CN203879667U - 一种喷油规律测量系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种喷油规律测量系统，测量系统中，喷油孔与压电传感器对应设置，增加了一个调距装置，用于调节压电传感器与喷油孔之间的距离。本实用新型的方法比较传感器输出信号起止间隔时间与喷油持续期大小，并驱动调距装置调节传感器与喷油孔间的距离，直到两个时间基本相等，且传感器输出波形最平稳时为止，此时传感器所在位置即为最佳流量测量位置。本实用新型能够保证测量在液相流体区进行同时保证测量的稳定性。

Description

一种喷油规律测量系统

技术领域

本实用新型涉及一种喷油规律测量系统。

背景技术

发动机的燃料供给一般是应用燃油喷射的方法以生成细小的油滴群，目的是增加燃油的蒸发气化面积，增大燃烧放热量。这是一个相当复杂的问题。燃油喷雾不仅受到喷油器结构形式(柴油机中应用较多的是多孔喷油器)，喷射压力、针阀升程的影响，还受到气缸内压力、温度、气流运动(包括宏观流动和湍流流动)的影响。燃油进入气缸后的油束生成过程又十分复杂，它包括油束雾化，油滴破碎，油滴碰撞和聚合，油束碰壁以及燃油多种成分的蒸发等；油束的主要部分油滴十分密集，从喷油器出口会形成一个液体核心，它的长度又受到了喷油器结构的影响。

申请号为20110095233的中国专利文件“一种柴油机喷油嘴各孔有效流通截面积测量方法”，涉及通过压电传感器测量喷油孔喷出的喷油压力，并通过喷油压力换算喷油量。

上述专利通过冲量定律和动量守恒计算喷油量。但实际上，喷雾油束从喷油孔喷出后可依次划分为两个区域，即液相流体区和非液相流体区，在液相流体区，喷雾主要表现为液态油束；而在非液相流体区，液态油束逐渐雾化。

只有在液相流体区，测量压力能够较准确的获得与流量的对应关系，在非液相流体区，线性度很差。如何保证测量在液相流体区进行是非常关键的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种喷油规律测量系统，用以保证测量在液相流体区进行同时保证测量的稳定性。

为实现上述目的，本实用新型的方案包括：

一种喷油规律测量系统，包括喷油器(5)、喷油器(5)上设置的喷油孔，与喷油孔对应设置的压电传感器(6)，压电传感器连接测量装置，还设有用于记录所述喷油器(5)喷油时间的计量模块(4)，计量模块(4)连接所述测量装置，用于调节所述喷油孔与压电传感器距离的调距装置。

所述调距装置为驱动所述压电传感器运动的调距装置(9)。

所述测量装置为计算机终端(10)，计算机终端(10)通过采集装置(7)连接所述计量模块(4)和测压模块(8)，所述压电传感器(6)通过所述测压模块(8)连接所述采集装置(7)。

本实用新型在测量系统中，喷油孔与压电传感器对应设置，增加了一个调距装置，用于调节压电传感器与喷油孔之间的距离。

本实用新型：比较传感器输出信号起止间隔时间与喷油持续期大小，并驱动调距装置调节传感器与喷油孔间的距离，直到两个时间基本相等，且传感器输出波形最平稳时为止，此时传感器所在位置即为最佳流量测量位置。

传感器输出信号起止间隔时间为t₀，喷油持续期大小为T；把t₀与T的比值定义为时间数，以字母表示，即：以值即可比较喷油孔处燃油流量与油束任意横截面处流量的大小。当值等于1时，表示该截面处燃油流量与喷油孔处燃油流量相等(考虑到误差因素，可把值放宽至1附近)。此时，测量该截面处油束的流量即可得到喷油孔处的流量。只有在液相流体区才能使油束某截面处的值等于1，此时，喷油孔与该截面之间的油束处于液相区，喷油孔处的流量，无论平均流量还是瞬时流量均等于该截面处的对应流量。而在的非液相流体区内，油束任意截面处的平均流量与喷油孔处的平均流量仍呈比例，但两者的瞬时流量不再有一一对应关系。

理论上，整个液相区的值都等于1，传感器置于其间任意位置均可，但距离喷油孔越近，燃油喷射过于密集，速度也较大，飞溅和相互间碰撞干扰的现象非常明显，会导致传感器输出的信号剧烈震荡，测量结果偏离准确值，因此需要选定传感器输出波形最为稳定的液相区位置。

附图说明

图1是本实用新型一种实施方式的测量系统构成图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步详细的说明。

如图1为本实用新型的一种测量系统。包括：一个通过低压油路D的燃油加压以提供高压燃油的高压油泵1，一个与高压油泵1连接用以存储高压油泵泵出燃油并使油压稳定的蓄压器2；一个连接在蓄压器2的输出油路中用以将蓄压器2内的高压燃油喷射至下游的喷油器5；一个用于承接喷油器5所喷油束并测量油束冲力的压电传感器6(如石英压电传感器)，压电传感器6产生的信号通过放大器8、被放大后的信号进入一个数据采集装置7中；一个位于喷油器5上以测量喷油持续期的计量装置4，该计量装置4连接在数据采集装置7；一个用于调节压电传感器6与喷油孔距离的调距装置9，调距装置9与压电传感器6连接。一个终端装置10，该终端装置连接数据采集装置7，采集、读取并分析处理信号，并进行处理，可以进行图形输出。

调距装置9可以安装在喷油器5上，也可以安装在压电传感器6上。做为一种实施方式，如图1，调距装置9与压电传感器6传动连接，并保持与压电传感器6与喷油孔轴线垂直，内置电机和变速机构，可使压电传感器6缓慢前后移动以细调距离。

喷油孔与压电传感器具有一一对应的关系，可以同时设置多组喷油孔与压电传感器，图1仅画出了一个喷油孔和一个压电传感器。压电传感器可以固定在测量板上，测量板处于喷油孔与压电传感器之间，由测量板直接承受喷出的油雾，避免污染压电传感器，也便于更换压电传感器。

蓄压器2末端还安装有测量输入喷油器燃油压力的测压装置3，该测压装置3连接数据采集装置7，压力值用于测量过程中的参考。

测量方法：

正式测量之前，首先要确定最佳的测量位置。可以由远到近地调节压电传感器与喷油孔距离，也可以由近及远地进行调节。

比如：首先将压电力传感器6置于喷油孔极近处，喷油压力、喷油脉宽、驱动电压电流等保持不变，多次喷射燃油，比较传感器输出信号起止间隔时间与喷油持续期大小，并操纵调距装置9调节传感器与喷油孔间的距离，直到两个时间基本相等，且终端10显示传感器6的输出波形最平稳时为止，此时传感器所在位置即为最佳流量测量位置。

测量开始，高压油泵1启动并泵出高油压的燃油进入蓄压器2中，蓄压器2稳定波动的油压，保证喷油器5中的喷油压力恒定，喷油器5开始喷油，油束冲击压电力传感器6受压面。喷油器5开始喷油起至喷油结束的过程中，测压装置3全程提供瞬时油压信号、测量装置4提供喷油起始信号与喷油持续期信号、压电传感器6提供瞬时冲力的信号、冲击起始信号及冲击持续期信号，这些信号经由数据采集装置7进入终端10中，结合初始参数，可图形化输出喷油器5在对应油压及喷油持续期等条件下的喷油规律曲线。

作为测量的前提条件，最佳观测位置的确定十分重要，直接关系到所测数据的精确度。必须多次喷油，微调距离，直至时间数基本为1，同时传感器输出的波形最为平滑稳定方可。另外，每改变一次喷油压力等初始条件，都要重新确定一次最佳观测位置。

传感器受压面处的瞬时流量的推导。

假设在某段很短时间间隔δt内，冲击传感器表面的燃料质量为δm，瞬时流量为q_v，燃油密度为ρ，油束与传感器表面接触面积为S，油束前端速度为v，油束冲击传感器表面的冲力为F_t，碰撞类型(完全弹性碰撞、非完全弹性碰撞、完全非弹性碰撞)由碰撞系数k(k范围为1～2)决定。

根据有关定理有：

F_tδt＝kδmv

$F_t=k\stackrel{\·}{m}v$

$F_t=\mathrm{k\ρ}{q}_v\frac{q_v}{S}$

得到传感器受压面处油束的瞬时流量：

$q_v=\sqrt{\frac{F_{t}S}{\mathrm{k\ρ}}}$

由质量守恒知，时，喷油孔处的瞬时流量q₀与传感器处油束瞬时流量q_v的关系为：

q₀＝q_v

则可导出喷油孔瞬时流量q₀为：

$q_0=\sqrt{\frac{F_{t}S}{\mathrm{k\ρ}}}$

在其他条件已知的情况下，可由测量瞬时冲力F_t来计算喷油孔处瞬时流量q₀，F_t随时间变化，可以得到同样随时间变化的q₀，即喷油孔喷油规律。

以上给出了具体的实施方式，但本实用新型不局限于所描述的实施方式。本实用新型的基本思路在于上述基本方案，对本领域普通技术人员而言，根据本实用新型的教导，设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本实用新型的保护范围内。

Claims (3)

1.一种喷油规律测量系统，包括喷油器(5)、喷油器(5)上设置的喷油孔，与喷油孔对应设置的压电传感器(6)，压电传感器连接测量装置，其特征在于，还设有用于记录所述喷油器(5)喷油时间的计量模块(4)，计量模块(4)连接所述测量装置，用于调节所述喷油孔与压电传感器距离的调距装置。

2.根据权利要求1所述的一种喷油规律测量系统，其特征在于，所述调距装置为驱动所述压电传感器运动的调距装置(9)。

3.根据权利要求1所述的一种喷油规律测量系统，其特征在于，所述测量装置为计算机终端(10)，计算机终端(10)通过采集装置(7)连接所述计量模块(4)和测压模块(8)，所述压电传感器(6)通过所述测压模块(8)连接所述采集装置(7)。