本發(fā)明涉及的是一種測試發(fā)動機噴油器噴油規(guī)律的測量裝置及測量方法。
背景技術(shù):
燃油噴射,是發(fā)動機研制中的一個重要課題。噴油量及噴油規(guī)律直接影響到發(fā)動機的整體性能。合適的燃油噴射規(guī)律可以改善發(fā)動機的動力性、經(jīng)濟性和可靠性,延長發(fā)動機的壽命,降低排放污染物等。
目前,發(fā)動機噴油器噴油規(guī)律測量方法有很多,蜂窩法、動量法、位移法、長管法和容積法等測量方法。
有效的噴油規(guī)律測量方法能夠檢驗噴油器的工作性能,同時也是發(fā)動機噴油策略控制研究的重要環(huán)節(jié)。
容積法原理:當(dāng)噴油器向充滿燃油且容積為v的密閉容器內(nèi)噴入燃油時,令隨時間變化的噴油量為δv,相應(yīng)的密閉容器內(nèi)部的壓力升高δp,根據(jù)液體壓縮性系數(shù)定義有:
式中,k是燃油的壓縮性系數(shù),把上式改寫成對時間的變化率(即為噴油規(guī)律)的形式:
由此可見,當(dāng)向一個固定容積密封并且充滿燃油的容器內(nèi)噴射燃油,噴油規(guī)律與容器內(nèi)部的壓力變化成正比例關(guān)系。
依照這個方法,通過壓力傳感器采集密閉容器內(nèi)壓力隨時間變化的數(shù)據(jù),經(jīng)計算,可以得到其噴油規(guī)律。此方法問題在于,以上公式中k的值比較難確定,從而影響測量結(jié)果。
位移法原理:燃油噴入有能上下移動活塞的測量缸體,活塞下方安裝有一個位移傳感器來檢測噴油瞬間活塞產(chǎn)生的位移量。通過計算位移瞬時變化量,得到噴油規(guī)律曲線和噴油量。此方法問題在于測量結(jié)果受活塞震動影響較大,造成噴油規(guī)律曲線失真。
容積法應(yīng)用中,當(dāng)k值估算不準確時,影響噴油量的測量值和噴油規(guī)律瞬時值,但是對于噴油規(guī)律的趨勢及噴油規(guī)律曲線形狀的測量是比較準確的;位移法對噴油規(guī)律曲線測量有問題,但是對噴油量的測量相對較準,不受壓縮性系數(shù)k值影響。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠更準確的測量噴油規(guī)律曲線和噴油量的復(fù)合式噴油器噴油規(guī)律測量裝置。本發(fā)明的目的還在于提供一種基于復(fù)合式噴油器噴油規(guī)律測量裝置的測量方法。
本發(fā)明的復(fù)合式噴油器噴油規(guī)律測量裝置:包括測量儀主體和由控制器、數(shù)據(jù)采集卡及計算機組成的電控系統(tǒng),在測量儀主體上設(shè)置定容積室和活塞室,噴油器通過噴油器適配器固定在定容積室上,噴油嘴安裝在定容積室內(nèi)部,定容積室上還按裝有壓力傳感器和溫度傳感器,定容積室出油管路上安裝有定容積室排油電磁閥,定容積室排油電磁閥連接到活塞室的活塞上腔,活塞室的上腔的出油管路安裝有活塞室排油電磁閥,活塞室排油電磁閥出口接集油盒,活塞下腔聯(lián)通穩(wěn)壓氣源,活塞室下腔連接位移傳感器,壓力傳感器、溫度傳感器和位移傳感器戀連接數(shù)據(jù)采集卡,控制器連接定容積室排油電磁閥、活塞室排油電磁閥和噴油器,數(shù)據(jù)采集卡和控制器連接計算機。
本發(fā)明的復(fù)合式噴油器噴油規(guī)律測量裝置還可以包括:在壓力傳感器與數(shù)據(jù)采集卡之間設(shè)置電荷放大器。
基于復(fù)合式噴油器噴油規(guī)律測量裝置的測量方法為:
關(guān)閉定容積室排油電磁閥,通過控制器控制噴油器向定容積室內(nèi)噴油,將壓力傳感器測量的壓力信號和溫度傳感器測量的溫度信號傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集卡、再傳輸給計算機,用于供噴油規(guī)律的計算分析;
開啟定容積室排油電磁閥,使定容積室內(nèi)部壓力下降至于氣源壓力相同,部分燃油從定容積室排入活塞室上腔,活塞向下運動,通過數(shù)據(jù)采集卡采集位移傳感器檢測的的活塞的位移信號并傳送數(shù)據(jù)到計算機,用于供噴油量計算分析;
關(guān)閉定容積室排油電磁閥,準備下一次噴油測試;
根據(jù)液體壓縮性公式計算出噴油規(guī)律,并根據(jù)活塞位移計算出噴油量,并對噴油規(guī)律進行矯正。
本發(fā)明提出了一種測試發(fā)動機噴油器噴油規(guī)律的測量裝置及方法,是測試及診斷噴油器性能的重要工具,為噴油器設(shè)計及噴油策略控制開發(fā)提供支撐,是發(fā)動機研發(fā)過程中十分重要的設(shè)備。
本發(fā)明是一種采用容積法和位移法相結(jié)合的新型測試方法。測量裝置包括定容積室、活塞室、噴油器適配器、定容積室排油電磁閥、活塞室排油電磁閥、壓力傳感器、溫度傳感器、位移傳感器等。噴油器通過噴油器適配器固定在定容積室上,噴油嘴在定容積室內(nèi)部,該定容積室上還按裝了壓力傳感器和溫度傳感器;定容積室出油管路上安裝排油電磁閥,連接到活塞室的活塞上腔;活塞室的上腔的出油管路也安裝有一個電磁閥,可將燃油排至集油盒,活塞下腔聯(lián)通穩(wěn)壓氣源,位移傳感器安裝在活塞室下腔。所述的測量裝置還配備一套電控系統(tǒng),包括控制器、數(shù)據(jù)采集卡和計算機。
本發(fā)明同時應(yīng)用了容積法和位移法,依靠容積法獲得了噴油規(guī)律曲線,依靠位移法獲得準確的循環(huán)噴油質(zhì)量從而對噴油規(guī)律進行修正,由此更準確的獲得噴油器的噴油規(guī)律。
本發(fā)明的工作原理及過程為:
使用時需首先按檢查各傳感器、電磁閥等是否正確安裝。向測量裝置的定容積室內(nèi)通過噴油器適配器的噴油器接口注滿燃油。安裝噴油器,用噴油器壓板將噴油器固定在噴油器適配器上。通過控制器控制噴油器進行一次噴油,然后開啟定容積室排油閥,重復(fù)噴油及排油過程若干次,使定容積室內(nèi)部的空氣全部排到活塞室的活塞上腔室?;钊一钊虑皇医油ǚ€(wěn)壓氣源,建立一定壓力。開啟活塞室排油閥,直至有油排出,關(guān)閉活塞室排油電磁閥,完成系統(tǒng)排氣環(huán)節(jié)。將穩(wěn)壓氣源調(diào)節(jié)至需要壓力,作為噴油器噴油測試的背壓。開啟定容積室排油閥,使定容積室也達到所需背壓,準備工作完成。
測量裝置工作時,關(guān)閉定容積室排油電磁閥,通過控制器控制噴油器向定容積室內(nèi)噴油,同時將壓力傳感器感受到的壓力信號(壓力傳感器的電荷信號需要配合電荷放大器將信號放大)和溫度傳感器感受到的溫度信號傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集卡,再傳輸給計算機,進行顯示存儲。采集到的數(shù)據(jù)供噴油規(guī)律的計算分析。
開啟定容積室排油電磁閥,使定容積室內(nèi)部壓力下降至于氣源壓力相同,部分燃油從定容積室排入活塞室上腔,活塞向下運動,通過數(shù)據(jù)采集卡采集位移傳感器感受到的活塞的位移信號,并傳送數(shù)據(jù)到計算機,進行顯示和存儲。采集到的數(shù)據(jù)供噴油量計算分析。
關(guān)閉定容積室排油電磁閥,準備下一次噴油測試。
當(dāng)活塞室上腔燃油較多時,開啟活塞室排油電磁閥將多余的燃油排走后關(guān)閉。
根據(jù)液體壓縮性公式計算出噴油規(guī)律,并根據(jù)活塞位移計算出噴油量,并對噴油規(guī)律進行矯正。
本發(fā)明所具有的效果是:結(jié)合了常用噴油測試方法的容積法和位移法的新方法。能夠更準確的測量噴油規(guī)律曲線和噴油量。
附圖說明
圖1是本發(fā)明的復(fù)合式噴油器噴油規(guī)律測量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖舉例對本發(fā)明進行詳細闡述。
本發(fā)明的復(fù)合式噴油器噴油規(guī)律的測量裝置主要包括:測量儀主體1及安裝在測量儀主體上的溫度傳感器5、壓力傳感器6、噴油器適配器7、噴油器8、定容積室排油電磁閥13、活塞室排油電磁閥14、位移傳感器21等。測量儀主體還包括定容積室2、穩(wěn)壓氣源接口3、活塞4、活塞室等,活塞式由于活塞阻隔分為活塞室上腔11、活塞室下腔12。噴油器是通過噴油器適配器7和噴油器壓板9固定在定容積室上,噴油嘴朝向定容積室內(nèi)部;定容積室出油管路上安裝排油電磁閥,連接到活塞室的活塞室上腔;活塞室上腔的出油管路也安裝有一個排油電磁閥,通過排油管19聯(lián)通至集油盒17;活塞室下腔聯(lián)通穩(wěn)壓氣源,位移傳感器安裝在活塞室下腔,可測量活塞位移量。所述的測量裝置還配備一套電控系統(tǒng),包括控制器15、數(shù)據(jù)采集卡16和計算機18。此外還有電荷放大器10、高壓油管20等。
本發(fā)明的裝置要求定容積室為固定容積的密閉剛性容器,該容器的容積需要通過所需要的測量噴油量的量程來計算確定。工作時內(nèi)部裝滿燃油,當(dāng)噴油器、壓力傳感器、溫度傳感器都安裝好后,定容積室排油閥也關(guān)閉,此時內(nèi)部燃油體積固定。要求當(dāng)噴油器向定容積室內(nèi)噴射燃油時,各安裝接口和電磁閥不會泄露。
定容積室安裝壓力傳感器和溫度傳感器,壓力傳感器用于采集噴油過程中定容積室內(nèi)部的壓力變化。溫度傳感器用于測量噴油瞬間的溫度,用于記錄和噴油規(guī)律計算的補償。
活塞室活塞下腔接通穩(wěn)壓氣源,為實驗提供背景壓力,也能為排油階段為活塞提供上升作用力。
本發(fā)明工作時,噴油器向定容腔室內(nèi)部進行一次噴射,定容腔室壓力升高。通過采集卡采集此階段的壓力變化信號,傳送至電腦并保存。
定容積室排油電磁閥開啟,使一部分油排至活塞室。活塞室下腔由于接通穩(wěn)壓氣源,壓力保持設(shè)定值,活塞會向下移動一段距離,使定容腔室內(nèi)部壓力下降至設(shè)定值,與氣源壓力相同?;钊覂?nèi)由于壓力保持不變,活塞向下移動,通過位移傳感器記錄位移變化量,并由采集卡采集到電腦并保存。一次測量結(jié)束,準備下一次噴射測量。
數(shù)據(jù)處理:壓力傳感器測得的噴油過程中定容積室內(nèi)壓力數(shù)據(jù),根據(jù)容積法原理,瞬時噴油量為:
則:循環(huán)噴油量
在通過計算活塞室內(nèi)一次噴油后的活塞位移s,則計算出實際循環(huán)噴油量為m:
m=a·s·ρ
其中a為活塞橫截面,ρ為燃油密度。計算出噴油質(zhì)量。
故有
所以能求出k的值,由此對之間計算的噴油規(guī)律進行修正,計算出k值,從而得到瞬時噴油量mi,得到最終的噴油規(guī)律和噴油量數(shù)據(jù)。
本發(fā)明同時應(yīng)用了容積法和位移法,依靠容積法獲得了噴油規(guī)律曲線,依靠位移法獲得準確的循環(huán)噴油質(zhì)量從而對噴油規(guī)律進行修正,由此更準確的獲得噴油器的噴油規(guī)律。
以上描述僅為本發(fā)明的實例以及對所運用技術(shù)原理的說明,但本領(lǐng)域技術(shù)人員會理解,可以在不脫離本發(fā)明范圍的前提下做出各種變動以適應(yīng)不同的情況。因此,本發(fā)明不局限于公開的具體實施方案,而是包括落在所附權(quán)利要求范圍內(nèi)的所有實施方案。