CN112648123A

CN112648123A - 一种压电式单次喷射测量仪

Info

Publication number: CN112648123A
Application number: CN202011521408.5A
Authority: CN
Inventors: 孙树平; 吴小军; 奚星; 徐春龙; 高怡; 顾娇娇; 张子威; 李春晖
Original assignee: China North Engine Research Institute Tianjin
Current assignee: China North Engine Research Institute Tianjin
Priority date: 2020-12-21
Filing date: 2020-12-21
Publication date: 2021-04-13

Abstract

本发明提供了一种压电式单次喷射测量仪，单次喷射测量仪体内部设有腔体，腔体内部安装压电晶体测试模块，压电晶体测试模块通过数据线缆信号连接至数据采集控制模块，单次喷射测量仪体一侧设有泄油道，腔体与泄油道连通，且泄油道内并安装泄油阀，单次喷射测量仪体上方安装喷油器安装台，且腔体通过进油道与喷油器安装台连通，喷油器安装台上方安装压紧螺杆和喷油器安装适配器，喷油器安装适配器上方用于插入待测试喷油器，喷油器安装适配器位于两个压紧螺杆之间，本发明所述的一种压电式单次喷射测量仪，能够更精确测量喷油器喷油规律，无需通过传感器采集试验测试数据，降低测量误差。

Description

一种压电式单次喷射测量仪

技术领域

本发明属于喷油测试设备领域，尤其是涉及一种压电式单次喷射测量仪。

背景技术

目前，主要用弹簧位移传感器式单次喷射测量仪进行喷油器的喷油特性测试，工作原理是：待测燃油的可压缩性忽略不计，当喷油器将燃油喷入密封的燃油腔后，燃油推动并压缩燃油腔中弹簧使其产生位移，通过位移传感器测量弹簧的压缩位移，然后将位移数据转化成电信号，经数据采集系统处理换算成喷油量数据；当喷油器喷油结束后，与燃油腔相连接的泄油阀打开，燃油流出，弹簧回位。弹簧位移传感器式单次喷射测量仪所测得的喷油量误差较大，其误差来源主要由弹簧压缩及回位所造成的误差、以及位移传感器测量弹簧位移时产生的测试误差。其次，由于燃油喷入时压力较高，弹簧的运动惯性大，弹簧的抖动也会使得测试误差增大。此外，弹簧长期工作，会产生疲劳效应，导致测量不准确，需要频繁校准，并使得测量仪器使用寿命缩短。因此，需要提出一种压电式单次喷射测量仪，以此提高喷油特性测试精度及延长仪器使用寿命。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种压电式单次喷射测量仪，以解决现有技术构造复杂且测试精度较低、使用周期较低等问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种压电式单次喷射测量仪，包括压板、压紧螺杆、喷油器安装适配器、喷油器安装台、单次喷射测量仪体、压电晶体测试模块、数据线缆、数据采集控制模块、泄油阀；单次喷射测量仪体内部设有腔体，腔体内部安装压电晶体测试模块，压电晶体测试模块通过数据线缆信号连接至数据采集控制模块，单次喷射测量仪体一侧设有泄油道，腔体与泄油道连通，且泄油道内并安装泄油阀，单次喷射测量仪体上方安装喷油器安装台，且腔体通过进油道与喷油器安装台连通，喷油器安装台上方安装压紧螺杆和喷油器安装适配器，喷油器安装适配器上方用于插入待测试喷油器，喷油器安装适配器位于两个压紧螺杆之间，两个压紧螺杆上方通过压板连接。

进一步的，所述压电晶体测试模块是采用多层厚度方向伸缩变形的压电片在力学上串联构成的压电堆。

进一步的，所述压电晶体测试模块安装在单次喷射测量仪体腔体内部的下端，且与单次喷射测量仪体腔体上部形成燃油腔，燃油腔一侧设有泄油道。

进一步的，所述压电晶体测试模块的变形方向与单次喷射测量仪体的轴线方向平行，压电晶体测试模块与单次喷射测量仪体之间为动密封。

进一步的，所述喷油器安装台与喷油器安装适配器通过螺纹同轴连接，且通过螺纹密封。

进一步的，所述泄油阀通过电控线缆信号连接至数据采集控制模块。

进一步的，所述单次喷射测量仪体水平固定在试验平台上。

进一步的，所述压电晶体测试模块的高度为H，压电晶体测试模块的长度为D，且H的尺寸小于D的尺寸。

相对于现有技术，本发明所述的一种压电式单次喷射测量仪具有以下优势：

(1)本发明所述的一种压电式单次喷射测量仪，测试原理及结构简单，利用压电晶体受力发生应变，从而产生极化现象，形成电流，通过测试电流变化来衡量喷油量的大小，由于压电晶体应变灵敏，位移精度可到0.01um，所以测得喷油规律精度更高。

(2)本发明所述的一种压电式单次喷射测量仪，在测试过程中是利用正压电效应原理直接输出电流信号，无需通过位移传感器进行转化，从而可以避免测试过程中位移传感器所带来的误差，进一步提高了喷油量测试精度。

(3)本发明所述的一种压电式单次喷射测量仪，重复性好，使用寿命更长，测试过程中压电晶体测试模块的正压电效应可逆的，当压电晶体测试模块不受外力时可恢复至原状。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述的一种压电式单次喷射测量仪的半剖示意图。

附图标记说明：

1-压板；2-待测试喷油器；3-压紧螺杆；4-喷油器安装适配器；5-喷油器安装台；6-单次喷射测量仪体；7-燃油腔；8-压电晶体测试模块；9-数据线缆；10-数据采集控制模块；11-进油道；12-泄油阀；13-试验平台；14-电控线缆。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

名词解释：

动密封：压电晶体测试模块与单次喷射测量仪体内壁面之间的缝隙很小，渗入的燃油可以忽略不计，但是不影响压电晶体测试模块发生轴向变形时的上下滑动。

如图1所示，一种压电式单次喷射测量仪包括：压板1、压紧螺杆3、喷油器安装适配器4(用于安装喷油器，因为不同结构的喷油器需要用不同的适配器)、喷油器安装台5、单次喷射测量仪体6、压电晶体测试模块8、数据线缆9、数据采集控制模块10(数据采集控制模块10的型号为M6010)、泄油阀12；单次喷射测量仪体6内部设有腔体(使单次喷射测量仪体6形成箱体结构)，腔体内部安装压电晶体测试模块8，压电晶体测试模块8通过数据线缆9信号连接至数据采集控制模块10，单次喷射测量仪体6一侧设有泄油道，腔体与泄油道连通，且泄油道内并安装泄油阀12，单次喷射测量仪体6上方安装喷油器安装台5，且腔体通过进油道11与喷油器安装台5连通，喷油器安装台5上方安装压紧螺杆3和喷油器安装适配器4，喷油器安装适配器4上方用于插入待测试喷油器2，喷油器安装适配器4位于两个压紧螺杆3之间，两个压紧螺杆3上方通过压板1连接，卸油阀12不通电的时处于常闭状态，当喷油器将高压燃油通过进油道11喷入燃油腔7内后，燃油的重力会使压电晶体测试模块8产生应变，从而产生正压电效应，形成电流信号，通过数据采集控制模块10采集因应变产生的电流信号大小即可得出燃油腔7内的燃油量，当测试完成后，数据采集控制模块10通过所述电控线缆14将测试完成信号传递到泄油阀12，控制泄油阀12打开，将所述燃油腔7内的燃油排出，所述压电晶体测试模块8恢复初始状态，完成一次测试循环，测试原理及结构简单，利用压电晶体受力发生应变，从而产生极化现象，形成电流，通过测试电流变化来衡量喷油量的大小，由于压电晶体应变灵敏，位移精度可到0.01um，所以测得喷油规律精度更高。

所述压电晶体测试模块8是采用多层(增大输出电信号)厚度方向伸缩变形的压电片在力学上串联构成的压电堆；

所述压电晶体测试模块8安装在单次喷射测量仪体6腔体内部的下端，且与单次喷射测量仪体6腔体上部形成燃油腔7，燃油腔7一侧设有泄油道，燃油腔7用于接收高压燃油；

所述压电晶体测试模块8的变形方向与单次喷射测量仪体6的轴线方向平行，压电晶体测试模块8(压电晶体测试模块8受到燃油重力被压缩，产生变形并形成正压电效应，产生电信号)与单次喷射测量仪体6之间为动密封；

所述喷油器安装台5与喷油器安装适配器4通过螺纹同轴连接，且通过螺纹密封(便于拆卸)；

所述泄油阀12通过电控线缆14信号连接至数据采集控制模块10，泄油阀12通过数据采集控制模块10的数据信号控制泄油阀12的开启和关闭；

所述单次喷射测量仪体6水平固定在试验平台13上，便于后续工作的进行；

所述压电晶体测试模块8的高度为H，压电晶体测试模块8的长度为D，且H的尺寸小于D的尺寸，有助于压电晶体测试模块轴向变形量减小，降低压电晶体叠加层数，提高测试精度。

本发明的工作原理：

非工作状态时：泄油阀12关闭(泄油阀12是常闭阀，即没有电信号时靠弹簧压紧关闭，通电后产生电磁力克服弹簧压力打开)，压电晶体测试模块8处于静止原状，工作人员手动安装待测喷油器2至喷油器安装适配器4(通过压板1和压紧螺杆3将待测喷油器2安装在喷油器安装适配器4中)，进油道11和燃油腔7连通。

工作状态时：待测喷油器2将高压燃油通过进油道11喷入燃油腔7中，压电晶体测试模块8受到燃油重力被压缩，产生变形并形成正压电效应，产生电信号，数据采集控制模块10通过数据线缆9采集电信号，并通过分析转化电信号，输出喷油量测试结果；

当数据采集控制模块10输出测试结果后，经过程序分析将泄油阀12的控制信号通过电控线缆反馈到泄油阀12，从而控制泄油阀12开启，燃油腔7中的燃油排出，压电晶体测试模块8逐渐恢复原状，等待下次测试工作。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种压电式单次喷射测量仪，其特征在于：包括压板(1)、压紧螺杆(3)、喷油器安装适配器(4)、喷油器安装台(5)、单次喷射测量仪体(6)、压电晶体测试模块(8)、数据线缆(9)、数据采集控制模块(10)、泄油阀(12)；单次喷射测量仪体(6)内部设有腔体，腔体内部安装压电晶体测试模块(8)，压电晶体测试模块(8)通过数据线缆(9)信号连接至数据采集控制模块(10)，单次喷射测量仪体(6)一侧设有泄油道，腔体与泄油道连通，且泄油道内并安装泄油阀(12)，单次喷射测量仪体(6)上方安装喷油器安装台(5)，且腔体通过进油道(11)与喷油器安装台(5)连通，喷油器安装台(5)上方安装压紧螺杆(3)和喷油器安装适配器(4)，喷油器安装适配器(4)上方用于插入待测试喷油器(2)，喷油器安装适配器(4)位于两个压紧螺杆(3)之间，两个压紧螺杆(3)上方通过压板(1)连接。

2.根据权利要求1所述的一种压电式单次喷射测量仪，其特征在于：所述压电晶体测试模块(8)是采用多层厚度方向伸缩变形的压电片在力学上串联构成的压电堆。

3.根据权利要求1所述的一种压电式单次喷射测量仪，其特征在于：所述压电晶体测试模块(8)安装在单次喷射测量仪体(6)腔体内部的下端，且与单次喷射测量仪体(6)腔体上部形成燃油腔(7)，燃油腔(7)一侧设有泄油道。

4.根据权利要求2所述的一种压电式单次喷射测量仪，其特征在于：所述压电晶体测试模块(8)的变形方向与单次喷射测量仪体(6)的轴线方向平行，压电晶体测试模块(8)与单次喷射测量仪体(6)之间为动密封。

5.根据权利要求1所述的一种压电式单次喷射测量仪，其特征在于：所述喷油器安装台(5)与喷油器安装适配器(4)通过螺纹同轴连接，且通过螺纹密封。

6.根据权利要求4所述的一种压电式单次喷射测量仪，其特征在于：所述泄油阀(12)通过电控线缆(14)信号连接至数据采集控制模块(10)。

7.根据权利要求1所述的一种压电式单次喷射测量仪，其特征在于：所述单次喷射测量仪体(6)水平固定在试验平台(13)上。

8.根据权利要求1所述的一种压电式单次喷射测量仪，其特征在于：所述压电晶体测试模块(8)的高度为H，压电晶体测试模块(8)的长度为D，且H的尺寸小于D的尺寸。