可實(shí)現(xiàn)多工況下噴嘴內(nèi)部流動(dòng)瞬態(tài)測(cè)量的試驗(yàn)裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種可同步實(shí)現(xiàn)噴嘴內(nèi)部流動(dòng)影響因素瞬態(tài)測(cè)量的試驗(yàn)裝置及方法，該實(shí)驗(yàn)裝置包括壓力控制系統(tǒng)、信號(hào)測(cè)試系統(tǒng)及油路系統(tǒng)；壓力控制系統(tǒng)包括高壓氣泵、油氣混合瓶、擾流器、壓力軌道、第一電磁軌壓控制閥、第二電磁軌壓控制閥、壓力補(bǔ)給閥、帶壓力控制裝置的背壓腔體；信號(hào)測(cè)試系統(tǒng)包括五個(gè)壓力傳感器，兩個(gè)流量傳感器，信號(hào)控制終端、CCD高速數(shù)碼攝像機(jī)及計(jì)算機(jī)；油路系統(tǒng)包括高壓油管、帶比例放大噴油嘴的噴油器、輸油泵。該試驗(yàn)裝置可以同時(shí)開(kāi)展噴射壓力，噴嘴出口壓力，噴油嘴結(jié)構(gòu)及管內(nèi)流動(dòng)狀態(tài)對(duì)柴油機(jī)噴嘴內(nèi)部空化流動(dòng)影響的試驗(yàn)研究，實(shí)現(xiàn)了在同一試驗(yàn)臺(tái)上同步開(kāi)展多工況下柴油機(jī)噴嘴內(nèi)部空穴流動(dòng)影響因素的瞬態(tài)測(cè)量。
【專利說(shuō)明】可實(shí)現(xiàn)多工況下噴嘴內(nèi)部流動(dòng)瞬態(tài)測(cè)量的試驗(yàn)裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及燃油噴射過(guò)程的流量控制領(lǐng)域，特指一種可以同時(shí)探究噴射壓力，噴嘴出口壓力，噴油嘴結(jié)構(gòu)及管內(nèi)流動(dòng)狀態(tài)等因素對(duì)柴油機(jī)噴嘴內(nèi)部空化流動(dòng)影響的試驗(yàn)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]國(guó)內(nèi)外近年來(lái)的大量研究表明，柴油機(jī)的霧化過(guò)程受噴嘴內(nèi)部流動(dòng)特性的影響顯著。且柴油機(jī)的燃燒特性、排放及發(fā)動(dòng)機(jī)性能直接受噴油器的噴霧特性的控制，而柴油機(jī)的性能及排放在很大程度上受噴霧貫穿距離、噴霧形狀、油滴尺寸分布及其蒸發(fā)等噴霧特性的影響。現(xiàn)代柴油機(jī)為了提高柴油機(jī)的噴射壓力，從而獲得更好的霧化效果，廣泛采用高壓共軌燃油噴射技術(shù)，噴射壓力可以達(dá)到2000bar，噴射速度超過(guò)300m/s，噴嘴直徑小于
0.1mm，在這樣的條件下，柴油機(jī)噴嘴內(nèi)極易形成空化作用，因此研究柴油機(jī)噴油嘴內(nèi)部的空化流動(dòng)就具有非常重要的研究意義。影響空化流動(dòng)的主要因素有噴油嘴的幾何機(jī)構(gòu)、工作液體的性質(zhì)及流動(dòng)狀態(tài)、噴射壓力及背壓的變化等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了更好地研究柴油機(jī)噴油嘴內(nèi)部的空化流動(dòng)，本發(fā)明提供了可以在同一試驗(yàn)臺(tái)上同步開(kāi)展多工況下柴油機(jī)噴嘴內(nèi)部空穴流動(dòng)影響因素瞬態(tài)測(cè)量的試驗(yàn)裝置。
[0004]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
可同步實(shí)現(xiàn)噴嘴內(nèi)部流動(dòng)影響因素瞬態(tài)測(cè)量的試驗(yàn)裝置，包括壓力控制系統(tǒng)、信號(hào)測(cè)試系統(tǒng)及油路系統(tǒng)；所述壓力控制系統(tǒng)包括高壓氣泵、油氣混合瓶、擾流器、壓力軌道、第一電磁軌壓控制閥、第二電磁軌壓控制閥、壓力補(bǔ)給閥、帶壓力控制裝置的背壓腔體；所述信號(hào)測(cè)試系統(tǒng)包括五個(gè)壓力傳感器，兩個(gè)流量傳感器，信號(hào)控制終端、CCD高速數(shù)碼攝像機(jī)及計(jì)算機(jī)；所述油路系統(tǒng)包括高壓油管、帶比例放大噴油嘴的噴油器、輸油泵；
高壓氣泵、油氣混合瓶、擾流器、壓力軌道依次通過(guò)油路連接，壓力軌道的末端裝有壓力補(bǔ)給閥，壓力軌道上設(shè)置有第一電磁油壓控制閥和第二電磁油壓控制閥，壓力軌道上兩電磁油壓控制閥門后各連接兩條油路，每條油路上裝有壓力傳感器和流量傳感器，油路下端通過(guò)帶比例放大噴油嘴的噴油器與帶壓力控制裝置的背壓腔體相連通，帶壓力控制裝置的背壓腔體上端接有壓力傳感器；第一電磁油壓控制閥和第二電磁油壓控制閥通過(guò)信號(hào)控制終端連接到計(jì)算機(jī)，CCD高速數(shù)碼攝相機(jī)、所有的壓力和流量傳感器的信號(hào)輸出端與信號(hào)控制終端相連接。
[0005]進(jìn)一步，通過(guò)控制第一電磁軌壓控制閥和第二電磁軌壓控制閥分別控制位于其后方的油路的噴射壓力大小。
[0006]進(jìn)一步，通過(guò)擾流器調(diào)整整個(gè)油路的管內(nèi)流動(dòng)狀態(tài)。
[0007]進(jìn)一步，通過(guò)觀測(cè)油路中裝載的壓力傳感器來(lái)觀測(cè)噴射壓力變化，進(jìn)而通過(guò)壓力補(bǔ)給閥實(shí)現(xiàn)噴射壓力的穩(wěn)定。[0008]可以同步實(shí)現(xiàn)噴嘴內(nèi)部流動(dòng)影響因素瞬態(tài)測(cè)量的試驗(yàn)方法，包括以下情況:
A、開(kāi)展噴射壓力對(duì)噴嘴內(nèi)部空化流動(dòng)影響的試驗(yàn)研究時(shí)，通過(guò)加載相同結(jié)構(gòu)的噴嘴，使得兩條油路末端的背壓腔保持相同的背壓，關(guān)閉擾流器，通過(guò)調(diào)整電磁油壓調(diào)節(jié)閥來(lái)調(diào)節(jié)兩條油路的噴射壓力，使噴射壓力按照一定的規(guī)律變化，進(jìn)而通過(guò)壓力和流量傳感器來(lái)獲得不同噴射壓力對(duì)噴嘴內(nèi)部空化流動(dòng)影響的試驗(yàn)研究；
B、開(kāi)展噴嘴內(nèi)部結(jié)構(gòu)對(duì)噴嘴內(nèi)部空化流動(dòng)影響的試驗(yàn)研究時(shí)，通過(guò)加載不同結(jié)構(gòu)的噴嘴，通過(guò)背壓壓力調(diào)節(jié)裝置，使兩條油路末端的背壓腔體內(nèi)壓力保持恒定，再通過(guò)調(diào)整電磁油壓調(diào)節(jié)閥來(lái)使得兩條油路的噴射壓力保持相同，關(guān)閉擾流器，進(jìn)而通過(guò)壓力和流量傳感器來(lái)獲得不同噴嘴結(jié)構(gòu)對(duì)噴嘴內(nèi)部空化流動(dòng)影響的試驗(yàn)研究；
C、開(kāi)展背壓對(duì)噴嘴內(nèi)部空化流動(dòng)影響的試驗(yàn)研究時(shí)，通過(guò)加載相同結(jié)構(gòu)的噴嘴，通過(guò)調(diào)整電磁油壓調(diào)節(jié)閥來(lái)調(diào)節(jié)兩條油路的噴射壓力，使兩油路的噴射壓力相同，關(guān)閉擾流器，通過(guò)背壓腔附帶的壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)調(diào)節(jié)兩油路末端背壓腔內(nèi)部的壓力大小按一定規(guī)律變化，進(jìn)而通過(guò)壓力和流量傳感器來(lái)獲得不同背壓對(duì)噴嘴內(nèi)部空化流動(dòng)影響的試驗(yàn)研究。
[0009]D、開(kāi)展管內(nèi)流動(dòng)狀態(tài)對(duì)噴嘴內(nèi)部空化流動(dòng)影響的試驗(yàn)研究時(shí)，通過(guò)加載相同結(jié)構(gòu)的噴嘴，通過(guò)調(diào)整電磁油壓調(diào)節(jié)閥來(lái)調(diào)節(jié)兩條油路的噴射壓力，使兩油路的噴射壓力相同，通過(guò)背壓腔附帶的壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)調(diào)節(jié)兩油路末端背壓腔內(nèi)部的壓力相同，開(kāi)啟擾流器，通過(guò)壓力和流量傳感器來(lái)獲得管內(nèi)流動(dòng)狀態(tài)對(duì)噴嘴內(nèi)部空化流動(dòng)影響的試驗(yàn)研究。
[0010]本發(fā)明的有益效果是:
本發(fā)明可以同時(shí)開(kāi)展噴射壓力、噴嘴出口壓力、噴油嘴結(jié)構(gòu)及管內(nèi)流動(dòng)狀態(tài)對(duì)柴油機(jī)噴嘴內(nèi)部空化流動(dòng)影響的試驗(yàn)研究，實(shí)現(xiàn)了在同一試驗(yàn)臺(tái)上同步開(kāi)展多工況下柴油機(jī)噴嘴內(nèi)部空穴流動(dòng)影響因素的瞬態(tài)測(cè)量。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1是本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)多工況下噴嘴內(nèi)部流動(dòng)瞬態(tài)測(cè)量的試驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖中:1、第一電磁油壓控制閥，2、第二電磁油壓控制閥，3、壓力軌道，4、輸油泵，5、帶壓力控制裝置的背壓腔體，6、帶比例放大噴油嘴的噴油器，7、壓力補(bǔ)給閥，8、高壓氣泵，
9、油氣混合瓶，10、擾流器，11、壓力傳感器，12、流量傳感器，13、信號(hào)控制終端，14、計(jì)算機(jī)，15、CXD高速數(shù)碼攝像機(jī)。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合本附圖對(duì)發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明
本發(fā)明一種可以實(shí)現(xiàn)多工況下柴油機(jī)噴嘴內(nèi)部流動(dòng)瞬態(tài)測(cè)量的試驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)如圖1所示，圖中，P代表壓力變送單元，V代表流量變送單元，粗實(shí)線代表油路。該實(shí)驗(yàn)裝置包括壓力控制系統(tǒng)、信號(hào)測(cè)試系統(tǒng)及油路系統(tǒng)。壓力控制系統(tǒng)包括高壓氣泵、油氣混合瓶、擾流器、壓力軌道、電磁軌壓控制閥(左右共兩個(gè))、壓力補(bǔ)給閥、帶壓力控制裝置的背壓腔體等；信號(hào)測(cè)試系統(tǒng)包括圖示中壓力變送單元五個(gè)，流量變送單元兩個(gè)，信號(hào)控制終端、CXD高速數(shù)碼攝像機(jī)及電腦等部件；油路系統(tǒng)包括高壓油管、帶比例放大噴油嘴的噴油器，輸油泵。高壓氣泵、油氣混合瓶、擾流器、壓力軌道依次連接，壓力軌道的末端裝有壓力補(bǔ)給閥，右側(cè)分別裝有兩個(gè)電磁油壓控制閥。壓力軌道上兩電磁油壓控制閥門后各連接兩個(gè)油路。兩油路各裝有壓力和流量變送單元兩套，下接帶壓力控制裝置的背壓腔體，背壓腔體上端接有壓力變送單元。圖中兩個(gè)電磁油壓控制閥通過(guò)信號(hào)終端連接電腦控制，CCD高速數(shù)碼攝相機(jī)、所有的壓力和流量變送單元信號(hào)輸出端與信號(hào)控制單元相連接。
[0014]本試驗(yàn)臺(tái)主要是為了方便開(kāi)展噴射壓力，背壓，工作介質(zhì)的流動(dòng)狀態(tài)及噴油嘴的內(nèi)部結(jié)構(gòu)對(duì)對(duì)噴嘴內(nèi)部空化流動(dòng)的對(duì)比試驗(yàn)研究,具體操作如下:
(I)開(kāi)展噴射壓力對(duì)噴嘴內(nèi)部空化流動(dòng)影響的試驗(yàn)研究時(shí)，可以通過(guò)加載相同結(jié)構(gòu)的噴嘴，使得兩個(gè)油路末端的背壓腔保持相同的背壓，關(guān)閉擾流器，通過(guò)調(diào)整電磁軌壓調(diào)節(jié)閥來(lái)調(diào)節(jié)兩個(gè)油路的噴射壓力，使噴射壓力按照一定的規(guī)律變化，進(jìn)而通過(guò)壓力和流量傳感單元來(lái)獲得不同噴射壓力對(duì)噴嘴內(nèi)部空化流動(dòng)影響的試驗(yàn)研究。
[0015](2)開(kāi)展噴嘴內(nèi)部結(jié)構(gòu)對(duì)噴嘴內(nèi)部空化流動(dòng)影響的試驗(yàn)研究時(shí)，可以通過(guò)加載不同結(jié)構(gòu)(長(zhǎng)徑比、噴孔錐角、噴孔數(shù)目等)的噴嘴，通過(guò)背壓壓力調(diào)節(jié)裝置使兩個(gè)油路末端的背壓腔體內(nèi)壓力保持恒定，再通過(guò)調(diào)整電磁軌壓調(diào)節(jié)閥來(lái)使得兩個(gè)油路的噴射壓力保持相同，關(guān)閉擾流器，進(jìn)而通過(guò)壓力和流量傳感單元來(lái)獲得不同噴嘴結(jié)構(gòu)對(duì)噴嘴內(nèi)部空化流動(dòng)影響的試驗(yàn)研究。
[0016](3)開(kāi)展背壓對(duì)噴嘴內(nèi)部空化流動(dòng)影響的試驗(yàn)研究時(shí)，可以通過(guò)加載相同結(jié)構(gòu)的噴嘴，通過(guò)調(diào)整電磁軌壓調(diào)節(jié)閥來(lái)調(diào)節(jié)兩個(gè)油路的噴射壓力，使兩油路的噴射壓力相同，關(guān)閉擾流器，通過(guò)背壓腔附帶的壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)調(diào)節(jié)兩油路末端背壓腔內(nèi)部的壓力大小按一定規(guī)律變化，進(jìn)而通過(guò)壓力和流量傳感單元來(lái)獲得不同背壓對(duì)噴嘴內(nèi)部空化流動(dòng)影響的試驗(yàn)研究。
[0017](4)開(kāi)展管內(nèi)流動(dòng)狀態(tài)(不同的Re數(shù))對(duì)噴嘴內(nèi)部空化流動(dòng)影響的試驗(yàn)研究時(shí)，可以通過(guò)加載相同結(jié)構(gòu)的噴嘴，通過(guò)調(diào)整電磁軌壓調(diào)節(jié)閥來(lái)調(diào)節(jié)兩個(gè)油路的噴射壓力，使兩油路的噴射壓力相同，通過(guò)背壓腔附帶的壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)調(diào)節(jié)兩油路末端背壓腔內(nèi)部的壓力相同，開(kāi)啟擾流器，通過(guò)進(jìn)而通過(guò)壓力和流量傳感單元來(lái)獲得管內(nèi)流動(dòng)狀態(tài)(不同的Re數(shù))對(duì)噴嘴內(nèi)部空化流動(dòng)影響的試驗(yàn)研究。
[0018]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.可同步實(shí)現(xiàn)噴嘴內(nèi)部流動(dòng)影響因素瞬態(tài)測(cè)量的試驗(yàn)裝置，其特征在于:包括壓力控制系統(tǒng)、信號(hào)測(cè)試系統(tǒng)及油路系統(tǒng)；所述壓力控制系統(tǒng)包括高壓氣泵(8)、油氣混合瓶(9)、擾流器(10)、壓力軌道(3)、第一電磁軌壓控制閥(I)、第二電磁軌壓控制閥(2)、壓力補(bǔ)給閥(7)、帶壓力控制裝置的背壓腔體(5);所述信號(hào)測(cè)試系統(tǒng)包括五個(gè)壓力傳感器(11)，兩個(gè)流量傳感器(12)，信號(hào)控制終端(13)、(XD高速數(shù)碼攝像機(jī)(15)及計(jì)算機(jī)(14);所述油路系統(tǒng)包括高壓油管、帶比例放大噴油嘴的噴油器(6)、輸油泵(4)； 高壓氣泵(8)、油氣混合瓶(9)、擾流器(10)、壓力軌道(3)依次通過(guò)油路連接，壓力軌道(3 )的末端裝有壓力補(bǔ)給閥(7 )，壓力軌道(3 )上設(shè)置有第一電磁油壓控制閥(I)和第二電磁油壓控制閥(2)，壓力軌道上兩電磁油壓控制閥門后各連接兩條油路，每條油路上裝有壓力傳感器和流量傳感器，油路下端通過(guò)帶比例放大噴油嘴的噴油器(6)與帶壓力控制裝置的背壓腔體(5)相連通，帶壓力控制裝置的背壓腔體(5)上端接有壓力傳感器；第一電磁油壓控制閥(I)和第二電磁油壓控制閥(2)通過(guò)信號(hào)控制終端(13)連接到計(jì)算機(jī)(14)，CCD高速數(shù)碼攝相機(jī)(15)、所有的壓力和流量傳感器的信號(hào)輸出端與信號(hào)控制終端(13)相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可實(shí)現(xiàn)同步實(shí)現(xiàn)噴嘴內(nèi)部流動(dòng)影響因素瞬態(tài)測(cè)量的試驗(yàn)裝置，其特征在于:通過(guò)控制第一電磁軌壓控制閥(I)和第二電磁軌壓控制閥(2 )分別控制位于其后方油路的噴射壓力大小。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可實(shí)現(xiàn)同步實(shí)現(xiàn)噴嘴內(nèi)部流動(dòng)影響因素瞬態(tài)測(cè)量的試驗(yàn)裝置，其特征在于:通過(guò)擾流器(10)調(diào)整整個(gè)油路的管內(nèi)流動(dòng)狀態(tài)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可實(shí)現(xiàn)同步實(shí)現(xiàn)噴嘴內(nèi)部流動(dòng)影響因素瞬態(tài)測(cè)量的試驗(yàn)裝置，其特征在于:通過(guò)觀測(cè)油路中裝載的壓力傳感器來(lái)觀測(cè)噴射壓力變化，進(jìn)而通過(guò)壓力補(bǔ)給閥(7)實(shí)現(xiàn)噴射壓力的穩(wěn)定。
5.可以同步實(shí)現(xiàn)噴嘴內(nèi)部流動(dòng)影響因素瞬態(tài)測(cè)量的試驗(yàn)方法，包括以下情況: A、開(kāi)展噴射壓力對(duì)噴嘴內(nèi)部空化流動(dòng)影響的試驗(yàn)研究時(shí)，通過(guò)加載相同結(jié)構(gòu)的噴嘴，使得兩條油路末端的背壓腔保持相同的背壓，關(guān)閉擾流器，通過(guò)調(diào)整電磁油壓調(diào)節(jié)閥來(lái)調(diào)節(jié)兩條油路的噴射壓力，使噴射壓力按照一定的規(guī)律變化，進(jìn)而通過(guò)壓力和流量傳感器來(lái)獲得不同噴射壓力對(duì)噴嘴內(nèi)部空化流動(dòng)影響的試驗(yàn)研究； B、開(kāi)展噴嘴內(nèi)部結(jié)構(gòu)對(duì)噴嘴內(nèi)部空化流動(dòng)影響的試驗(yàn)研究時(shí)，通過(guò)加載不同結(jié)構(gòu)的噴嘴，通過(guò)背壓壓力調(diào)節(jié)裝置，使兩條油路末端的背壓腔體內(nèi)壓力保持恒定，再通過(guò)調(diào)整電磁油壓調(diào)節(jié)閥來(lái)使得兩條油路的噴射壓力保持相同，關(guān)閉擾流器，進(jìn)而通過(guò)壓力和流量傳感器來(lái)獲得不同噴嘴結(jié)構(gòu)對(duì)噴嘴內(nèi)部空化流動(dòng)影響的試驗(yàn)研究； C、開(kāi)展背壓對(duì)噴嘴內(nèi)部空化流動(dòng)影響的試驗(yàn)研究時(shí)，通過(guò)加載相同結(jié)構(gòu)的噴嘴，通過(guò)調(diào)整電磁油壓調(diào)節(jié)閥來(lái)調(diào)節(jié)兩條油路的噴射壓力，使兩油路的噴射壓力相同，關(guān)閉擾流器，通過(guò)背壓腔附帶的壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)調(diào)節(jié)兩油路末端背壓腔內(nèi)部的壓力大小按一定規(guī)律變化，進(jìn)而通過(guò)壓力和流量傳感器來(lái)獲得不同背壓對(duì)噴嘴內(nèi)部空化流動(dòng)影響的試驗(yàn)研究； D、開(kāi)展管內(nèi)流動(dòng)狀態(tài)對(duì)噴嘴內(nèi)部空化流動(dòng)影響的試驗(yàn)研究時(shí)，通過(guò)加載相同結(jié)構(gòu)的噴嘴，通過(guò)調(diào)整電磁油壓調(diào)節(jié)閥來(lái)調(diào)節(jié)兩條油路的噴射壓力，使兩油路的噴射壓力相同，通過(guò)背壓腔附帶的壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)調(diào)節(jié)兩油路末端背壓腔內(nèi)部的壓力相同，開(kāi)啟擾流器，通過(guò)壓力和流量傳感器來(lái)獲得管內(nèi)流動(dòng)狀態(tài)對(duì)噴嘴內(nèi)部空化流動(dòng)影響的試驗(yàn)研究。
【文檔編號(hào)】G01M13/00GK103471833SQ201310416904
【公開(kāi)日】2013年12月25日 申請(qǐng)日期:2013年9月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月13日
【發(fā)明者】邵壯, 何志霞, 張亮, 郭根苗, 楊亦 申請(qǐng)人:江蘇大學(xué)