地隔开与弧的长度相对应的长度。可使用相同的弧长度，使得所获得的燃料分布图具有空间上均匀的测量点密度。通过使用相同的弧长度用于针对不同的燃料喷射器喷嘴或单个燃料喷射器喷嘴的不同出口所获得的图，能够更可靠地比较燃料分布图。可调节球体的位置，使得球体的中心点C布置在燃料喷射器喷嘴的尖端处。这使得传感器和传感器表面能够被定位在以燃料喷射器喷嘴的尖端为中心的球体的表面上的多个位置处。因此，可补偿燃料喷嘴相对于球体（传感器和传感器表面在该球体的表面上移动）的中心点C的位置之间的任何空间差异。

例如，为了产生燃料分布图，球体的中心点C可被定位成使得它与燃料喷射器喷嘴的尖端的中心点c_t匹配。以这种方式，调节传感器和传感器表面相对于燃料喷射器喷嘴的尖端的中心点c_t的位置，使得当传感器表面布置在球体的表面处的几个位置处以产生燃料分布图时，传感器表面被定位成沿球体的半径R的方向与燃料喷射器喷嘴的尖端的中心点c_t等距。传感器表面在球体的表面处的位置也可以是互相等距的。

在另一示例中，可调节球体的中心点C的位置，使得它与燃料出口的孔口的中心点c_f匹配，从而使得传感器表面被定位成沿球体的半径R的方向与燃料出口的孔口的中心点c_f等距，以产生燃料分布图。传感器表面在球体的表面处的位置也可以是互相等距的。

在另一示例中，可调节燃料喷射器喷嘴的尖端的中心点c_t的位置，使得它与球体的中心点C匹配。在另一示例中，可调节燃料出口的孔口的中心点c_f的位置，使得它与球体的中心点C匹配。

燃料分布图可包括与燃料喷射器喷嘴的出口的轴线相对应的质心。该质心代表预期燃料的最大动力所在的位置。所述多个点可以以质心为中心，传感器器件被定位在所述多个点处以获得燃料分布图。在一些实施例中，测量由燃料喷射器喷嘴的一个或多个单独出口喷雾的雾化燃料的分布与出口的质心或中线位点之间的关系。所获得的结果可被用于形成球形燃料分布图，其是在球形表面而非平面表面上的燃料分布图。例如，这些结果可被用于改善燃料喷射器喷嘴或出口在燃烧室内的位置，以便实现更完全的燃烧。

在一些实施例中，可使用除燃料以外的流体来测试燃料喷射器喷嘴。

在一些实施例中，传感器能够定位在与具有半径R的球体的表面相对应的多个位置处，使得传感器表面被定位成与球体相切。换句话说，传感器表面优选地能够定位成使得它在所述多个位置中的每个处与（假想的）球体相切地布置。

为了实现这一点，移动模块可被构造成：使传感器和/或传感器表面围绕第一旋转轴线旋转，其中，该第一旋转轴线基本上平行于燃料喷射器喷嘴的纵向轴线；和/或使传感器和/或传感器表面围绕第二旋转轴线旋转，其中，该第二旋转轴线正交于第一旋转轴线。移动模块还可被构造成沿三个正交的线性或平移方向移动传感器器件。

移动模块可包括用于移动传感器和传感器表面的一个或多个单元或子模块。移动模块可包括：用于使传感器器件围绕第一旋转轴线旋转的一个或多个单元或子模块，其中，该第一旋转轴线基本上平行于燃料喷射器喷嘴的纵向轴线；和/或用于使传感器器件围绕第二旋转轴线旋转的器件，其中，该第二旋转轴线正交于第一旋转轴线。移动模块还可包括用于沿三个正交的线性或平移方向移动传感器器件的单元或子模块。

在一些实施例中，传感器安装在能够使传感器表面围绕第一旋转轴线和第二旋转轴线旋转的次安装座（submount）上，并且该次安装座安装在能够沿三个正交的线性或平移方向移动次安装座及因此传感器的另外的安装座上。次安装座的移动可被用于将传感器头部或传感器表面定位成与球体的表面相切。

在一些实施例中，移动模块可被构造成将传感器表面移动和定位在与半球体相对应的位置处，其中燃料喷射器喷嘴布置在该半球体的中心处。

在一些实施例中，移动模块被构造成将传感器（特别地，传感器表面）移动和定位在沿着球体的表面彼此等距的多个点处。这些等距点沿着弧定位，并且在相邻点之间具有弧长度。可以使用这以便获得与球体的表面的一部分相对应的区域的燃料分布图，该燃料分布图在测量区域上具有均匀的测量点密度。相邻点之间的距离是具有半径R的弧的长度。

传感器可包括力传感器。特别地，力传感器可操作以测量燃料喷雾在传感器表面上的力。更精确地，该力特别地是当操作力传感器以测量力时燃料喷雾的撞击在传感器表面上的那部分的力。

力传感器可以包括联接到销的头部或板。在该实施例中，头部或板可有利地提供传感器表面。当燃料撞击在板上时，销沿着其纵向轴线移位。销的移动与雾化燃料喷雾的动压力相对应。头部可能够定位在与相切于球体相对应的位置处，并且销可能够定位在与球体的半径相对应的位置处（即，垂直于球体的球面），以便测量球形燃料分布图。

传感器可包括力传感器，该力传感器可被构造成以至少10 kHz的频率感测燃料喷雾的力。对燃料射流的高频采样可被用于研究流动稳定性，特别是在传感器表面定位成与燃料喷嘴的尖端相隔小距离的情况下，使得空气动力对测量的影响减小。

设备的燃料供应装置可包括用于调节被供应到燃料喷射器喷嘴的燃料或其他流体的压力的模块。该特征使得能够将燃料喷射器喷嘴图案化，且特别地使得能够在几种不同的燃料压力下测量燃料喷射器喷嘴的每个出口，以使得能够更彻底地测试（一个或多个）出口的特征（profile）。结合使用力传感器作为传感器，能够获得空间上更准确的图案化测量。也能够通过在已知次数的燃料喷射期间测量喷雾的力来评定由喷雾在特定位置处产生的动压力。

还公开了用于测试燃料喷射器喷嘴的方法。该方法包括：将具有尖端的燃料喷射器喷嘴放置到测试室中，该尖端带有至少一个燃料出口；从燃料喷射器喷嘴的所述至少一个出口将雾化流体喷雾到测试室中；以及在与具有半径R和中心点的球体的表面的位置相对应的多个位置处检测雾化流体喷雾，该中心点布置在燃料喷射器喷嘴的尖端的中心点处或出口的孔口的中心点处。流体可以是燃料，例如燃料喷射器喷嘴被设计成喷射的燃料的类型。

该方法可被用于测量由多流喷射器（MSI）或向外打开式喷射器（OOI）供应的雾化燃料喷雾。所测量的雾化喷雾的特性可被用于改善所产生的喷雾，例如在多流喷射器（MSI）的情况下通过改变座和孔的设计参数，或者在向外打开式喷射器（OOI）的情况下通过改变针和筒的轮廓尺寸。

在一些实施例中，使用传感器检测雾化流体喷雾，并且该传感器被定位在球体的表面上的多个位置处，所述多个位置与询问点的等距或至少准等距图相对应。询问点可以是—至少基本上是—等距的。传感器可被用于获得球形燃料分布图。特别地，传感器可包括传感器表面，该传感器表面被定位在球体的表面上的多个位置处，使得该传感器表面在所述位置中的每个处被定位成与球体相切。由于传感器表面被定位在其上的表面是球形的，因此相邻位置之间的距离是弧的长度，并且该弧的长度在相邻位置之间具有相同长度，使得这些位置是等距的。燃料传感器可包括头部或板以及销装置，并且通过测量销的移动来测量撞击板的燃料的力。

在一些实施例中，燃料传感器被定位在球体的表面上的等距位置处，在每个位置处获得与燃料喷雾的参数相对应的值，并且由这些值形成出口分布图。

球体的半径可被调节到与半径R不同的R'，并且传感器被定位在具有半径R'和中心点C的该球体的表面上的等距位置处。在每个位置处获得与来自特定出口的流体喷雾的力相对应的值，并且在半径（例如，R和R'）的两个或更多个值下由这些值形成出口分布图。

可通过力传感器来检测喷雾，并且可在单个燃料脉冲的长度上的多个时间值处测量该脉冲的力。特别地，这意味着，通过测量在对应位置处燃料喷雾在力传感器上的力，获得了在每个位置处所获得的燃料喷雾的参数。特别地，该力与燃料喷雾的动压力相对应。在一些实施例中，该方法还包括：在与半径R处的球体的表面相对应的多个第一等距位置处测量来自燃料喷射器喷嘴的第一出口的雾化流体的羽流的力，所述多个第一等距位置形成测试图；确定所感测的羽流的中心；将测试图中的所感测的羽流的中心与所预期的羽流的中心进行比较；确定所感测的羽流的中心和所预期的羽流的中心之间的差异，并且如果所感测的羽流的中心与所预期的羽流的中心之间的差异大于预定阈值，则调节测试图相对于燃料喷射器喷嘴的取向，使得所感测的羽流的中心的位置与测试图中的所预期的羽流的中心相对应。

该方法可被用于执行校准（特别地，角校准），以补偿测试室中的燃料喷射器喷嘴相对于理想或期望位置的任何位置差异。角校准程序可包括：使用处于与尖端相隔约5至7mm的距离的高分辨率间距，初步评定由单个射流与力传感器的相互作用产生的力分布。可将该校准方法用于单个出口或孔口，并且在重新定位分别针对所有出口或孔口的测试图以补偿任何角不对准之后，可获得分别针对出口或孔口中的每个的燃料分布图。可使用出口和传感器之间的小距离，以消除或减少任何空气动力学和/或流体动力学影响并允许更准确地确定所感测的羽流的中心或该出口的质心。

调节测试图（其包括球体的表面上的测试点）相对于燃料喷射器喷嘴的角取向，使得所感测的羽流的中心与所预期的羽流的中心相对应。在一些实施例中，使质心的位置与座孔几何形状成一定关系，并且例如针对在感兴趣区域中的结点（即，球体的表面上的等距布置点）中的每个来执行围绕座轴线的刚性旋转。所述多个第一位置互相被隔开第一弧长度，即球体的表面上的紧密相邻位置之间的距离。该方法还可包括：在与具有半径R的球体的表面的位置相对应的多个第二位置处检测流体喷雾，所述多个第二位置互相被隔开第二弧长度，该第二弧长度小于第一弧长度。这使得能够在空间上更详细地确定燃料分布，并且减少了校准阶段的测试时间。

被供应到燃料喷射器的流体或燃料可具有第一压力。该方法还可包括：将被供应到燃料喷射器的流体或燃料的压力调节到第二压力，该第二压力与第一压力不同；以及当向燃料喷射器供应处于第二压力的流体或燃料时，在与具有半径R的球体的表面的位置相对应的多个位置处检测流体喷雾。例如，燃料供应的压力可在10 MPa和60 MPa（包括极限值）之间变化。该实施例可被用于研究流体或燃料供应压力对每个喷射器出口的喷雾模式的影响。

总而言之，使用本发明，有可能执行与喷射器的尖端相隔几种距离的极高分辨率的喷雾模式评定。例如，在燃料压力高达50 MPa的情况下，能够以可靠的方式评定喷雾射流分布。由于尖端的竖直位置的评定和角校准程序，可仅考虑与感兴趣区域相关的点来优化球形图，所述球形图使用实际孔位置来限定。由于不使用传感器（诸如，在固定半径或距离处的单元）阵列，因此消除了由于在高燃料压力下飞溅的问题所引起的将伪影引入到分布中的风险。因此，对于紧凑的喷雾，也能够成功执行质心检测和计算，并且能够自动完成质心到每个孔的归属。由于沿着球形图的点执行图案化，其中销面被取向成与球体相切，因此对于每个射流，均以相同的方式评估在移位的情况下力的分布。与平面图案化形成对比，包括校准阶段的球形图案化允许在多流喷射器的情况下充分比较座的射流，或者在向外打开式喷射器的情况下充分比较喷雾幕（spray sheet）的不同部分。峰值力的变化和分布的类型能够与每个喷雾射流或出口或者喷雾分布或幕的潜在穿透和液体浓度相关，并且与喷嘴轮廓相关。

附图说明

现在将参考附图描述实施例。

图1图示了用于测试燃料喷射器喷嘴的设备。

图2图示了图1的设备的传感器的更详细的视图。

图3a图示了用于各个射流的示例性评定子集的绘图，可由设备在所述各个射流处收集数据。

图3b图示了位置的图，可由设备在所述位置处收集数据。

图4图示了示例性燃料喷嘴的检测到的动燃料力的图的绘图。

图5图示了以不同的燃料轨压力针对多流喷射器喷嘴的六个出口中的每个所测量的最大力积分的绘图。

具体实施方式

图1图示了用于测试燃料喷射器喷嘴12的设备10。设备10包括：测试室14；以及保持器16，其用于保持燃料喷射器喷嘴12，使得燃料喷射器喷嘴12的一个或多个燃料出口18被定位在测试室14内。燃料喷射器12具有尖端，该尖端被定位在测试室内在位置c_t处。设备还包括用于将燃料供应到燃料喷射器喷嘴12的燃料供应装置20。测试设备10还包括：传感器22，其用于感测由燃料喷射器喷嘴12供应的燃料喷雾，该燃料喷雾已通过穿过至少一个燃料出口18而被雾化；以及移动模块24，其用于在测试室14内移动传感器22。例如，对于使用汽油直接燃料喷射的内燃发动机来说，燃料喷射器喷嘴12可以是多流喷射器（MSI）或向外打开式喷射器（OOI）。

移动模块24被构造成使得传感器22（特别地，传感器22的传感器表面）能够定位在与具有半径R和中心点C的在图1中由虚线示意性地指示的球体26的表面相对应的多个位置处，该中心点布置在燃料喷射器喷嘴12的尖端处。球体26的中心点C可位于燃料喷射器喷嘴12的尖端的中心点c_t处或燃料出口18的孔口的中心点c_f处。

作为示例，移动模块24可包括5个自由度，以便将传感器表面适当地定位在与球体26的表面相对应的多种位置处。这些位置可在球体26的表面处彼此等距。由于球形表面，相邻位置被隔开弧长度，使得能够获得空间上均匀的球形模式。附加地，传感器22（特别地，传感器表面）能够通过移动模块24定位在这些位置中的每个处与球体26相切。传感器22在与燃料喷射器喷嘴12或出口18相隔相同的距离处收集代表雾化燃料喷雾的一个或多个参数的数据，因为它在与以燃料喷射器喷嘴12或出口18的尖端为中心的球体26的表面相对应的位置处收集数据。

图2图示了传感器22的更详细视图。传感器22包括提供力传感器的销28。销28具有提供传感器表面的头部30，该传感器表面基本上垂直于销28，从燃料喷射器喷嘴12喷雾的燃料如由箭头32所指示那样撞击在该传感器表面上，从而在销28上产生力。该力引起销28沿着其纵向轴线移动一距离。测量该距离以推断出雾化燃料喷雾的力。

头部30被定位在测试室14内而与燃料喷射器喷嘴12相隔一距离，该距离与以燃料喷射器喷嘴12为中心的球体26的半径R相对应。特别地，传感器器件22的销头部30被定位在多个位置处，布置成与球体26的表面相切。例如，销28和头部30可定位在与球体的表面的至少一条纬线和/或至少一条经线相对应的多个位置处，以便在与球体26的表面的一部分相对应的位置处检测燃料喷雾的力。因此，通过传感器器件22的适当移动来在弯曲表面上确定燃料喷雾的力，使得能够获得球形燃料分布图。

在一些实施例中，传感器22包括用于销28和头部30的次安装座34，该次安装座包括基部部分36，该基部部分可围绕轴线38旋转（如在图1和图2中由箭头42指示），该轴线基本上平行于燃料喷射器喷嘴12的纵向轴线40。次安装座34包括第二部分44，在该第二部分中，销28被保持在销保持器46中。销保持器46可绕基本上正交于第一轴线38的轴线48旋转，如在图1和图2中由箭头50所指示。

除了由次安装座34提供的这两个旋转自由度之外，次安装座34可被安装在安装座52上，该安装座能够沿三个正交的线性或平移方向（如图1中由箭头54、56和58示意性地指示）移动次安装座34。安装座52还可能够围绕轴线60旋转（如由箭头62所指示），该轴线基本上平行于燃料喷射器喷嘴的轴线40。

移动器件24可联接到用于将传感器器件定位在期望位置处的控制模块。设备10还可联接到评估装置（未图示），该评估装置用于评估撞击在头部30上的燃料或流体的力的收集值以及用于处理所收集的数据以产生燃料分布图（特别地，球形燃料分布图）。例如，评估装置可包括一个或多个处理器、存储器和逻辑，并且可包括被适当地编程的计算机。

设备10还可包括：温度控制模块64，其用于控制燃料或流体以及喷射器的喷嘴12的温度；以及压力控制器件66，其用于控制测试室14的背景压力。可在0.01 MPa至1 MPa的范围内调节压力，例如，包括极限值。可调节温度控制模块64和/或压力控制模块66，以便在测试室14中更准确地反映或再现燃烧室内的条件。

为了测试燃料喷射器喷嘴12，可通过以下来实施第一校准步骤：使用例如约5 mm至10 mm的较大弧长度或分辨率，实施对力分布的初步评定，该力分布由燃料喷射器喷嘴12的单个出口18产生的雾化射流燃料与销28的相互作用产生。从该初步的力分布，能够确定出口18的质心的位置，并将其与从座孔的已知的几何形状确定的预期位置进行比较。如果质心的测量位置与从座孔几何形状已知的期望位置之间存在差异，则可执行球体26的测试图部分围绕座轴线的旋转。这重新定位在球体26的表面处的将定位有传感器器件22的位置中的每个，以在主要测试步骤中测试燃料喷雾的力分布。可将检测力所在的位置中的每个称为结点。

图3a图示了用于各个射流的示例性评定子集的绘图，可由设备在其处收集数据，并且图3b图示了位置的图，可由设备在所述位置处收集数据。

将孔的轴线与球体表面的交点视为参考点72、73，来构建对在具有半径R的球体上的结点的定位。穿过该点的子午线被选择作为参考子午线。在参考子午线上的结点被定位成使得一个结点和下一个结点之间的距离等于所选择的单位弧长度，直到所有可能的位置都被占据为止。在穿过参考子午线的结点的每条平行线上，从参考结点开始放置附加的结点，这些附加结点中的每个相隔等于所选择的单位弧长度的倒数距离（reciprocaldistance），直到该平行线的圆周上的可用空间饱和为止，如图3b中所图示。位于与所选择的孔相关的球形帽内的结点的子集被限定为由所选择的孔产生的射流的评定点。针对喷雾喷嘴12的所有孔重复相同的程序。

初始校准程序能够补偿燃料喷射器喷嘴12在测试室14内的任何物理不对准，包括燃料喷射器喷嘴12的尖端的竖直位置以及其角位置。这使得能够避免对燃料喷射器喷嘴12的物理重新定位，从而可节约测试时间并提供更准确的结果。

在初始校准程序之后，可限定一个或多个感兴趣区域，并且传感器器件22以较小的节距或较高的分辨率（例如，0.2 mm）被定位在与球体26的表面相对应的多个位置处。例如，在多流喷射式燃料喷射器的情况下，感兴趣区域可以围绕出口中的每个的座的几何轴线与球体26的交点，或者在向外打开式喷射器的情况下，感兴趣区域可围绕筒的座锥与球体26之间的交曲线。

传感器22还可能够例如在大于10 kHz的频率下进行高频力采样，并且可被用于在固定次数的喷射期间在球形图的所选择的点或区域处评定由燃料喷射器喷嘴12产生的动压力。从在每个点处由燃料喷雾施加到销28的平均力，能够获得燃料喷雾的相对分布和强度的球形图。

图4图示了可使用图3a和图3b中所图示的评定子集来收集的示例性燃料喷嘴的动燃料力图的绘图。

在图3和图4中，绘图的竖直轴线与z方向相对应，并且在图2和图3中所图示的绘图的视图中从燃料喷射器喷嘴12的尖端向上延伸，且在测试设备图示图1的视图中向下延伸。这些绘图的基部与X和Y方向相对应。

在图3a中，多流燃料喷射器12的六个出口中的每个的喷雾分布的质心位置在绘图70中用黑点72、73图示。质心的位置可与出口的座的预期位置相关，以便提供校准步骤来沿竖直方向和沿角方向两者补偿燃料喷射器喷嘴12的不对准。

将测量燃料的力的位置彼此等距，并且被定位在与球体S相对应的表面的一部分处。使用孔的轴线与球体表面的交点作为参考点，针对每个出口构建将进行测量的位置的评定图74；75。在图3a和图3b中，例如，产生第一燃料射流的第一出口的质心72被定位在球体的表面上的与产生第二燃料射流的第二出口的质心73不同的位置处。使用质心72作为中心点，来构建第一出口的评定图74，并且使用质心73作为中心点，来构建第二出口的评定图75。例如，两个出口的评定图74；75的相邻点或结点之间的弧长度相同，以便针对这两个出口所测量的燃料分布图的密度相同，如在图3b中针对评定图74所图示的。

在图4的绘图80中，图示了球体82，该球体与当根据评定图收集数据时可定位有传感器22的位置相对应。球体82由限定球体82的纬线84和经线86图示。传感器22的头部30被定位在图3的评定子集中所图示的所述多个等距点或结点处，使得头部30布置成与该球体82相切。从六个出口中的每个发射的燃料羽流中的每个具有基本上圆形形状，如图4中所指示的。图5图示了针对六个出口1至6中的每个的最大力积分作为被供应到燃料喷射器喷嘴12的燃料的燃料压力的函数的绘图90。这图示了：与较低的燃料压力（例如，10 MPa）相比，由燃料出口供应的燃料的力的差异在较高的燃料压力下（例如，在35 MPa下）变得更大。因此，能够针对出口中的每个测量在球形表面上的雾化燃料的空间分布以及在与燃料喷射器喷嘴相隔给定距离处雾化燃料的力，使得能够也在一时间间隔内获得对燃料分布的更详细的测试。

Claims (11)

1.一种用于测试燃料喷射器喷嘴（12）的设备（10），所述燃料喷射器喷嘴（12）具有尖端，所述尖端带有至少一个燃料出口（18），所述设备（10）包括：

测试室（14）；

保持器（16），所述保持器用于保持所述燃料喷射器喷嘴（12）使得所述燃料喷射器喷嘴（12）的所述燃料出口（18）在所述测试室（14）内；

燃料供应装置（20），所述燃料供应装置用于将燃料供应到所述燃料喷射器喷嘴（12）；

传感器（22），所述传感器具有传感器表面（30），所述传感器表面用于感测由所述燃料喷射器喷嘴（12）通过所述燃料出口（18）供应的雾化燃料喷雾，

移动模块（24），所述移动模块用于移动所述传感器（22），其中，所述移动模块（24）被构造成将所述传感器（22）的所述传感器表面（30）定位在与具有半径R和中心点C的球体（26）的表面相对应的多个位置处，所述中心点能够调节以使所述燃料喷射器喷嘴（12）的所述尖端的中心点c_t或所述燃料出口（18）的中心点c_f与所述位置C匹配，

其中，所述移动模块（24）包括用于将所述传感器（22）的所述传感器表面（30）定位成与所述球体（26）的所述表面相切的第一单元（36），其中，所述第一单元（36）包括第一子模块（34），所述第一子模块用于使所述传感器（22）围绕第一旋转轴线（38）和第二旋转轴线（48）旋转，所述第二旋转轴线正交于所述第一旋转轴线（38），

其中，所述移动模块（24）还包括用于沿三个正交的线性方向移动所述传感器（22）的第二单元（52），

其中，所述移动模块（24）被构造成将所述传感器（22）的所述传感器表面（30）定位在所述球体（26）的所述表面上的多个位置处，所述多个位置与询问点的准等距图相对应。

2.根据权利要求1所述的设备（10），其中，所述传感器（22）包括力传感器（28；30）。

3.根据权利要求2所述的设备（10），其中，所述传感器（22）被构造成以至少10 kHz的频率检测所述雾化燃料喷雾的力。

4.根据前述权利要求中任一项所述的设备（10），其中，所述燃料供应装置（20）还包括用于调节被供应到所述燃料喷射器喷嘴（12）的所述燃料的压力的模块、和/或用于控制所述燃料和/或所述喷射器喷嘴（12）的温度的温度控制模块（64）、和/或用于控制所述测试室（14）的背景压力的压力控制模块（66）。

5.一种用于测试燃料喷射器喷嘴（12）的方法，所述方法包括：

将具有尖端的燃料喷射器喷嘴（12）放置到测试室（14）中，所述尖端带有至少一个燃料出口（18），

从所述燃料喷射器喷嘴（12）的所述燃料出口（18）将雾化流体喷雾到所述测试室（14）中，

在与具有半径R和中心点的球体（26）的表面的位置相对应的多个位置处检测所述雾化流体喷雾，所述中心点布置在所述燃料喷射器喷嘴（12）的所述尖端的中心点c_t处或所述燃料出口（18）的孔口的中心点c_f处，

其中，使用包括传感器表面（30）的传感器（22）来检测所述雾化流体喷雾，所述传感器表面（30）被定位成与所述球体（26）的所述表面相切，并且其中，所述多个位置在所述球体（26）的所述表面上是等距的。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，在每个位置处获得与所述流体喷雾的参数相对应的值，并且由所述值形成燃料分布图。

7.根据权利要求6所述的方法，所述方法还包括：

将所述半径R调节到不同值R'，将所述燃料传感器（28、30）定位在具有中心点C和所述半径R'的球体的表面上的多个等距位置处，以及在具有所述半径R'的所述球体的所述表面上的多个等距位置中的每个位置处获得与来自所述燃料喷射器喷嘴（12）的所述燃料出口（18）的所述流体喷雾的力相对应的值，并由所述值形成出口分布图。

8.根据权利要求5至7中任一项所述的方法，所述方法还包括：

根据与处于所述半径R的所述球体（26）的所述表面的一部分相对应的第一分布图，在与处于所述半径R的所述球体（26）的所述表面相对应的多个第一等距位置处测量来自所述燃料喷射器喷嘴（12）的燃料出口（18）的雾化燃料的羽流的力；

确定所感测的所述羽流的中心（72）；

将所感测的所述羽流的中心（72）与所预期的所述羽流的中心进行比较；

确定所感测的所述羽流的中心（72）和所预期的所述羽流的中心之间的差异，并且如果确定了所感测的所述羽流的中心和所预期的所述羽流的中心之间的差异大于预定阈值，则调节所述第一分布图相对于所述燃料喷射器喷嘴（12）的取向，使得所感测的所述羽流的中心（72）和所预期的所述羽流的中心之间的所述差异小于所述预定阈值。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，调节所述第一分布图相对于所述燃料喷射器喷嘴（12）的角取向，使得所感测的所述羽流的中心（72）和所预期的所述羽流的中心之间的差异小于所述预定阈值。

10.根据权利要求8所述的方法，其中，所述多个第一等距位置互相被隔开第一弧长度，并且所述方法还包括：在与处于所述半径R的所述球体（26）的表面的位置相对应的多个第二等距位置处检测所述流体喷雾，其中，所述多个第二位置互相被隔开第二弧长度，所述第二弧长度小于所述第一弧长度。

11.根据权利要求8所述的方法，其中，所述雾化流体以第一压力被喷雾到所述测试室（14）中，所述方法还包括：将被供应到所述燃料喷射器喷嘴（12）的所述流体的压力调节到与所述第一压力不同的第二压力；以及在与所述球体（26）的表面上的位置相对应的多个位置处检测以所述第二压力被喷雾到所述测试室（14）中的所述雾化流体喷雾。

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