一種柴油機(jī)透明噴嘴內(nèi)空穴流動(dòng)可視化試驗(yàn)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于柴油機(jī)燃油噴霧領(lǐng)域，尤其是一種柴油機(jī)真實(shí)尺寸透明噴嘴內(nèi)空穴流動(dòng)可視化試驗(yàn)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]面對(duì)全球性的能源和環(huán)境問題，當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)各種新概念燃燒方式的提出以及各種替代燃料的出現(xiàn)等都對(duì)燃油噴射系統(tǒng)的性能提出了更高要求。高噴油壓力和小噴孔直徑的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)使得開展噴嘴內(nèi)部空穴兩相流動(dòng)特性及其對(duì)噴霧混合過程影響的研究也俞發(fā)重要。因此，近年來發(fā)動(dòng)機(jī)燃油噴射系統(tǒng)，尤其是柴油機(jī)噴嘴內(nèi)的空穴兩相流動(dòng)引起越來越多學(xué)者的關(guān)注。但由于真實(shí)尺寸柴油機(jī)噴嘴內(nèi)空穴流動(dòng)的復(fù)雜性，空穴現(xiàn)象的特性，尤其是針閥運(yùn)動(dòng)過程對(duì)孔內(nèi)空穴流動(dòng)瞬態(tài)特性的影響尚不清楚，而原型尺寸噴油器內(nèi)空穴流動(dòng)的可視化試驗(yàn)研究更是處于初步探索階段。
[0003]要想更深地了解柴油機(jī)噴油器噴嘴內(nèi)空穴流動(dòng)隨針閥運(yùn)動(dòng)的瞬態(tài)流動(dòng)特性和流動(dòng)結(jié)構(gòu)，就必須先弄清楚流動(dòng)過程中氣泡倒吸，氣泡擴(kuò)散和線空穴等特殊現(xiàn)象的機(jī)理，這就需要對(duì)真實(shí)尺寸噴嘴內(nèi)空穴流動(dòng)進(jìn)行相關(guān)的試驗(yàn)研究。由于柴油機(jī)噴油器一般工作于高壓高溫環(huán)境下，而噴油器的尺寸微小，噴孔直徑為0.1-0.2mm數(shù)量級(jí)，這大大加劇了可視化試驗(yàn)的困難程度。而且完整透明噴油器尚無成熟技術(shù)可以加工生產(chǎn)。目前，實(shí)驗(yàn)室條件下尚未開展過高壓、一定背壓和溫度環(huán)境下柴油機(jī)真實(shí)尺寸透明噴嘴內(nèi)空穴流動(dòng)特性的可視化試驗(yàn)。本發(fā)明裝置創(chuàng)新性地采用透明噴嘴頭部替代原配噴油器頭部(噴嘴密封面以下)，又自行設(shè)計(jì)的背壓系統(tǒng)、氣體循環(huán)系統(tǒng)、溫度系統(tǒng)等，既保留了噴油器的主要特征尺寸又使得開展柴油機(jī)真實(shí)尺寸噴嘴內(nèi)空穴流動(dòng)可視化試驗(yàn)成為可能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中柴油機(jī)真實(shí)尺寸噴嘴內(nèi)空穴流動(dòng)特性研究裝置存在的不足，本發(fā)明提出一種可實(shí)現(xiàn)高壓條件下，一定背壓和溫度環(huán)境下，柴油機(jī)真實(shí)尺寸透明噴嘴內(nèi)空穴流動(dòng)可視化試驗(yàn)裝置。本發(fā)明是通過以下技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的的。
[0005]—種柴油機(jī)透明噴嘴內(nèi)空穴流動(dòng)可視化試驗(yàn)裝置，包括燃油供給系統(tǒng)、噴射系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)、背壓系統(tǒng)和氣體循環(huán)系統(tǒng)；所述燃油供給系統(tǒng)包括油箱、第一過濾器、高壓油栗、共軌管；所述噴射系統(tǒng)包括噴油器；所述溫度控制系統(tǒng)包括控制面板中的溫度控制單元、第一換熱器和第二換熱器；所述背壓系統(tǒng)包括定容彈、氣體流量控制閥門組件；所述氣體循環(huán)系統(tǒng)包括氣體循環(huán)壓縮機(jī)、耐壓氣瓶、氣體控制閥門、第二壓力變送器；
所述油箱與共軌管通過第I回油管路相連，油箱與定容彈通過第II回油管路相連；所述控制面板、油箱、第一過濾器、第一換熱器、高壓油栗、共軌管、定容彈依次連接；所述耐壓氣瓶通過管路與氣體循環(huán)壓縮機(jī)的進(jìn)口連接，氣體循環(huán)壓縮機(jī)出口通過氣體流量控制閥門組件與定容彈連接；
所述定容彈內(nèi)設(shè)有若干個(gè)第二換熱器；所述定容彈內(nèi)上端設(shè)有噴油器，所述噴油器下端裝載有透明噴嘴頭部；
所述耐壓氣瓶上設(shè)有氣體控制閥門和第二壓力變送器；
所述第一換熱器、第二換熱器、均與控制面板中的溫度控制單元電性連接；其中，第一換熱器用于控制進(jìn)入共軌管的高壓燃油的溫度，第二換熱器用于控制定容彈內(nèi)的溫度，模擬一定的背壓環(huán)境。
[0006]所述氣體控制閥門和第二壓力變送器均與控制面板電性連接，根據(jù)第二壓力變送器數(shù)值反饋，控制面板控制氣體控制閥門的開度來補(bǔ)充或釋放氣體。
[0007]所述裝置還包括第三壓力變送器和第四壓力變送器，所述第三壓力變送器設(shè)于共軌管和定容彈之間，所述第四壓力變送器設(shè)置于定容彈上端。
[0008]其中，第三壓力變送器用于檢測(cè)燃油進(jìn)入定容彈時(shí)的壓力；第四壓力變送器用于監(jiān)測(cè)定容彈內(nèi)的壓力值；
所述耐壓氣瓶與氣體循環(huán)壓縮機(jī)之間設(shè)有第三過濾器，所述氣體循環(huán)壓縮機(jī)與氣體流量控制閥門組件之間還設(shè)有第二過濾器，在所述第二過濾器和氣體流量控制閥門組件設(shè)有第一壓力變送器。其中，第三過濾器，完成氮?dú)獾拇譃V；第二過濾器，完成氮?dú)獾木珵V；第一壓力變送器，用于監(jiān)測(cè)與傳遞進(jìn)入定容彈的高壓氮?dú)鈮毫χ怠?br>[0009]所述第一壓力變送器、第三壓力變送器和第四壓力變送器均與控制面板電性連接，用于壓力監(jiān)測(cè)與傳遞。
[0010]所述透明噴嘴頭部和噴油器由夾具固定連接；所述噴油器的頭部被金剛石磨砂片沿噴嘴密封面以下磨掉，再匹配上真實(shí)尺寸透明噴嘴頭部，替代噴油器原配頭部。
[0011]所述透明噴嘴頭部采用的透明材料為聚碳酸酯，所述透明噴嘴頭部為單噴孔、兩噴孔或多噴孔。
[0012]所述氣體循環(huán)壓縮機(jī)為兩臺(tái)或多臺(tái)，氣體循環(huán)壓縮機(jī)之間采用并聯(lián)方式連接； 所述氣體流量控制閥門組件包括氣壓大小調(diào)節(jié)閥門、下壓力場(chǎng)控制閥門和上壓力場(chǎng)控制閥門，所述上壓力場(chǎng)控制閥門和下壓力場(chǎng)控制閥門用于控制定容彈內(nèi)部壓力場(chǎng)均勻分布；所述氣壓大小調(diào)節(jié)閥門連接于上壓力場(chǎng)控制閥門和下壓力場(chǎng)控制閥門之間，用于在調(diào)試階段調(diào)節(jié)氣壓大小。
[0013]所述若干個(gè)第二換熱器均勻分布于定容彈內(nèi)部，用于控制定容彈內(nèi)部溫度場(chǎng)均勻分布ο
[0014]本發(fā)明所述裝置配合高頻閃光燈，同步控制器，外觸發(fā)ECU控制單元和帶長工作距離顯微鏡頭的高速相機(jī)記錄燃油噴射過程中透明噴嘴頭部內(nèi)的空穴兩相流動(dòng)特性。
【附圖說明】
[0015]圖1是一種柴油機(jī)真實(shí)尺寸透明噴嘴內(nèi)空穴流動(dòng)可視化試驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是燃油噴射系統(tǒng)中帶透明噴嘴頭部的噴油器和用于固定的夾具的示意圖。
[0016]附圖標(biāo)記說明如下:1、控制面板；2、油箱；3、第一過濾器；4、第一換熱器；5、高壓油栗；6、定容彈；7、噴油器；8、排氣閥；9、第二換熱器；10、氣壓大小調(diào)節(jié)閥門；11、下壓力場(chǎng)控制閥門；12、上壓力場(chǎng)控制閥門；13、第一壓力變送器；14、第二過濾器；15、氣體循環(huán)壓縮機(jī)；16、第三過濾器；17、耐壓氣瓶；18、氣體控制閥門；19、第二壓力變送器；20、第三壓力變送器；21、第四壓力變送器；22、共軌管；23、透明噴嘴頭部；24夾具。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖以及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于此。
[0018]本發(fā)明一種柴油機(jī)真實(shí)尺寸透明噴嘴內(nèi)空穴流動(dòng)可視化試驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，包括燃油供給系統(tǒng)、噴射系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)、背壓系統(tǒng)和氣體循環(huán)系統(tǒng)。燃油供給系統(tǒng)包括油箱、第一過濾器、高壓油栗、共軌管；噴射系統(tǒng)包括噴油器；溫度控制系統(tǒng)包括控制面板中的溫度控制單元、第一換熱器和第二換熱器；所述背壓系統(tǒng)包括定容彈、氣體流量控制閥門組件；氣體循環(huán)系統(tǒng)包括氣體循環(huán)壓縮機(jī)、耐壓氣瓶、氣體控制閥門、第二壓力變送器，使用氮?dú)鉃槎ㄈ輳椞峁毫?；共軌?2與油箱2通過第I回油管路相連，定容彈6與油箱2通過第II回油管路相連?？刂泼姘?、油箱2、第一過濾器3、第一換熱器4、高壓油栗5、共軌管22、第三壓力變送器20、定容彈6依次連接，第一換熱器4與控制面板1中的溫度控制單元相連接，用于控制進(jìn)入共軌管22的高壓燃油的溫度。第二換熱器9內(nèi)置于定容彈6內(nèi)，另一端與控制面板1中的溫度控制單元相連接，用于控制定容彈內(nèi)的溫度，模擬一定的背壓環(huán)境。氣體控制閥門18和第二壓力變送器19連接于耐壓氣瓶(17)和控制面板1之間，通過第二壓力變送器19控制氣體控制閥門18的開度來補(bǔ)充或釋放氣體。裝載有透明噴嘴頭部23的噴油器固定設(shè)置于定容彈6內(nèi)上端，透明噴嘴頭部23由專門設(shè)計(jì)的夾具24連接于噴油器7下端。第三過濾器16安裝在氣體循環(huán)壓縮機(jī)1和耐壓氣瓶17之間，即安裝在氣體循環(huán)壓縮機(jī)15的上游側(cè)，完成氮?dú)獾拇譃V；第二過濾器14安裝在氣體循環(huán)壓縮機(jī)15的下游側(cè)，完成氮?dú)獾木珵V。第一壓力變送器13連接于上壓力場(chǎng)控制閥門12和下壓力場(chǎng)控制閥門11的上游，用于監(jiān)測(cè)與傳遞進(jìn)入定容彈6的高壓氮?dú)鈮毫χ怠?br>[0019]采用金剛石磨砂片將噴油器7沿噴嘴密封面以下部分磨掉，再匹配上采用聚碳酸酯材料自行加工的真實(shí)尺寸透明噴嘴頭部23。透明噴嘴頭部通過自行設(shè)計(jì)的夾具24與噴油器固定連接，可承受高達(dá)lOOObar的高壓不泄漏油。噴油器7安裝于定容彈6上端。
[0020]第二換熱器9是由均布于定容彈6內(nèi)部的多