可實現(xiàn)多工況下噴嘴內(nèi)部流動瞬態(tài)測量的試驗裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種可同步實現(xiàn)噴嘴內(nèi)部流動影響因素瞬態(tài)測量的試驗裝置及方法，該實驗裝置包括壓力控制系統(tǒng)、信號測試系統(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、壓力補給閥、帶壓力控制裝置的背壓腔體；信號測試系統(tǒng)包括五個壓力傳感器，兩個流量傳感器，信號控制終端、CCD高速數(shù)碼攝像機及計算機；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。該試驗裝置可以同時開展噴射壓力，噴嘴出口壓力，噴油嘴結(jié)構(gòu)及管內(nèi)流動狀態(tài)對柴油機噴嘴內(nèi)部空化流動影響的試驗研究，實現(xiàn)了在同一試驗臺上同步開展多工況下柴油機噴嘴內(nèi)部空穴流動影響因素的瞬態(tài)測量。
【專利說明】可實現(xiàn)多工況下噴嘴內(nèi)部流動瞬態(tài)測量的試驗裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及燃油噴射過程的流量控制領(lǐng)域，特指一種可以同時探究噴射壓力，噴嘴出口壓力，噴油嘴結(jié)構(gòu)及管內(nèi)流動狀態(tài)等因素對柴油機噴嘴內(nèi)部空化流動影響的試驗裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]國內(nèi)外近年來的大量研究表明，柴油機的霧化過程受噴嘴內(nèi)部流動特性的影響顯著。且柴油機的燃燒特性、排放及發(fā)動機性能直接受噴油器的噴霧特性的控制，而柴油機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?，F(xiàn)代柴油機為了提高柴油機的噴射壓力，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)，噴射壓力可以達到2000bar，噴射速度超過300m/s，噴嘴直徑小于
0.1mm，在這樣的條件下，柴油機噴嘴內(nèi)極易形成空化作用，因此研究柴油機噴油嘴內(nèi)部的空化流動就具有非常重要的研究意義。影響空化流動的主要因素有噴油嘴的幾何機構(gòu)、工作液體的性質(zhì)及流動狀態(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噴油嘴內(nèi)部的空化流動，本發(fā)明提供了可以在同一試驗臺上同步開展多工況下柴油機噴嘴內(nèi)部空穴流動影響因素瞬態(tài)測量的試驗裝置。
[0004]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
可同步實現(xiàn)噴嘴內(nèi)部流動影響因素瞬態(tài)測量的試驗裝置，包括壓力控制系統(tǒng)、信號測試系統(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、壓力補給閥、帶壓力控制裝置的背壓腔體；所述信號測試系統(tǒng)包括五個壓力傳感器，兩個流量傳感器，信號控制終端、CCD高速數(shù)碼攝像機及計算機；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、壓力軌道依次通過油路連接，壓力軌道的末端裝有壓力補給閥，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信號控制終端連接到計算機，CCD高速數(shù)碼攝相機、所有的壓力和流量傳感器的信號輸出端與信號控制終端相連接。
[0005]進一步，通過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]進一步，通過擾流器調(diào)整整個油路的管內(nèi)流動狀態(tài)。
[0007]進一步，通過觀測油路中裝載的壓力傳感器來觀測噴射壓力變化，進而通過壓力補給閥實現(xiàn)噴射壓力的穩(wěn)定。[0008]可以同步實現(xiàn)噴嘴內(nèi)部流動影響因素瞬態(tài)測量的試驗方法，包括以下情況:
A、開展噴射壓力對噴嘴內(nèi)部空化流動影響的試驗研究時，通過加載相同結(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，通過調(diào)整電磁油壓調(diào)節(jié)閥來調(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，進而通過壓力和流量傳感器來獲得不同噴射壓力對噴嘴內(nèi)部空化流動影響的試驗研究；
B、開展噴嘴內(nèi)部結(jié)構(gòu)對噴嘴內(nèi)部空化流動影響的試驗研究時，通過加載不同結(jié)構(gòu)的噴嘴，通過背壓壓力調(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，再通過調(diào)整電磁油壓調(diào)節(jié)閥來使得兩條油路的噴射壓力保持相同，關(guān)閉擾流器，進而通過壓力和流量傳感器來獲得不同噴嘴結(jié)構(gòu)對噴嘴內(nèi)部空化流動影響的試驗研究；
C、開展背壓對噴嘴內(nèi)部空化流動影響的試驗研究時，通過加載相同結(jié)構(gòu)的噴嘴，通過調(diào)整電磁油壓調(diào)節(jié)閥來調(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，進而通過壓力和流量傳感器來獲得不同背壓對噴嘴內(nèi)部空化流動影響的試驗研究。
[0009]D、開展管內(nèi)流動狀態(tài)對噴嘴內(nèi)部空化流動影響的試驗研究時，通過加載相同結(jié)構(gòu)的噴嘴，通過調(diào)整電磁油壓調(diào)節(jié)閥來調(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，開啟擾流器，通過壓力和流量傳感器來獲得管內(nèi)流動狀態(tài)對噴嘴內(nèi)部空化流動影響的試驗研究。
[0010]本發(fā)明的有益效果是:
本發(fā)明可以同時開展噴射壓力、噴嘴出口壓力、噴油嘴結(jié)構(gòu)及管內(nèi)流動狀態(tài)對柴油機噴嘴內(nèi)部空化流動影響的試驗研究，實現(xiàn)了在同一試驗臺上同步開展多工況下柴油機噴嘴內(nèi)部空穴流動影響因素的瞬態(tài)測量。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是本發(fā)明可實現(xiàn)多工況下噴嘴內(nèi)部流動瞬態(tài)測量的試驗裝置結(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、信號控制終端，14、計算機，15、CXD高速數(shù)碼攝像機。
【具體實施方式】
[0013]下面結(jié)合本附圖對發(fā)明做進一步詳細說明
本發(fā)明一種可以實現(xiàn)多工況下柴油機噴嘴內(nèi)部流動瞬態(tài)測量的試驗裝置的結(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，粗實線代表油路。該實驗裝置包括壓力控制系統(tǒng)、信號測試系統(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)、壓力補給閥、帶壓力控制裝置的背壓腔體等；信號測試系統(tǒng)包括圖示中壓力變送單元五個，流量變送單元兩個，信號控制終端、CXD高速數(shù)碼攝像機及電腦等部件；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給閥，右側(cè)分別裝有兩個電磁油壓控制閥。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。圖中兩個電磁油壓控制閥通過信號終端連接電腦控制，CCD高速數(shù)碼攝相機、所有的壓力和流量變送單元信號輸出端與信號控制單元相連接。
[0014]本試驗臺主要是為了方便開展噴射壓力，背壓，工作介質(zhì)的流動狀態(tài)及噴油嘴的內(nèi)部結(jié)構(gòu)對對噴嘴內(nèi)部空化流動的對比試驗研究,具體操作如下:
(I)開展噴射壓力對噴嘴內(nèi)部空化流動影響的試驗研究時，可以通過加載相同結(jié)構(gòu)的噴嘴，使得兩個油路末端的背壓腔保持相同的背壓，關(guān)閉擾流器，通過調(diào)整電磁軌壓調(diào)節(jié)閥來調(diào)節(jié)兩個油路的噴射壓力，使噴射壓力按照一定的規(guī)律變化，進而通過壓力和流量傳感單元來獲得不同噴射壓力對噴嘴內(nèi)部空化流動影響的試驗研究。
[0015](2)開展噴嘴內(nèi)部結(jié)構(gòu)對噴嘴內(nèi)部空化流動影響的試驗研究時，可以通過加載不同結(jié)構(gòu)(長徑比、噴孔錐角、噴孔數(shù)目等)的噴嘴，通過背壓壓力調(diào)節(jié)裝置使兩個油路末端的背壓腔體內(nèi)壓力保持恒定，再通過調(diào)整電磁軌壓調(diào)節(jié)閥來使得兩個油路的噴射壓力保持相同，關(guān)閉擾流器，進而通過壓力和流量傳感單元來獲得不同噴嘴結(jié)構(gòu)對噴嘴內(nèi)部空化流動影響的試驗研究。
[0016](3)開展背壓對噴嘴內(nèi)部空化流動影響的試驗研究時，可以通過加載相同結(jié)構(gòu)的噴嘴，通過調(diào)整電磁軌壓調(diào)節(jié)閥來調(diào)節(jié)兩個油路的噴射壓力，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，進而通過壓力和流量傳感單元來獲得不同背壓對噴嘴內(nèi)部空化流動影響的試驗研究。
[0017](4)開展管內(nèi)流動狀態(tài)(不同的Re數(shù))對噴嘴內(nèi)部空化流動影響的試驗研究時，可以通過加載相同結(jié)構(gòu)的噴嘴，通過調(diào)整電磁軌壓調(diào)節(jié)閥來調(diào)節(jié)兩個油路的噴射壓力，使兩油路的噴射壓力相同，通過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，開啟擾流器，通過進而通過壓力和流量傳感單元來獲得管內(nèi)流動狀態(tài)(不同的Re數(shù))對噴嘴內(nèi)部空化流動影響的試驗研究。
[0018]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，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、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.可同步實現(xiàn)噴嘴內(nèi)部流動影響因素瞬態(tài)測量的試驗裝置，其特征在于:包括壓力控制系統(tǒng)、信號測試系統(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)、壓力補給閥(7)、帶壓力控制裝置的背壓腔體(5);所述信號測試系統(tǒng)包括五個壓力傳感器(11)，兩個流量傳感器(12)，信號控制終端(13)、(XD高速數(shù)碼攝像機(15)及計算機(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)依次通過油路連接，壓力軌道(3 )的末端裝有壓力補給閥(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)通過信號控制終端(13)連接到計算機(14)，CCD高速數(shù)碼攝相機(15)、所有的壓力和流量傳感器的信號輸出端與信號控制終端(13)相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可實現(xiàn)同步實現(xiàn)噴嘴內(nèi)部流動影響因素瞬態(tài)測量的試驗裝置，其特征在于:通過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所述的可實現(xiàn)同步實現(xiàn)噴嘴內(nèi)部流動影響因素瞬態(tài)測量的試驗裝置，其特征在于:通過擾流器(10)調(diào)整整個油路的管內(nèi)流動狀態(tài)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可實現(xiàn)同步實現(xiàn)噴嘴內(nèi)部流動影響因素瞬態(tài)測量的試驗裝置，其特征在于:通過觀測油路中裝載的壓力傳感器來觀測噴射壓力變化，進而通過壓力補給閥(7)實現(xiàn)噴射壓力的穩(wěn)定。
5.可以同步實現(xiàn)噴嘴內(nèi)部流動影響因素瞬態(tài)測量的試驗方法，包括以下情況: A、開展噴射壓力對噴嘴內(nèi)部空化流動影響的試驗研究時，通過加載相同結(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，通過調(diào)整電磁油壓調(diào)節(jié)閥來調(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，進而通過壓力和流量傳感器來獲得不同噴射壓力對噴嘴內(nèi)部空化流動影響的試驗研究； B、開展噴嘴內(nèi)部結(jié)構(gòu)對噴嘴內(nèi)部空化流動影響的試驗研究時，通過加載不同結(jié)構(gòu)的噴嘴，通過背壓壓力調(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，再通過調(diào)整電磁油壓調(diào)節(jié)閥來使得兩條油路的噴射壓力保持相同，關(guān)閉擾流器，進而通過壓力和流量傳感器來獲得不同噴嘴結(jié)構(gòu)對噴嘴內(nèi)部空化流動影響的試驗研究； C、開展背壓對噴嘴內(nèi)部空化流動影響的試驗研究時，通過加載相同結(jié)構(gòu)的噴嘴，通過調(diào)整電磁油壓調(diào)節(jié)閥來調(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，進而通過壓力和流量傳感器來獲得不同背壓對噴嘴內(nèi)部空化流動影響的試驗研究； D、開展管內(nèi)流動狀態(tài)對噴嘴內(nèi)部空化流動影響的試驗研究時，通過加載相同結(jié)構(gòu)的噴嘴，通過調(diào)整電磁油壓調(diào)節(jié)閥來調(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，開啟擾流器，通過壓力和流量傳感器來獲得管內(nèi)流動狀態(tài)對噴嘴內(nèi)部空化流動影響的試驗研究。
【文檔編號】G01M13/00GK103471833SQ201310416904
【公開日】2013年12月25日 申請日期: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 申請人:江蘇大學