CN215256556U - 一种用于夹气直喷喷嘴流量特性的测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于夹气直喷喷嘴流量特性的测试装置。该测试装置包括测试主体、温度控制系统和数据采集分析系统，其中所述的测试主体包括测试缸体、缸盖、顶盖、密封圈、排放阀、喷嘴适配体、紧固螺栓、活塞、活塞环和回位弹簧。所述的温度控制系统包括进水管、回水管、水温控制器、水温传感器和冷却水箱，通过冷却水循环控制测试缸体温度，所述的数据采集分析系统包括气体压力传感器、气体温度传感器、弹簧位移传感器和数据采集分析仪，通过气体压力传感器、气体温度传感器和位移传感器采集夹气喷嘴喷出后腔体内气体压力、温度和位移数据，用于分析喷嘴的流量特性。

Description

一种用于夹气直喷喷嘴流量特性的测试装置

技术领域

本发明涉及一种用于夹气直喷喷嘴流量特性的测试装置，属于内燃机测试设备。

背景技术

夹气直喷技术是通过压缩空气与燃油在夹气直喷喷嘴内进行预混，随后由夹气直喷喷嘴将油气混合物高速喷入汽缸内，将燃油高速雾化成极细微的液滴并迅速蒸发。一方面大大减少了发动机对于燃油系统的要求，另一方面使得喷雾扩散混合过程更加迅速，实现航空煤油、柴油等重油燃料火花塞点燃燃烧。使传统上只能用压燃燃烧方式的重油实现点燃燃烧方式，在保证了点燃式发动机的燃烧速度及热效率的同时大大减轻了发动机的整机重量，使其完美地适用于小型无人机。

夹气直喷喷嘴的流量特性直接影响燃料喷射效果，对燃料的雾化性能、电控系统多参量匹配标定和发动机性能具有直接影响，所以对夹气直喷喷嘴的流量特性研究是必须的。夹气直喷喷嘴的流量特性包括燃油流量和空气流量两部分，但目前喷嘴流量测试设备只能用来测试燃油流量，无法测出空气流量。因此，需提出一种夹气直喷喷嘴流量特性的测试装置，实现夹气直喷喷嘴燃油流量和空气流量特性的共同测试。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种用于夹气直喷喷嘴流量特性的测试装置。该测试装置包括测试主体、温度控制系统和数据采集分析系统，其中所述的测试主体包括测试缸体、缸盖、顶盖、密封圈、排放阀、喷嘴适配体、紧固螺栓、活塞、活塞环和回位弹簧。所述的温度控制系统包括进水管、回水管、水温控制器、水温传感器和冷却水箱，通过冷却水循环控制测试缸体温度，使得夹气直喷喷嘴喷射后的燃油遇冷快速转化为液态，实现夹气直喷喷嘴喷射的燃油和空气快速分离，同时保证测试结束后测试缸体和缸盖内的气体温度保持在恒定状态；所述的数据采集分析系统包括气体压力传感器、气体温度传感器、弹簧位移传感器和数据采集分析仪，通过气体压力传感器、气体温度传感器和位移传感器采集夹气喷嘴喷出后腔体内气体压力、温度和位移数据，用于分析喷嘴的流量特性。

进一步的，所述顶盖和缸盖为半球形结构，增加安装面积，可同时布置压力、温度传感器、喷嘴适配器和排放阀，而且采用半球形结构更有利于测试完成后燃油排放。

进一步的，所述的测试缸体、缸盖和顶盖中布置有冷却水套，实时调节测试缸体和缸盖温度，实现夹气直喷喷嘴喷射的燃油和空气快速分离，同时保证测试结束后缸体内的气体温度恒定。

进一步的，所述的温度控制系统中进水管处布置水温控制器和水泵，可实时控制进水的流量和温度。

进一步的，所述的测试腔体内装有活塞和活塞环，底部装有位移传感器。活塞环与测试缸体内壁紧密结合，保证活塞上方为密闭空间。测试过程中，活塞上方密闭空间因夹气直喷喷嘴喷射产生压力变化，从而使活塞下行，通过位移传感器采集活塞下行位移，从而得到每个夹气直喷喷嘴测试循环后活塞上方密闭空间体积变化。

进一步的，所述的活塞下面安装回位弹簧，回位弹簧另一侧固定在测试腔体的下端面，保证测试完成后，排放阀打开后，活塞回到初始位置。

进一步的，所述的测试腔体底面布置有排气孔，保证活塞下行时下侧压力保持不变，同时为位移传感器线束的穿孔。

进一步的，所述的数据采集分析系统通过采集喷嘴喷射后密闭腔体内压力、温度和活塞的位移数据，运用热力学知识进行数据分析得到喷嘴的流量特性。

综上所述，本发明提供一种用于夹气直喷喷嘴流量特性的测试装置可同时得到夹气直喷喷嘴中燃油和空气的流量特性，有效解决目前喷嘴流量测试设备只能用来测试燃油流量，无法测出空气流量问题。

以下将结合附图和具体实施方式，对本发明进行详细说明。

附图说明

图1为测试装置总成装配图。

图2为测试装置剖面图。

图中：

1—测试缸体 2—水温控制器 3—水泵 4—进水管 5—冷却水箱

6—水温传感器 7—缸盖 8—回水管 9—数据采集分析仪 10—线束

11—紧固螺栓 12—顶盖 13—气体温度传感器 14—气体压力传感

15—排放阀 16—喷嘴适配体 17—位移传感器 18—排气孔

19—回位弹簧 20—活塞环 21—活塞 22—密封圈。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明：

如图1所示，本实施方式涉及一种用于夹气直喷喷嘴流量特性的测试装置，所述的测试装置包括测试主体、温度控制系统和数据采集分析系统，其中所述的测试主体包括测试缸体1、缸盖7、紧固螺栓11、顶盖12、排放阀15、喷嘴适配体16、回位弹簧19、活塞环20和活塞21、密封圈22。缸盖7和顶盖12通过紧固螺栓11固定在测试缸体1上，缸盖7与顶盖12 、测试缸体1中间均布置密封圈22，保证缸盖7与顶盖12、测试缸体1之间密封无泄漏，缸盖7与顶盖12之间为冷却水套，控制缸盖7温度。活塞21通过活塞环20与测试缸体1内壁紧密结合，保证活塞21上方为密闭空间，回位弹簧19一侧与活塞21相连，另一侧固定在测试缸体1的下端面，保证测试完成后活塞21回到初始位置，测试缸体1底部布置有排气孔18，保证测试过程中活塞21下侧压力保持不变。所述的温度控制系统包括水温控制器2、水泵3、进水管4、回水管8、水温传感器6和冷却水箱5，采用冷却水循环控制测试缸体1和缸盖7的温度，同时保证测试完成后测试缸体1和缸盖7内的气体温度保持在恒定状态。所述的数据采集分析系统包括气体温度传感器13、气体压力传感器14、位移传感器17、线束10和数据采集分析仪9，待测夹气直喷喷嘴的喷射次数和单次喷射时间由发动机的电控系统控制，当夹气直喷喷嘴完成喷射循环后，通过气体温度传感器13、气体压力传感器14和位移传感器17采集夹气喷嘴喷射完成后测试缸体1和缸盖7内的气体压力、温度和位移数据，通过位移数据可计算出总的体积变化，运用热力学知识进行数据分析得到夹气直喷喷嘴中空气的流量特性。

本实施方式的装配过程如下：

参见图1和图2，首先将气体温度传感器13、气体压力传感器14、排放阀15和喷油适配体16通过紧固螺纹11固定在顶盖12上，将进水管4和回水管8固定在测试缸体1和冷却水箱5上，在进水管4上布置水温控制器2和水泵3，水温传感器6安装在冷却水箱5内，将回位弹簧19安装在测试缸体1底部凸台上，活塞环20装配在活塞21的环槽内组成活塞总成，将活塞总成固定在回位弹簧19上，然后将缸盖7和顶盖12通过紧固螺钉11固定在测试缸体1上，将位移传感器17固定在测试缸体1底部，最后将所有传感器线束10连接至数据采集分析仪9，完成夹气直喷喷嘴流量特性的测试装置的装配。

本实施方式的工作流程为： 参见图1和图2，首先对整个装置进行气密性检测，检测完成后将待测夹气直喷喷嘴安装在喷嘴适配体16上，通过发动机电控系统控制待测夹气直喷喷嘴的喷射次数和单次喷射时间，同时打开冷却水对测试缸体1和缸盖7进行冷却，当夹气直喷喷嘴完成设定的喷射循环后，通过调节水温控制器2和水泵3控制测试缸体1和缸盖7内的气体温度在恒定值，当所有传感器采集的数据稳定后，通过数据采集分析仪9采集到气体温度传感器13、气体压力传感器14和位移传感器17的数据，通过位移数据可计算出总的体积变化，运用热力学知识进行数据分析得到夹气直喷喷嘴中空气的流量特性。

Claims (7)

1.一种用于夹气直喷喷嘴流量特性的测试装置，所述的测试装置包括测试主体、温度控制系统和数据采集分析系统，其中所述的测试主体包括测试缸体（1）、缸盖（7）、紧固螺栓（11）、顶盖（12）、排放阀（15）、喷嘴适配体（16）、回位弹簧（19）、活塞环（20）和活塞（21）、密封圈（22），缸盖（7）和顶盖（12）通过紧固螺栓（11）固定在测试缸体（1）上，缸盖（7）与顶盖（12）、测试缸体（1）中间均布置密封圈（22），保证缸盖（7）与顶盖（12）、测试缸体（1）之间密封无泄漏，缸盖（7）与顶盖（12）之间为冷却水套，控制缸盖（7）温度，活塞（21）通过活塞环（20）与测试缸体（1）内壁紧密结合，保证活塞（21）上方为密闭空间，回位弹簧（19）一侧与活塞（21）相连，另一侧固定在测试缸体（1）的下端面，保证测试完成后活塞（21）回到初始位置，测试缸体（1）底部布置有排气孔（18），保证测试过程中活塞（21）下侧压力保持不变，所述的温度控制系统包括水温控制器（2）、水泵（3）、进水管（4）、回水管（8）、水温传感器（6）和冷却水箱（5），采用冷却水循环控制测试缸体（1）和缸盖（7）的温度，同时保证测试完成后测试缸体（1）和缸盖（7）内的气体温度保持在恒定状态，所述的数据采集分析系统包括气体温度传感器（13）、气体压力传感器（14）、位移传感器（17）、线束（10）和数据采集分析仪（9），待测夹气直喷喷嘴的喷射次数和单次喷射时间由发动机的电控系统控制，当夹气直喷喷嘴完成喷射循环后，通过气体温度传感器（13）、气体压力传感器（14）和位移传感器（17）采集夹气喷嘴喷射完成后测试缸体（1）和缸盖（7）内的气体压力、温度和位移数据，通过数据采集分析仪（9）夹气直喷喷嘴中燃油和空气的流量特性。

2.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于：缸盖（7）和顶盖（12），为半球形结构，增加安装面积，可同时布置气体压力传感器（14）、气体温度传感器（13）、喷嘴适配体（16）和排放阀（15），而且采用半球形结构更有利于测试完成后燃油排放。

3.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于：测试缸体（1）、缸盖（7）和顶盖（12）中布置有冷却水套，实时调节测试缸体（1）和缸盖（7）温度，实现夹气直喷喷嘴喷射的燃油和空气快速分离，同时保证测试结束后缸体内的气体温度恒定。

4.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于：在温度控制系统的进水管（4）处布置水温控制器（2）和水泵（3），可实时控制冷却水进水水温和流量。

5.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于：在测试缸体（1）内装有活塞（21）和活塞环（20），底部装有位移传感器（17），可得到每个夹气直喷喷嘴测试循环后活塞（21）的位移变化。

6.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于：在活塞（21）下面装有回位弹簧（19），回位弹簧（19）一侧与活塞（21）相连，另一侧固定在测试缸体（1）的下端面，保证测试完成后，打开排放阀（15），活塞（21）回到初始位置。

7.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于：数据采集分析系统包括气体温度传感器（13）、气体压力传感器（14）、位移传感器（17）、线束（10）和数据采集分析仪（9）通过采集喷嘴喷射后密闭腔体内压力、温度和活塞的位移数据，运用热力学知识进行数据分析得到喷嘴的流量特性。

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