[发明专利]柴油机喷油规律的测量装置及其测量方法

权利要求书

1.一种柴油机喷油规律测量装置，其特征在于：包括压力容器、喷油器、油泵、光电编码器、高压接头、压力传感器、电荷放大器、DSP数据采集系统、温度传感器、安全阀、进油截止阀、压力表截止阀、压力表、体积调节柱塞、背压截止阀、集油器和数据处理与显示系统；

压力容器为平顶高压圆柱容器，压力容器的顶端镶嵌喷油器，喷油器的一端连接压力容器中空内部，另一端连接油泵，油泵的凸轮轴上连接光电编码器，光电编码器的另一端连接DSP数据采集系统，压力容器的顶端开有三个的通孔，侧壁和底部分别开有一个通孔，压力传感器通过螺纹固定在顶端的一个通孔中，压力传感器的一端通过电荷放大器连接到DSP数据采集系统；所述压力容器的顶端另外的两个通孔连接高压接头，高压接头分别连接安全阀、进油截止阀，所述的安全阀另一端连接集油器，所述的进油截止阀连接进油口；所述的压力容器侧壁和底部上的通孔均连接高压接头，压力容器侧壁的高压接头通过压力表截止阀连接压力表，底部的高压接头通过背压截止阀连接集油器，所述的集油器收集安全阀和背压截止阀放出的燃油；

温度传感器镶嵌于压力容器侧壁上，一端接触压力容器的中空内部，另一端连接DSP数据采集系统，体积调节柱塞同时也安装在压力容器的侧壁上；

所述的DSP数据采集系统将采集到的压力传感器测量的压力信号、温度传感器测量的温度信号、光电编码器测量的油泵的转角信号传送给数据处理与显示系统，数据处理与显示系统对采集得到的压力、温度信号进行平滑处理，根据测量得到的喷油器整个喷油过程中压力容器内的压力、温度信号以及油泵的转角信号，得到整个喷油过程中的喷油规律。

2.根据权利要求1所述的一种柴油机喷油规律测量装置，其特征在于：所述的体积调节柱塞通过调节压力容器的体积改变压力容器对喷油过程的响应特性，使得测量装置能测量不同喷油量的喷油器的喷油规律。

3.一种应用于权利要求1所述的柴油机喷油规律测量装置的测量方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一：组装柴油机喷油规律测量装置，向压力容器内低压充油；

组装柴油机喷油规律测量装置，打开进油截止阀，通过进油口向压力容器进行低压充油，至燃油充满整个压力容器，关闭进油截止阀；

步骤二：释放压力容器中的空气；

启动油泵，燃油通过喷油器喷入压力容器内，通过压力表观测压力容器内的压力，当压力升高，打开进油截止阀，释放部分燃油，持续5～10秒，关闭油泵和进油截止阀；

步骤三：向压力容器中进行高压加油；

启动油泵使得喷油器将燃油喷入到压力容器中，监测压力表的测量显示，使压力容器内部压力高于预先设定的背压值后，关闭油泵；

步骤四：压力容器进行背压调节；

缓慢开启背压截止阀使得压力容器内部燃油释放至集油器中，监测压力表的测量显示，直至压力容器内部压力与设定的背压值相等，关闭背压截止阀；

步骤五：DSP数据采集系统采集压力信号、温度信号、转角信号，并将其传送给数据处理与显示系统；

启动DSP数据采集系统以及数据处理与显示系统，开启油泵，光电编码器测量油泵凸轮轴转角信号，压力传感器测量喷油过程中压力容器的压力信号，温度传感器测量喷油过程中压力容器内的温度信号，DSP数据采集系统采集转角信号、压力信号、温度信号，并将信号传送给数据处理显示系统；

步骤六：根据Soave公式得到喷油过程的喷油规律；

Soave公式如下：

式(1)中：p是压力容器内压力，单位为Pa，R为通用气体常数，T为压力容器内温度，单位为K，V为容器内燃油的摩尔体积，单位为m³/mol，a为两个因子的乘积，即

a＝a_c·a(T，ω)        (2)

式(2)中：a_c为与燃油临界参数有关的常数，a(T，ω)是温度T与偏心因子ω的函数；

a(T，ω)的表达式为：

a^0.5＝1+(0.48+1.574ω-0.17ω²)(1-T^0.5)        (4)

式(3)：P_c为燃油的临界压力；

式(1)中b为燃油临界参数相关常数：

式(5)中，T_c为燃油的临界温度，P_c为燃油的临界压力；

测量喷油规律具体包括以下步骤：

①提取步骤五中采集时刻为n，油泵凸轮轴转角为时的压力p_n、温度T_n；查询所用种类燃油的临界温度T_c、临界压力P_c以及偏心因子ω，把T_c、R、P_c代入式(3)得到a_c，将T_n、ω代入式(4)得到a^0.5，再把a^0.5、a_c代入式(2)得到a；将T_c、P_c代入式(5)得到b；最后把p_n、T_n、a、b代入式(1)，得到压力容器内燃油对应的摩尔体积V_n，根据n时刻压力容器的体积，得到n时刻的压力容器的燃油质量m_n；

②设定测量喷油规律油泵凸轮轴转角的步长角度为Δθ，提取步骤五中采集时刻为n+1，油泵凸轮轴转角为时的压力p_n+1、温度T_n+1，重复步骤①得到n+1时刻的压力容器的燃油质量m_n+1；

③将m_n、m_n+1、Δθ代入式(6)得到n时刻喷油规律；

喷油规律＝(m_n+1-m_n)/Δθ        (6)

即为油泵转角时刻的喷油规律；

④令n＝n+1，重复所述的步骤①～③至喷油结束，完成一次喷油规律的

测量；

步骤七：获得最终的喷油规律；

判断柴油机喷油规律多次测量是否结束，如果测量没有结束，返回步骤四，若测量结束，将多次进行的喷油规律测量的结果进行平均，得到柴油机喷油器最终的喷油规律。