通過冷卻傳感線的液體噴霧流的流量分布測量的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及測量液體噴霧流的流量的領域。特別是本發明涉及用于測量已被噴嘴霧化的液體噴霧流的流量分布的測量裝置和方法。
【背景技術】
[0002]為了開發同時具有小的燃料消耗和小的污染物排放的燃燒機，有必要熟知通過操作為用于產生脈沖燃料噴霧的噴嘴的噴射閥霧化的燃料噴霧的表征。這適用于(a)其中將燃料噴霧直接噴射到燃燒機的燃燒體積中的直接噴射閥的噴霧特性以及(b)其中位于燃燒機的進氣道處的噴射閥的噴霧特性兩者。
[0003]已知通過放置在離噴霧噴嘴限定距離處的單元的柵極來表征燃料噴霧的空間分布。在規定量的時間或噴射事件后，稱重在每個單元中收集的燃料量，并且結果是總流量的2維分布。這種表征具有由單元尺寸限制的在精確度上的強烈限制并且最重要的是僅產生靜態表征。測量隨著時間變化的燃料噴霧的空間特性是不可能的。然而，允許燃料噴霧表征作為時間函數的對應測量裝置特別是在其中使用如同燃料噴射器的高度動態應用的燃燒機工程領域中將受到高度歡迎。
[0004]DE 102011010461 Al公開了用于確定在氣體和液體介質中的流速的方法。加熱電阻器和依賴溫度的測量電阻器被設置為與介質接觸。加熱電阻器以周期性變化的電壓供應，并且流速由測量電阻器的電阻的變化來確定。
[0005]DE 102007019927 B3公開了用于測量在測量橫截面中的速度分布以檢查液體或氣體流量的布置。所述布置使用并修改光柵傳感器，其中在柵極的每個交叉點上的激勵電極和接收器電極通過具有依賴溫度的電阻器的固體本體彼此電連接。每個激勵電極與三極模擬開關連接以將電極選擇性地連接到加熱電壓源、測量電壓源或地電位。每個接收器電極連接到模擬開關以將接收器電極連接到要么固定的參考電位要么電流-電壓轉換器。
[0006]因此，本公開的一個目的是提供其中允許表征已被噴嘴霧化的液體噴霧流的空間和/或時間的流量分布的改善的測量裝置和測量方法。
【發明內容】
[0007]該目的通過根據獨立權利要求的測量裝置和方法來實現。有利的實施例和發展通過從屬權利要求來描述。
[0008]根據本發明的第一方面，提供一種測量裝置，其用于測量已被噴嘴霧化的液體噴霧流的流量分布，特別是用于測量已被噴射閥霧化的燃料噴霧流的流量分布。噴射閥優選地為用于交通工具的噴射閥。然而，為了測量流量分布，噴射閥可以安裝在測試臺上，而不是在交通工具的內燃機中，例如。因此，根據另一方面，包括測量裝置的測試臺被指定。
[0009]測量裝置包括(a)傳感線(sensingwire)，其可以定位在液體噴霧流的噴霧體積內，(b)電力供應單元，(bl)其與傳感線電連接并且(b2)被配置用于供應流過傳感線的電流，以及(c)測量單元，(Cl)其與傳感線電連接并且(c2)被配置用于測量由沖擊到傳感線上的液體噴霧流的粒子引起的傳感線的冷卻而造成的傳感線的歐姆電阻變化。借助于流過傳感線的電流，供電單元特別是可操作的以加熱傳感線。
[0010]所描述的測量裝置是基于當液體或當液體粒子沖擊在線上時加熱的傳感線將至少部分冷卻下來的思想。根據在本文檔中所描述的發明，液體粒子是其中流量分布被假設為確定的燃料噴霧流的液體粒子。由沖擊粒子引起的冷卻效應可以通過測量傳感線的歐姆電阻來確定，所述歐姆電阻-根據傳感線的材料-將通常響應于冷卻效應而降低。從而，電阻變化的程度由沖擊液體粒子的質量流量來確定。
[0011]上文提及用測量裝置，特別是液體噴霧流的時間演化可以被測量。這當然需要傳感線的歐姆電阻的時間進程的確定。
[0012]歐姆電阻可以以不同方式來確定。例如，歐姆電阻可以通過測量流過傳感線的電流的變化來測量。然而，優選地，流過傳感線的電流保持恒定(例如，借助于電流源)，并且測量在傳感線的兩個端部之間的電壓降。
[0013]傳感線的冷卻效應-即由其中沖擊到傳感線上的液體噴霧流的粒子引起的傳感線的冷卻-可依賴于兩種不同的物理原理中的至少一個。第一物理原理僅僅是引起比較冷的液體粒子沖擊在傳感線上并且從傳感線接收熱量的冷卻效應。在這種情況下，冷卻可以例如經由熱傳導和/或對流來實現。第二物理原理是液體粒子從液體狀態到氣體狀態的可能的狀態變化。從而，蒸發熱從傳感線被消耗，這導致其中已暴露于液體噴霧流的部分的傳感線的該部分的溫度降低。
[0014]優選地，在缺少液體噴霧流的情況下，通過傳感線的電流導致傳感線的起始溫度比環境溫度顯著高。傳感線的起始溫度可以至少為，例如50°C，優選至少100°C，并且更優選至少200°C。這可提供的優點是，將存在可以以可靠的方式測量的傳感線的顯著冷卻效應。
[0015]液體噴霧流特別地可以是已被交通工具的噴射閥霧化或噴出的燃料噴霧流。燃料可以是汽油、柴油和/或生物乙醇。結果，當所述測量裝置在燃燒機測量設備中采用時，將要(a)直接噴射到燃燒機的燃燒室中和/或(b)噴射到燃燒機的進氣道中的燃料的流量分布可以用實驗方法確定。交通工具可以是使用燃燒機的任何類型的交通工具。交通工具可以是例如汽車、卡車、航空器、直升飛機、船或機車。
[0016]根據本發明的實施例，測量裝置還包括至少一條另一傳感線，其可以定位在噴霧體積內。從而，(a)電力供應單元(al)還與另一傳感線電連接，并且(a2)被配置用于供應流過另一傳感線的另一電流，特別是用于加熱另一傳感線。另外，(b)測量單元(bl)與另一傳感線電連接，并且(b2)被配置用于測量由沖擊到另一傳感線上的液體噴霧流的粒子引起的另一傳感線的冷卻而造成的另一傳感線的歐姆電阻變化。
[0017]所述方法可提供的優點是，時間流量分布不僅在傳感線的位置處而且在另一傳感線的其它位置處可以測量。結果，關于液體噴霧流的流量分布的空間分布的附加信息可以通過使用至少一條另一傳感線來獲得。
[0018]就這一點而言，上文提及傳感線與至少一條另一傳感線之間沒有電接觸是必不可少的。這也適用于可以被所述測量裝置包括的不同的另一傳感線。為了避免此類電接觸，不同傳感線可通過在空間上進行布置而沒有任何機械接觸。另選地或組合地，不同線可以彼此絕緣，例如，借助于適當的絕緣涂層。
[0019]根據本發明的另一個實施例，傳感線和至少一條另一傳感線相對于彼此平行布置。從而，形成平行的傳感線的柵極(gird)。
[0020]用各種傳感線的所述平行布置，除了流量分布的時間進程之外，還可以確定沿一個方向的液體噴霧流的流量分布的空間特性。從而，沿其中可以確定空間流量分布的方向是沿其中(a)位于通過平行的傳感線被跨越的平面內并且其中(b)垂直于傳感線的縱向延伸取向的軸線。
[0021 ] 在兩條相鄰傳感線中間，各種傳感線可以優選地布置有等距間距。從而，兩條相鄰傳感線之間的間距限定所述測量裝置的空間分辨率。
[0022]根據本發明的另一個實施例，傳感線和至少一條另一傳感線形成平行的傳感線的第一柵極。另外，測量裝置包括可以定位在液體噴霧流的噴霧體積內的平行的傳感線的第二柵極。第二柵極包括至少兩條平行的附加傳感線，其中(i )附加傳感線與電力供應單元電連接，并且(ii)電力供應單元被配置用于供應附加電流到附加傳感線中的每一個，特別是用于加熱附加傳感線。另外，(i)附加傳感線與測量單元電連接，并且(ii)測量單元被配置用于對于附加傳感線中的每一個而測量由沖擊到相應的附加傳感線上的液體噴霧流的粒子引起的相應的附加傳感線的冷卻而造成的歐姆電阻變化。此外，由第一柵極的平行的傳感線限定的第一軸線和由第二柵極的平行附加傳感線限定的第二軸線包圍傾斜角度。
[0023]用包括平行的傳感線的兩個柵極的所述圖案，噴出液體噴霧流的空間流量分布可以沿兩個方向進行確定。從而，沿其中可以確定空間流量分布的第一方向是沿其中(a)位于通過第一柵極的平行的傳感線被跨越的平面內、其中(b)垂直于第一柵極的傳感線的縱向延伸取向的軸線。相應地，第二方向是沿其中(a)位于通過第二柵極的平行的傳感線被跨越的平面內、其中(b)垂直于第二柵極的傳感線的縱向延伸取向的另一軸線。
[0024]傾斜角度可以是不同于0°和180°的任何角度。這意味著由第一柵極的平行的傳感線限定的第一軸線和由第二柵極的平行的傳感線限定的第二軸線在非平行布置中相對于彼此布置。
[0025]因為液體噴霧流的空間流量分布可以