[发明专利]柴油机喷油规律的测量装置及其测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种柴油机喷油规律的测量装置及其测量方法，属于发动机领域。

背景技术

越来越严厉的排放法规对柴油机的NOX以及碳烟排放水平提出了更加严格的要求，而理想的喷油规律能同时减少柴油机NOX以及碳烟排放，是实现燃油系统、燃烧室以及气道结构三者匹配的关键因素之一，是影响发动机燃烧性能以及排放性能的重要因素之一。在柴油机CFD的多维计算中也需要喷油规律来预测发动机的喷雾特性，对发动机的燃烧性能预测影响较大。故准确获得柴油机喷油器的喷油规律对于发动机开发至关重要。

喷油规律的测量中有Bosch长管法，其适合中小型柴油机喷油规律的间接测量法。采用一套长管装置用测量细长管内压力随时间的变化来测量喷油规律的。在Bosch长管法中，长管长度要足够长，且截面保持一定，这样喷油的压力波不受管截面突变和细长管端反射波的影响，保证喷油速率测定精度。由于在测量时不可能实现喷油时刻所对应的实际背压和实验条件苛刻，测量得到的结果也是不太理想。另外还有利用柱塞位移方法来测量喷油规律，其基本原理是向柱塞油缸内喷油，随着喷油的进行，柱塞移动。通过检测柱塞移动的位置变化来反映喷入油缸中的燃油体积。柱塞位移法中采用弹簧模拟背压环境以及复位，弹簧的阻尼特性导致柱塞位移的振荡使得柱塞位移振荡甚至出现负值，故喷油规律出现振荡甚至负值，这种现象在喷油快结束时刻表现得更加明显。在高压共轨中可能出现多次喷射，如果两次喷射间隔较小，柱塞位移法测量的后次喷射结果受到前次喷射振荡影响非常明显，故测量精度下降明显。另外，以柱塞位移法为原理的测量喷油规律的单次喷射测量系统价格昂贵。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种测量柴油机喷油规律的测量装置及其方法，其可以准确简便地测量出柴油机的喷油规律，为发动机开发、性能预测以及性能优化提供必须的参数。

一种柴油机喷油规律测量装置，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，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；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；

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。

一种应用于所述的柴油机喷油规律测量装置的测量方法，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；

步骤二：释放压力容器中的空气；

步骤三：向压力容器中进行高压加油；

步骤四：压力容器进行背压调节；

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；

步骤六：根据Soave公式得到喷油过程的喷油规律；

步骤七：获得喷油规律。

本发明的优点在于：

(1)利用背压截止阀进行背压调节，能够精确控制压力容器内的初始压力，准确地模拟喷油器喷射的环境背压；

(2)消除了柱塞位移法中可能出现的一次喷油过程中前后两次相邻喷射之间的测量干涉，保证了喷油规律测量的精度；