[发明专利]一种喷油嘴内部空穴流动可视化试验装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种背压环境下的柴油机燃油比例放大喷油嘴内部流动可视化试验装置，属于柴油机燃油喷雾领域，可用于柴油机喷油嘴内部流动气液两相流（空穴现象）的试验研究。

背景技术

柴油机具有功率大、经济性能好的特点，在节能与降低二氧化碳排放方面有很好的优势，是所有热力发动机都无法取代的。喷油嘴作为柴油机燃油喷射系统的终端，对燃油雾化质量、油束与燃烧室的配合及喷油持续期的长短都有直接影响，进而还会影响缸内燃烧。燃油喷雾的形成、雾化过程及雾化质量除了受喷雾与其周围空气摩擦的影响外，更受到喷油嘴内部流动湍流和空穴的影响。其中，空穴现象成为把喷油嘴内部流动和喷雾行为联系起来的一种关键因素。所以非常有必要开展喷油嘴内空穴流动研究。

模拟柴油发动机缸内喷雾燃烧的装置（实用新型专利CN200820182889）对一定背压条件下的真实柴油发动机喷油器的喷雾形态开展了相关研究，但使用真实喷油器无法观测到喷油嘴内部的流动情况，也就无法研究一定背压条件下的柴油机喷油嘴内部空穴流动对发动机喷雾的影响。目前，实验室条件下尚未开展过一定背压条件下柴油机燃油比例放大喷油嘴内部流动的可视化试验。同时，现有技术尚无法解决由于燃油喷射雾化和背压燃油接收器的体积限制所带来的背压腔窥视窗口模糊的问题，进而无法继续开展相应的喷嘴内部流动机器喷雾形态的高速摄影的试验研究。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，以更好的研究柴油发动机比例放大喷油嘴内部的空穴流动形态，及空穴现象对喷雾的影响，本发明提供一种可以在一定背压环境下用来观测柴油机比例放大喷油嘴内空穴发展状况的试验装置。

本发明的技术方案是：

一种喷油嘴内部空穴流动可视化试验装置，包括背压系统、气体循环系统、温度控制系统、燃油喷射系统，所述背压系统包括高压氮气、背压腔体、气体流量控制阀门组件、第一压力变送器，所述气体循环系统包括滤清器、气体循环压缩机、耐压气瓶、气体控制阀门、第二压力变送器、电控稳压器，所述温度控制系统包括温度控制单元、换热器，温度控制系统用于保证背压腔体内的温度恒定，所述燃油喷射系统包括比例放大喷油器、比例放大喷油嘴；所述背压腔体、气体流量控制阀门组件、第一压力变送器、滤清器、气体循环压缩机、耐压气瓶、电控稳压器、换热器依次连接，换热器的另一端连接至背压腔体，气体控制阀门和第二压力变送器连接于耐压气瓶和电控稳压器之间，通过第二压力变送器控制气体控制阀门的开度来补充或释放气体，所述温度控制单元与换热器相连接，用于控制换热器内的温度，比例放大喷油器固定设置于背压腔体内上端，比例放大喷油嘴固定设置于比例放大喷油器下端。

作为本发明的进一步改进，所述比例放大喷油嘴采用透明材料。

作为本发明的进一步改进，所述透明材料为丙烯酸。

作为本发明的进一步改进，所述燃油喷射系统使用氮气为燃油喷雾提供喷射压力。

作为本发明的进一步改进，所述气体流量控制阀门组件包括上压力场控制阀门、下压力场控制阀门、气压大小调节阀门，所述上压力场控制阀门和下压力场控制阀门用于控制背压腔体内部压力场上下均匀分布，他们的一端连接至比例放大喷油器，另一端经过第一压力变送器与滤清器相连，所述气压大小调节阀门用于在调试阶段调节气压大小，气压大小调节阀门连接于上压力场控制阀门和下压力场控制阀门之间。

作为本发明的进一步改进，所述气体循环压缩机有两台，采用并联方式连接，用于为整个气体循环回路提供循环动力。

作为本发明的进一步改进，所述可视化试验装置采用安装有微距镜头的高速数码摄影机记录燃油喷射过程中的比例放大喷油嘴内部空穴的产生、发展及溃灭过程，拍摄过程中采用LED冷光源作为拍摄的光源。

本发明的有益效果是：

1、本发明一种喷油嘴内部空穴流动可视化试验装置有效消除了现有技术中由于背压燃油接收器的体积限制而导致的雾化柴油模糊背压接收腔体窥视窗口的问题，从而有利于实验进一步开展；

2、本发明中采用透明比例放大喷油嘴，从而使一定背压条件下柴油机燃油比例放大喷油嘴内部流动的可视化试验成为可能。

附图说明

图1是本发明一种喷油嘴内部空穴流动可视化试验装置的结构图；

图2是本发明中燃油喷射系统的结构示意图；

图3是燃油喷射系统中比例放大透明喷油嘴的结构示意图。