CN208831128U - 一种基于Zeuch压磁法的喷油量电信号采集系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于Zeuch压磁法的喷油量电信号采集系统,包括测量模块,喷油器加压模块以及容腔加压模块,容腔内压力信号由压力传感器捕获。其中,测量模块主体为一端开口的中空圆柱腔体,其开口端端面由内至外依次布置有喷油器、适配压块和上端盖,压力传感器位于主体侧壁并与中空腔体连通;喷油器加压模块中经过滤的燃油一部分由燃油泵加压输送至高压共轨,并由喷油器喷出,另一部分经回油管路返回油箱;容腔加压模块由手动泵将过滤完的燃油泵入测量仪主体,加载初始环境背压。本实用新型提供一套能准确测量喷油速率的测试系统,并加工了喷油速率测量仪,该测量仪可重复性高,体积小,方便携带,并且在使用过程中噪声小、抗震性能良好。
Description
技术领域
本实用新型属于燃油喷雾诊断领域,具体涉及一种基于Zeuch压磁法的喷油量电信号采集系统。
背景技术
喷油速率是优化发动机内部燃烧过程的重要指导参数,同时也作为发动机计算模拟的基本初始条件。目前有很多比较成熟的实验装置来对喷油速率进行测量,蜂窝法利用蜂窝状圆盘收集燃油并测量燃油体积,实验操作层面相对更加方便容易。但此法无法获得喷油速率随时间的实时变化关系,同时圆盘旋转会导致部分燃油燃烧蒸发甚至飞溅散失,从而使得测量误差相对较大。
间接测量技术则是利用不同类型的传感器将实际待测物理量(如质量、压力、位移等)通过传感技术转化成电信号,并由诸如示波器、数据采集卡等信号采集设备捕获,最后再依据传感器原理以及测试参数将电信号还原成原始物理量。间接测量技术具有响应速度快、测量误差小等特点被广泛应用在现代测试技术中。
实用新型内容
鉴于以上所提到的现有喷油速率测量仪中存在的缺陷,本实用新型提供了一种基于Zeuch压磁法原理的喷油速率测量系统,利用压电式传感器将单位时间内喷油量转化成电压信号,间接捕获实际燃油喷射过程中的喷油速率曲线。
本实用新型采用如下技术方案来实现的:
一种基于Zeuch压磁法的喷油量电信号采集系统,包括第一油箱、第一滤清器、电动燃油泵、高压共轨、喷油器、压力表、第一球阀、手动泵、第二滤清器、第二油箱、针阀、第二球阀、压力传感器、示波器以及上位机;其中,
喷油速率测量仪包括喷油器适配压块、测量仪上端盖和测量仪主体,测量仪主体具有一端开口的中空腔体,其开口端端面上由内至外依次设置喷油器适配压块和测量仪上端盖,喷油器设置在喷油器适配压块的中心处,压力传感器设置在测量仪主体侧壁上并与中空腔体连通;
第一油箱的出油口通过第一滤清器连通至电动燃油泵的进油口,电动燃油泵的出油口分为两路,一路连通至第一油箱的回油口,另一路连通至高压共轨的进油口,高压共轨的出油口连通至喷油器的进油口;
第二油箱的出油口依次通过第二滤清器、手动泵、第一球阀和压力表连通至测量仪主体的进油口,测量仪主体的出油口依次通过第二球阀和针阀连通至第二油箱的回油口;
压力传感器的输出端连接至示波器的输入端,示波器的输出端连接至上位机的输入端。
本实用新型进一步的改进在于,第一油箱和第二油箱均呈封闭长方体。
本实用新型进一步的改进在于,第一滤清器采用精滤型柴油滤芯。
本实用新型进一步的改进在于,第二滤清器采用金属滤网型滤芯。
本实用新型进一步的改进在于,电动燃油泵采用三相异步电机驱动。
本实用新型进一步的改进在于,手动泵采用旋转式柱塞手动泵。
本实用新型进一步的改进在于,测量仪上端盖与测量仪主体之间还设置有紫铜垫片和氟橡胶O型圈。
与现有技术相比,本实用新型具有以下有益的技术效果:
本实用新型提供了一套能够准确测量不同工况下燃油喷油速率曲线的测试系统,并设计加工了喷油速率测量仪,该测量仪具有可重复性高,体积小,方便携带等特点,并且在使用过程中噪声小、抗震性能良好。
本实用新型的喷油器部分设计有适配器,可以根据实际待测喷油器结构来设计加工适配器外形尺寸以及密封方式。由于不需要大幅度改变测量仪的主体结构,可以节约成本,并且保证容腔容积不随喷油器改变而变化。
本实用新型的测量系统供油部分(喷油器加压模块以及容腔加压模块)均在油泵入口前加装燃油滤清装置,保证了在进入测量仪前燃油的清洁度,可以防止油嘴堵塞,延长设备使用寿命。
本实用新型测试系统中的管道阀门连接均采用卡套式连接和锥面密封方式,提高管路连接的可靠性,有利于零部件的拆卸与更换。测量仪和管路材料选用316不锈钢,可以适用于弱腐蚀的酸碱性流体。
综上所述,本实用新型提供的一种基于Zeuch压磁法的喷油量电信号采集系统,利用高压共轨将燃油泵入充满同种燃油的密闭容腔,利用燃油不可压缩特性,将燃油的喷油量转化成对应的传感器电压信号。本实用新型响应速度快,测量精度高,可调节范围广。测量仪可以探测的喷油脉宽可由最小1ms根据工况调整至20ms左右,最小喷油量为毫克量级。
附图说明
图1为本实用新型一种基于Zeuch压磁法的喷油量电信号采集系统的结构示意图。
图2为本实用新型喷油速率测量仪装配爆炸图。
附图标记说明:1-第一油箱,2-第一滤清器,3-电动燃油泵,4-高压共轨,5-喷油器,6-喷油器适配压块,7-测量仪上端盖,8-压力表,9-第一球阀,10-手动泵,11-第二滤清器,12-第二油箱,13-针阀,14-第二球阀,15-测量仪主体,16-压力传感器,17-示波器,18-信号发生器,19-上位机。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明。
如图1和图2所示,本实用新型提供的一种基于Zeuch压磁法的喷油量电信号采集系统,用于准确测量在不同工况下的喷油速率曲线。该系统的主要部件包括喷油速率测量仪、喷油器加压模块、容腔加压模块、压力信号采集模块以及泄压保护模块。其中喷油速率测量仪是整套测量系统主体部分,喷油过程由安装在测量仪顶部的喷油器触发,并由传感器将容腔内压力波动传递至压力信号采集模块;喷油器加压模块采用高压共轨电喷系统并配合负反馈调节机制向喷油器供给稳定油压;容腔加压模块由高压柱塞式手动泵与阀门管路构成,用以向测试容腔内供给额定初始压力;泄压保护模块由球阀和高精度针阀构成,可以将容腔内压力信号调整至额定初始压力用于开展重复性实验。
具体来说,本实用新型包括以下部件:第一油箱1、第一滤清器2、电动燃油泵3、高压共轨4、喷油器5、喷油器适配压块6、测量仪上端盖7、压力表8、第一球阀9、手动泵10、第二滤清器11、第二油箱12、针阀13、第二球阀14、测量仪主体15、压力传感器16、示波器17以及上位机19。
本实用新型中第一油箱1和第二油箱12分别为实验流体储备箱,用于向实验系统提供充足稳定的测试燃料,两种油箱由于适用范围相近可以交叉使用。储备箱原则上可以设计成任意形状,为便于稳定放置油箱本实用新型均将其设计成封闭长方体,仅预留两个出油口以及回油口用于燃油回路的构成。由于油箱采取封闭的设计思路,因此辅以相应的加压液化措施可适用于挥发性较强的液体。
本实用新型采用两种不同类型的滤清器,第一滤清器2用于喷油器加压模块,该模块电动燃油泵3需要始终处于工作状态用于维持高压共轨4内稳定的预设油压,燃油较快的循环速率以及喷油器5极小的孔径(0.1mm左右)对第一滤清器2提出了较高的要求,故本实用新型采用精滤型柴油滤芯用于第一滤清器2,该滤芯能保证测量系统在工作过程中喷油嘴不会出现堵塞现象并方便更换。第二滤清器11用于容腔加压模块,该模块由于不需要考虑喷油嘴堵塞的问题,因此可以降低对过滤精度的依赖,同时可以减小供油管路内流体沿程损失,提高泵油效率。本实用新型采用金属滤网型滤芯用于第二滤清器11,该滤清器能过滤掉燃油中大部分杂质,并且可以直接清洗重复利用。
本实用新型分别采用不同原理的油泵对喷油器加压模块和容腔加压模块进行加压操作。电动燃油泵3采用三相异步电机驱动,信号发生器18输出控制信号给电动燃油泵3和高压共轨4,并利用负反馈PID控制策略调整控制参数使共轨内燃油压力稳定在预设压力附近。旋转式柱塞手动泵10用于容腔加压模块,由四根周向均匀分布的旋转杆带动柱塞泵完成泵油过程。旋转杆顺时针旋转为吸油行程,逆时针旋转为加压行程。手动泵泵油速率低,管道内较小的燃油压力波动有利于维持实验过程中容腔内稳定初始压力,防止容腔内较大的环境背压波动影响实验结果。
本实用新型的测量主体部分是喷油速率测量仪,由喷油器适配压块6、测量仪上端盖7以及测量仪主体15组成。其中喷油器适配压块6可以根据实际所测试喷油器的外形尺寸进行设计加工,密封方式为喷油器压片(根据喷油器夹持方式设计加工)结合紫铜垫片与适配压块6构成可靠的端面密封。测量仪主体15上端面加工有环状槽,测量仪上端盖7利用氟橡胶O型圈与测量仪主体15构成可靠的填料密封。为保证密封的可靠性,以上紫铜垫片以及氟橡胶O型圈在使用一段时间之后均需要更换备用件。测量仪主体15底座设计有四个周向分布的通孔,用于固定测量仪装配体在光学平台之上,降低其他系统部件振动对压力曲线的干扰。压力传感器16、压力表8以及第二球阀14均匀安装在测量仪主体15的四个不同方位,避免不同部件之间安装距离太近带来的空间干涉以及压力波动影响。
下面对喷油速率测量仪的工作过程作必要描述:
首先需要根据实际喷油器的外形加工喷油器适配压块6并选择合适的密封方式保证喷油速率测量仪整体的密封性;第二步需要将测量仪各部件适配器6、上端盖7和主体15装配好,并完成附属流体管道系统的连接;第三步启动容腔加压模块,利用旋转柱塞手动泵10将燃油泵入测量仪容腔内加载至设定背压,反复加压泄压几次排空容腔内残余空气;第四步启动喷油器加压模块,利用电动燃油泵3将高压共轨4内压力加载至实验喷油压力;第五步喷油器5接受驱动信号完成喷油过程,压力传感器16捕获到容腔内部压力波动并将压力曲线显示于示波器17。
Claims (7)
1.一种基于Zeuch压磁法的喷油量电信号采集系统,其特征在于,包括第一油箱(1)、第一滤清器(2)、电动燃油泵(3)、高压共轨(4)、喷油器(5)、压力表(8)、第一球阀(9)、手动泵(10)、第二滤清器(11)、第二油箱(12)、针阀(13)、第二球阀(14)、压力传感器(16)、示波器(17)以及上位机(19);其中,
喷油速率测量仪包括喷油器适配压块(6)、测量仪上端盖(7)和测量仪主体(15),测量仪主体(15)具有一端开口的中空腔体,其开口端端面上由内至外依次设置喷油器适配压块(6)和测量仪上端盖(7),喷油器(5)设置在喷油器适配压块(6)的中心处,压力传感器(16)设置在测量仪主体(15)侧壁上并与中空腔体连通;
第一油箱(1)的出油口通过第一滤清器(2)连通至电动燃油泵(3)的进油口,电动燃油泵(3)的出油口分为两路,一路连通至第一油箱(1)的回油口,另一路连通至高压共轨(4)的进油口,高压共轨(4)的出油口连通至喷油器(5)的进油口;
第二油箱(12)的出油口依次通过第二滤清器(11)、手动泵(10)、第一球阀(9)和压力表(8)连通至测量仪主体(15)的进油口,测量仪主体(15)的出油口依次通过第二球阀(14)和针阀(13)连通至第二油箱(12)的回油口;
压力传感器(16)的输出端连接至示波器(17)的输入端,示波器(17)的输出端连接至上位机(19)的输入端。
2.根据权利要求1所述的一种基于Zeuch压磁法的喷油量电信号采集系统,其特征在于,第一油箱(1)和第二油箱(12)均呈封闭长方体。
3.根据权利要求1所述的一种基于Zeuch压磁法的喷油量电信号采集系统,其特征在于,第一滤清器(2)采用精滤型柴油滤芯。
4.根据权利要求1所述的一种基于Zeuch压磁法的喷油量电信号采集系统,其特征在于,第二滤清器(11)采用金属滤网型滤芯。
5.根据权利要求1所述的一种基于Zeuch压磁法的喷油量电信号采集系统,其特征在于,电动燃油泵(3)采用三相异步电机驱动。
6.根据权利要求1所述的一种基于Zeuch压磁法的喷油量电信号采集系统,其特征在于,手动泵(10)采用旋转式柱塞手动泵。
7.根据权利要求1所述的一种基于Zeuch压磁法的喷油量电信号采集系统,其特征在于,测量仪上端盖(7)与测量仪主体(15)之间还设置有紫铜垫片和氟橡胶O型圈。
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