一種柴油機高壓燃油系統錐閥動態可視化實現裝置及實現方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種柴油機高壓燃油系統錐閥動態可視化實現裝置及實現方法，屬于柴油機技術領域。
【背景技術】
[0002]為了滿足燃油經濟性需要和適應嚴格的排放法規，當代柴油機燃油系統已全面采用電子控制式，目前電控燃油系統正朝著更高噴射壓力、更高控制精度方向發展。然而，隨著噴射壓力的提高，燃油在流經燃油系統錐閥區域時由于壓力急劇降低，部分液態燃油氣化，出現氣液兩相的空化流動，引起閥的沖擊振動，對閥的控制精度甚至整個燃油系統的性能產生影響。現階段對于燃油系統內部的空化流動試驗研究較少，缺乏相應的實驗依據和理論分析。因此，深入了解燃油系統中燃油空化流動的機理十分必要，對提高電控燃油系統性能和實現柴油機高效低排放都有很大幫助。
【發明內容】
[0003]本發明提出一種柴油機高壓燃油系統錐閥動態可視化實現裝置及實現方法，能夠觀察閥錐面處的燃油流動情況。目的是為了了解柴油機高壓燃油系統中燃油空化流動現象的機理，為燃油系統錐閥的優化設計提供依據。
[0004]本發明的試驗系統包括柴油機共軌系統試驗臺，驅動電機，油栗，高壓油管，油量計量單元，安全閥，可視化錐閥裝置，光源，攝影機，計算機；油栗進油口端連接有油栗計量單元，調節油栗燃油供油量；回油管連接可視化錐閥的出油口和試驗臺上的回油口。
[0005]所述動態觀測實現方法為調節油栗計量單元，控制油栗栗油量，當油軌壓力達到安全閥開啟壓力值時，安全閥自動打開，直到油軌壓力降至安全閥回座壓力，這一過程中閥芯受力平衡被改變，在彈簧作用下，錐閥振動尋找受力平衡點，位移傳感器測量閥芯運動規律，同步測量流道內的壓力，與此同時進行光學測量。
[0006]所述可視化錐閥包括錐閥體，閥芯，壓緊蓋，彈簧，壓力傳感器，錐閥體內的燃油通道分兩段；所述壓緊蓋與錐閥體螺栓緊固，壓緊蓋中心有通孔作為觀測窗口。
[0007]所述閥芯為光學玻璃制成，與錐閥體錐面配合。
[0008]所述閥芯與壓緊蓋之間設有彈簧。
[0009]所述壓緊蓋上設有位移傳感器，用來監測閥芯在燃油流動方向的位移量。
[0010]所述錐閥體上設有燃油出口和泄油孔，可以減小錐閥閥芯凸臺端處的泄漏。
[0011]所述光源為環形燈光。
[0012]所述壓緊蓋內部為通孔，攝影機放在壓緊蓋一側作為觀察端。
[0013]所述調壓閥最大泄油量小于油栗最大栗油量。
[0014]所述錐閥，第一階梯設有入口壓力傳感器，第二階梯設有出口壓力傳感器，經數據采集系統處理可得出進出口壓力變化曲線。
[0015]所述光源、攝影機和計算機組成觀測系統，環形光源安裝在攝影機鏡頭處，光線透過光學玻璃閥芯照亮閥腔內錐面，由于氣相和液相反射光的光強不同，攝影機攝像以及數據采集系統處理即可得出流場和氣泡發展變化規律。
[0016]發明具有以下特點:1、由于觀測端在試驗裝置的低壓部分，因此，可以進行高壓差下的空化流動參數測量及氣泡發展變化觀測。2、光學閥芯的低壓端設計了彈簧支撐，這樣閥芯和彈簧構成一階振動系統，可以模擬出錐面流動的動態過程。
【附圖說明】
[0017]圖1是發明方法的系統試驗原理圖；
[0018]圖2是本發明方法應用裝置(錐閥)的結構示意圖；
[0019]標號說明:1_錐閥體，2-入口壓力傳感器，3-出口壓力傳感器，4-閥芯，5-壓緊蓋，6-位移傳感器，7-彈簧，8-泄油孔，9-燃油出口。
【具體實施方式】
[0020]如圖1所示，一種柴油機高壓燃油系統錐閥動態可視化實現裝置實現方法原理圖，包括電子控制系統、驅動電機、油栗、油軌、油栗計量單元、安全閥、錐閥試驗裝置、攝影機、光源、數據采集系統和計算機。
[0021]如圖2所示，一種柴油機高壓燃油系統錐閥動態可視化實現裝置，包括錐閥體
(I)，入口壓力傳感器⑵，出口壓力傳感器(3)，閥芯(4)，壓緊蓋(5)，位移傳感器(6)，彈簧
(7)。
[0022]所述錐閥體(I)為金屬，其內部設有錐閥流道；所述閥芯(4)為光學玻璃制成，可在流道內自由移動；所述閥體(I)和閥芯(4)的配合錐面將做超級加工，使之達到亮光澤面等級，減少摩擦因素的影響。
[0023]閥芯(4)安裝于錐閥⑴內部，與壓緊蓋(5)之間安裝一彈簧(7)，壓緊蓋(5)與錐閥體(I)用螺栓緊固。
[0024]還包括安裝在壓緊蓋上的位移傳感器(6)，閥芯(4)尾部連接位移傳感器感應標桿，所述位移傳感器(6)連接于數據采集系統，可用于監測閥芯的運動變化過程。
[0025]還包括安裝于錐閥體(I)上的入口壓力傳感器⑵和出口壓力傳感器(3)。入口壓力傳感器(I)可以測量錐閥體(I)入口的壓力，出口壓力傳感器(2)可以測量流經錐面后腔內壓力，之后將壓力信號反饋給數據采集系統進行數據處理，可得到進出口壓力變化曲線。
[0026]所述光源、攝影機和計算機組成觀測系統，環形光源安裝在攝影機鏡頭處，光線透過光學玻璃閥芯照亮閥腔內錐面，由于氣相和液相反射回光線的光強不同，經攝影機攝像以及數據采集系統處理即可得出流場和氣泡發展變化規律。
[0027]試驗初始，調整油栗計量單元，油軌壓力不斷增大，致使錐閥入口壓力不斷升高；當油軌壓力達到安全閥開啟壓力值時，安全閥自動打開，直到油軌壓力降至安全閥回座壓力，這一過程中閥芯受力平衡被改變，錐閥振動尋找受力平衡點，位移傳感器測量閥芯運動規律，同步測量流道內的壓力，并通過光學觀測方法記錄閥運動過程中氣液兩相混合流動隨閥前后壓差的變化的規律。
【主權項】
1.一種柴油機高壓燃油系統錐閥動態可視化實現裝置，其特征在于:包括驅動電機，油栗，油管，油栗計量單元，安全閥，可視化錐閥裝置，光源和攝影機；油栗連接油栗計量單元及油軌，油軌上設有安全閥，油軌連接可視化錐閥裝置； 可視化錐閥裝置包括錐閥體(1)，入口壓力傳感器⑵，出口壓力傳感器⑶，閥芯⑷，壓緊蓋(5)，位移傳感器￠)，彈簧(7)。所述閥芯(4)與壓緊蓋(5)之間設有彈簧；所述壓緊蓋(5)上設有位移傳感器￠)，壓緊蓋(5)與錐閥體(1)螺栓緊固；所述錐閥體(1)上第一階梯設有入口壓力傳感器(2)，第二階梯設有出口壓力傳感器(3);所述錐閥體(1)上設有燃油出口(9)和泄油孔⑶；所述閥芯⑷由光學玻璃制成，與錐閥體⑴錐面配合；閥芯(4)作為動態流動可視化觀測窗口 ；在觀測窗口外部設置有攝影機；攝影機前設置環形光源。入口壓力傳感器(2)，出口壓力傳感器(3)，位移傳感器(6)和攝影機通過數據采集系統連接計算機。2.應用權利要求1所述的柴油機高壓燃油系統錐閥動態可視化實現裝置的實現方法，其特征在于:調節油栗計量單元，控制油栗栗油量，當油軌壓力達到安全閥開啟壓力值時，安全閥自動打開，直到油軌壓力降至安全閥回座壓力，這一過程中閥芯受力平衡被改變，在彈簧作用下，錐閥振動尋找受力平衡點，位移傳感器測量閥芯運動規律，同步測量流道內的壓力，并通過光學觀測方法記錄閥運動過程中氣液兩相混合流動隨閥前后壓差的變化的規律。3.應用權利要求1所述的柴油機高壓燃油系統錐閥動態可視化實現裝置的實現方法，其特征在于:其特征在于:在觀測窗口外部攝影機前設置環形光源，氣相和液相反射光的光強不同，通過攝影機相片判斷空化效果。
【專利摘要】一種柴油機高壓燃油系統錐閥動態可視化實現裝置及實現方法屬于柴油機領域，本發明用于觀察控制閥錐面處的燃油流動情況，包括錐閥體、壓力傳感器、閥芯、位移傳感器和彈簧，通過調節錐閥體進油口壓力，改變閥芯受力平衡，使其在彈簧力作用下重新達到穩定狀態，探索閥芯運動規律，以及流道內的流場變化。本發明可以進行高壓差下的空化流動參數測量及氣泡發展變化觀測，并且能夠實時觀測錐面燃油流動的動態變化過程。
【IPC分類】F02M65/00
【公開號】CN105257448
【申請號】CN201510642829
【發明人】仇滔, 高壯, 雷艷
【申請人】北京工業大學
【公開日】2016年1月20日
【申請日】2015年10月6日