[發(fā)明專利]高溫高背壓下的高壓噴霧特性測試系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2020-02-24
• 公開（公告）號: CN111271202B
• 公開（公告）日: 2021-12-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 許滄粟;劉偉男
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號: F02M65/00
• 分類號: F02M65/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 鄭海峰

本發(fā)明公開了一種高溫高背壓下的高壓噴霧特性測試系統(tǒng)。測試系統(tǒng)由定容燃燒室、加熱系統(tǒng)、點火和燃料噴射系統(tǒng)、同步控制系統(tǒng)、瞬態(tài)高溫高壓測量系統(tǒng)和高速攝影系統(tǒng)組成。在測試前通過加熱系統(tǒng)將定容燃燒室加熱到目標(biāo)溫度，將燃料和空氣混合，混合氣體預(yù)燃燒建立高溫和高背壓條件。在高溫高背壓環(huán)境中，燃料噴射系統(tǒng)將柴油噴入定容燃燒室內(nèi)，溫度和壓力傳感器記錄相關(guān)數(shù)據(jù)，高速攝影系統(tǒng)對噴霧形態(tài)進(jìn)行拍攝，完整記錄噴霧特性數(shù)據(jù)。本發(fā)明的測試系統(tǒng)可以檢測真實發(fā)動機(jī)環(huán)境中噴霧特性。在定容燃燒室中先注入燃料，燃料在定容燃燒室中燃燒，使定容燃燒室內(nèi)溫度壓力升高，測試環(huán)境為高溫高背壓環(huán)境，與實際發(fā)動機(jī)中環(huán)境相符。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及柴油噴霧特性測試領(lǐng)域，尤其涉及一種高溫高背壓下的高壓噴霧特性測試系統(tǒng)。

技術(shù)背景

柴油機(jī)作為一種熱效率高的內(nèi)燃機(jī)，被廣泛應(yīng)用于車輛、農(nóng)業(yè)和船舶動力領(lǐng)域。柴油機(jī)燃燒過程中會排放大量的NO_x和顆粒污染物。隨著排放法規(guī)日益完善，污染物的排放要被嚴(yán)格控制，因此優(yōu)化燃燒過程和改善柴油發(fā)動機(jī)的排放顯得至關(guān)重要。在柴油發(fā)動機(jī)的燃燒過程中，燃料的噴霧霧化直接影響燃料空氣混合物的形成，進(jìn)而影響燃燒質(zhì)量，最終對發(fā)動機(jī)的經(jīng)濟(jì)效率、功率和排放造成影響。大多數(shù)噴霧霧化的測試系統(tǒng)都集中在對常溫常壓或高背壓下進(jìn)行測試，這與柴油發(fā)動機(jī)中產(chǎn)生噴霧的實際條件不符，因此研究高溫和高背壓下的高壓噴霧特性測試系統(tǒng)是必要的。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問題，本發(fā)明模擬柴油發(fā)動機(jī)中真實的缸內(nèi)噴霧環(huán)境，采用混合氣體的預(yù)燃燒升高溫度和背壓，并通過電子控制單元精確控制點火、噴射、高速成像和數(shù)據(jù)采集之間的計時過程，能夠解決當(dāng)前柴油噴霧控制問題。測試系統(tǒng)可用于研究電控噴射器在不同噴射壓力、噴射持續(xù)時間、環(huán)境溫度和背壓下的噴霧霧化過程。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種高溫高背壓下的高壓噴霧特性測試系統(tǒng)，包括同步控制系統(tǒng)、高速攝像機(jī)、定容燃燒室、以及與定容燃燒室配套安裝的加熱系統(tǒng)、瞬態(tài)高溫高壓測量系統(tǒng)、點火和燃料噴射系統(tǒng)；

所述定容燃燒室為帶有燃燒腔的中空腔體結(jié)構(gòu)，其外壁上設(shè)有若干個安裝槽和安裝通孔，安裝通孔內(nèi)可拆卸地安裝有將安裝通孔密封的密封組件，定容燃燒室的頂部設(shè)有供高速攝像機(jī)拍攝的光學(xué)視窗；所述加熱系統(tǒng)、瞬態(tài)高溫高壓測量系統(tǒng)、點火和燃料噴射系統(tǒng)分別通過定容燃燒室外壁上相應(yīng)的安裝槽、安裝通孔及其密封組件與定容燃燒室配套安裝；所述同步控制系統(tǒng)與瞬態(tài)高溫高壓測量系統(tǒng)、點火和燃料噴射系統(tǒng)、高速攝像機(jī)相連接。

優(yōu)選的，所述點火和燃料噴射系統(tǒng)包括點火電極、點火模塊、以及按照油路方向順次連通的儲油罐、燃料濾清器、高壓腔和噴油器；點火電極和噴油器的工作端分別插入定容燃燒室外壁上相應(yīng)的安裝通孔內(nèi)，點火電極的控制端口通過點火模塊與同步控制系統(tǒng)連接，噴油器的控制端口與同步控制系統(tǒng)連接。

優(yōu)選的，所述瞬態(tài)高溫高壓測量系統(tǒng)包括壓力傳感器、瞬態(tài)熱電偶、電荷放大器和示波器；壓力傳感器和瞬態(tài)熱電偶分別安裝在定容燃燒室外壁上相應(yīng)的安裝通孔內(nèi)，壓力傳感器和瞬態(tài)熱電偶均通過電荷放大器與示波器連接。

優(yōu)選的，所述同步控制系統(tǒng)包括電子控制單元ECU、數(shù)字延遲脈沖發(fā)生器和計算機(jī)；電子控制單元ECU通過計算機(jī)控制，電子控制單元ECU的三個輸出端口分別與數(shù)字延遲脈沖發(fā)生器、以及點火和燃料噴射系統(tǒng)的點火模塊、噴油器連接；所述數(shù)字延遲脈沖發(fā)生器的兩個輸出端口分別與高速攝像機(jī)和瞬態(tài)高溫高壓測量系統(tǒng)的示波器連接。

優(yōu)選的，所述電子控制單元ECU通過計算機(jī)控制輸出三個順序驅(qū)動信號：同步控制信號、點火控制信號、噴射控制信號；所述同步控制信號、點火控制信號同時發(fā)出，噴射控制信號延后發(fā)出；同步控制信號通過數(shù)字延遲脈沖發(fā)生器同時產(chǎn)生驅(qū)動高速攝像機(jī)工作的觸發(fā)信號和驅(qū)動示波器工作的觸發(fā)信號，點火控制信號用于控制點火模塊驅(qū)動點火電極點燃定容燃燒室內(nèi)的燃料，噴射控制信號用于驅(qū)動噴油器在燃料燃燒之后進(jìn)行噴油。