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1、(10)申请公布号 CN 104295425 A (43)申请公布日 2015.01.21 CN 104295425 A (21)申请号 201410248080.2 (22)申请日 2014.06.05 F02M 65/00(2006.01) (71)申请人 河南科技大学 地址 471003 河南省洛阳市涧西区西苑路 48 号 (72)发明人 杜慧勇 刘建新 李民 王站成 张紫微 徐斌 吴健 (74)专利代理机构 郑州睿信知识产权代理有限 公司 41119 代理人 胡泳棋 (54) 发明名称 一种喷油规律测量系统和测量方法 (57) 摘要 本发明涉及一种喷油规律测量系统和测量方 法， 测量系。
2、统中， 喷油孔与压电传感器对应设置， 增加了一个调距装置， 用于调节压电传感器与喷 油孔之间的距离。本发明的方法比较传感器输出 信号起止间隔时间与喷油持续期大小， 并驱动调 距装置调节传感器与喷油孔间的距离， 直到两个 时间基本相等， 且传感器输出波形最平稳时为止， 此时传感器所在位置即为最佳流量测量位置。本 发明能够保证测量在液相流体区进行同时保证测 量的稳定性。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书4页 附图1页 (10)申请公布号 CN 104295425 A CN 1。
3、04295425 A 1/1 页 2 1. 一种喷油规律测量系统， 包括喷油器 (5)、 喷油器 (5) 上设置的喷油孔， 与喷油孔对 应设置的压电传感器 (6)， 压电传感器连接测量装置， 其特征在于， 还设有用于记录所述喷 油器 (5) 喷油时间的计量模块 (4)， 计量模块 (4) 连接所述测量装置， 用于调节所述喷油孔 与压电传感器距离的调距装置。 2. 根据权利要求 1 所述的一种喷油规律测量系统， 其特征在于， 还包括一个高压油泵， 高压油泵连接用以存储高压油泵泵出燃油并使油压稳定的蓄压器， 蓄压器的输出油路连接 所述喷油器。 3. 根据权利要求 1 所述的一种喷油规律测量系统， 。
4、其特征在于， 所述调距装置为驱动 所述压电传感器运动的调距装置 (9)。 4. 根据权利要求 1 所述的一种喷油规律测量系统， 其特征在于， 所述测量装置为计算 机终端 (10)， 计算机终端 (10) 通过采集装置 (7) 连接所述计量模块 (4) 和测压模块 (8)， 所述压电传感器 (6) 通过所述测压模块 (8) 连接所述采集装置 (7)。 5. 如权利要求 1 所述测量系统的喷油规律测量方法， 其特征在于， 步骤如下 ： 1) 测量之前 ： 测量压电传感器输出信号的起止间隔时间 t0， 以及输出信号波形 ； 通过 计量模块记录喷油持续期大小 T ； 2) 比较压电传感器输出信号起止间。
5、隔时间与喷油持续期大小， 若两个时间不相等， 则 驱动调距装置调节压电传感器与喷油孔间的距离， 直到两个时间相等， 且传感器输出波形 平稳 ； 3) 开始测量。 权 利 要 求 书 CN 104295425 A 2 1/4 页 3 一种喷油规律测量系统和测量方法 技术领域 0001 本发明涉及一种喷油规律测量系统和测量方法。 背景技术 0002 发动机的燃料供给一般是应用燃油喷射的方法以生成细小的油滴群， 目的是增加 燃油的蒸发气化面积， 增大燃烧放热量。这是一个相当复杂的问题。燃油喷雾不仅受到喷 油器结构形式 ( 柴油机中应用较多的是多孔喷油器 )， 喷射压力、 针阀升程的影响， 还受到 气。
6、缸内压力、 温度、 气流运动 ( 包括宏观流动和湍流流动 ) 的影响。燃油进入气缸后的油束 生成过程又十分复杂， 它包括油束雾化， 油滴破碎， 油滴碰撞和聚合， 油束碰壁以及燃油多 种成分的蒸发等 ； 油束的主要部分油滴十分密集， 从喷油器出口会形成一个液体核心， 它的 长度又受到了喷油器结构的影响。 0003 申请号为 20110095233 的中国专利文件 “一种柴油机喷油嘴各孔有效流通截面 积测量方法” ， 涉及通过压电传感器测量喷油孔喷出的喷油压力， 并通过喷油压力换算喷油 量。 0004 上述专利通过冲量定律和动量守恒计算喷油量。但实际上， 喷雾油束从喷油孔喷 出后可依次划分为两个区。
7、域， 即液相流体区和非液相流体区， 在液相流体区， 喷雾主要表现 为液态油束 ； 而在非液相流体区， 液态油束逐渐雾化。 0005 只有在液相流体区， 测量压力能够较准确的获得与流量的对应关系， 在非液相流 体区， 线性度很差。如何保证测量在液相流体区进行是非常关键的问题。 发明内容 0006 本发明的目的是提供一种喷油规律测量系统和测量方法， 用以保证测量在液相流 体区进行同时保证测量的稳定性。 0007 为实现上述目的， 本发明的方案包括 ： 0008 一种喷油规律测量系统， 包括喷油器 (5)、 喷油器 (5) 上设置的喷油孔， 与喷油孔 对应设置的压电传感器 (6)， 压电传感器连接测。
8、量装置， 还设有用于记录所述喷油器 (5) 喷 油时间的计量模块 (4)， 计量模块 (4) 连接所述测量装置， 用于调节所述喷油孔与压电传感 器距离的调距装置。 0009 喷油规律测量系统还包括一个高压油泵， 高压油泵连接用以存储高压油泵泵出燃 油并使油压稳定的蓄压器， 蓄压器的输出油路连接所述喷油器。 0010 所述调距装置为驱动所述压电传感器运动的调距装置 (9)。 0011 所述测量装置为计算机终端(10)， 计算机终端(10)通过采集装置(7)连接所述计 量模块(4)和测压模块(8)， 所述压电传感器(6)通过所述测压模块(8)连接所述采集装置 (7)。 0012 喷油规律测量方法，。
9、 步骤如下 ： 0013 1) 测量之前 ： 测量压电传感器输出信号的起止间隔时间 t0， 以及输出信号波形 ； 说 明 书 CN 104295425 A 3 2/4 页 4 通过计量模块记录喷油持续期大小 T ； 0014 2) 比较压电传感器输出信号起止间隔时间与喷油持续期大小， 若两个时间不相 等， 则驱动调距装置调节压电传感器与喷油孔间的距离， 直到两个时间相等， 且传感器输出 波形平稳 ； 0015 3) 开始测量。 0016 本发明在测量系统中， 喷油孔与压电传感器对应设置， 增加了一个调距装置， 用于 调节压电传感器与喷油孔之间的距离。 0017 本发明 ： 比较传感器输出信号起。
10、止间隔时间与喷油持续期大小， 并驱动调距装置 调节传感器与喷油孔间的距离， 直到两个时间基本相等， 且传感器输出波形最平稳时为止， 此时传感器所在位置即为最佳流量测量位置。 0018 传感器输出信号起止间隔时间为t0， 喷油持续期大小为T ； 把t0与T的比值定义为 时间数， 以字母表示， 即 ：以值即可比较喷油孔处燃油流量与油束任意横截面 处流量的大小。当值等于 1 时， 表示该截面处燃油流量与喷油孔处燃油流量相等 ( 考虑 到误差因素， 可把值放宽至 1 附近 )。此时， 测量该截面处油束的流量即可得到喷油孔处 的流量。只有在液相流体区才能使油束某截面处的值等于 1， 此时， 喷油孔与该截。
11、面之间 的油束处于液相区， 喷油孔处的流量， 无论平均流量还是瞬时流量均等于该截面处的对应 流量。而在的非液相流体区内， 油束任意截面处的平均流量与喷油孔处的平均流量 仍呈比例， 但两者的瞬时流量不再有一一对应关系。 0019 理论上， 整个液相区的值都等于 1， 传感器置于其间任意位置均可， 但距离喷油 孔越近， 燃油喷射过于密集， 速度也较大， 飞溅和相互间碰撞干扰的现象非常明显， 会导致 传感器输出的信号剧烈震荡， 测量结果偏离准确值， 因此需要选定传感器输出波形最为稳 定的液相区位置。 附图说明 0020 图 1 是本发明的测量系统构成图。 具体实施方式 0021 下面结合附图对本发明。
12、做进一步详细的说明。 0022 如图 1 为本发明的一种测量系统。包括 ： 一个通过低压油路 D 的燃油加压以提供 高压燃油的高压油泵 1， 一个与高压油泵 1 连接用以存储高压油泵泵出燃油并使油压稳定 的蓄压器 2 ； 一个连接在蓄压器 2 的输出油路中用以将蓄压器 2 内的高压燃油喷射至下游 的喷油器 5 ； 一个用于承接喷油器 5 所喷油束并测量油束冲力的压电传感器 6( 如石英压电 传感器 )， 压电传感器 6 产生的信号通过放大器 8、 被放大后的信号进入一个数据采集装置 7 中 ； 一个位于喷油器 5 上以测量喷油持续期的计量装置 4， 该计量装置 4 连接在数据采集 装置 7 ；。
13、 一个用于调节压电传感器 6 与喷油孔距离的调距装置 9， 调距装置 9 与压电传感器 6 连接。一个终端装置 10， 该终端装置连接数据采集装置 7， 采集、 读取并分析处理信号， 并 进行处理， 可以进行图形输出。 说 明 书 CN 104295425 A 4 3/4 页 5 0023 调距装置 9 可以安装在喷油器 5 上， 也可以安装在压电传感器 6 上。做为一种实 施方式， 如图1， 调距装置9与压电传感器6传动连接， 并保持与压电传感器6与喷油孔轴线 垂直， 内置电机和变速机构， 可使压电传感器 6 缓慢前后移动以细调距离。 0024 喷油孔与压电传感器具有一一对应的关系， 可以同。
14、时设置多组喷油孔与压电传感 器， 图 1 仅画出了一个喷油孔和一个压电传感器。压电传感器可以固定在测量板上， 测量板 处于喷油孔与压电传感器之间， 由测量板直接承受喷出的油雾， 避免污染压电传感器， 也便 于更换压电传感器。 0025 蓄压器2末端还安装有测量输入喷油器燃油压力的测压装置3， 该测压装置3连接 数据采集装置 7， 压力值用于测量过程中的参考。 0026 测量方法 ： 0027 正式测量之前， 首先要确定最佳的测量位置。可以由远到近地调节压电传感器与 喷油孔距离， 也可以由近及远地进行调节。 0028 比如 ： 首先将压电力传感器 6 置于喷油孔极近处， 喷油压力、 喷油脉宽、 。
15、驱动电压 电流等保持不变， 多次喷射燃油， 比较传感器输出信号起止间隔时间与喷油持续期大小， 并 操纵调距装置 9 调节传感器与喷油孔间的距离， 直到两个时间基本相等， 且终端 10 显示传 感器 6 的输出波形最平稳时为止， 此时传感器所在位置即为最佳流量测量位置。 0029 测量开始， 高压油泵 1 启动并泵出高油压的燃油进入蓄压器 2 中， 蓄压器 2 稳定波 动的油压， 保证喷油器 5 中的喷油压力恒定， 喷油器 5 开始喷油， 油束冲击压电力传感器 6 受压面。喷油器 5 开始喷油起至喷油结束的过程中， 测压装置 3 全程提供瞬时油压信号、 测 量装置4提供喷油起始信号与喷油持续期信。
16、号、 压电传感器6提供瞬时冲力的信号、 冲击起 始信号及冲击持续期信号， 这些信号经由数据采集装置7进入终端10中， 结合初始参数， 可 图形化输出喷油器 5 在对应油压及喷油持续期等条件下的喷油规律曲线。 0030 作为测量的前提条件， 最佳观测位置的确定十分重要， 直接关系到所测数据的精 确度。 必须多次喷油， 微调距离， 直至时间数基本为1， 同时传感器输出的波形最为平滑稳定 方可。另外， 每改变一次喷油压力等初始条件， 都要重新确定一次最佳观测位置。 0031 传感器受压面处的瞬时流量的推导。 0032 假设在某段很短时间间隔 t 内， 冲击传感器表面的燃料质量为 m， 瞬时流量为 q。
17、v， 燃油密度为 ， 油束与传感器表面接触面积为 S， 油束前端速度为 v， 油束冲击传感器表 面的冲力为 Ft， 碰撞类型 ( 完全弹性碰撞、 非完全弹性碰撞、 完全非弹性碰撞 ) 由碰撞系数 k(k 范围为 1 2) 决定。 0033 根据有关定理有 ： 0034 Ftt kmV 0035 0036 0037 得到传感器受压面处油束的瞬时流量 ： 0038 说 明 书 CN 104295425 A 5 4/4 页 6 0039 由质量守恒知，时， 喷油孔处的瞬时流量 q0与传感器处油束瞬时流量 qv的 关系为 ： 0040 q0 qv 0041 则可导出喷油孔瞬时流量 q0为 ： 0042。
18、 0043 在其他条件已知的情况下， 可由测量瞬时冲力 Ft来计算喷油孔处瞬时流量 q0， Ft 随时间变化， 可以得到同样随时间变化的 q0， 即喷油孔喷油规律。 0044 以上给出了具体的实施方式， 但本发明不局限于所描述的实施方式。本发明的基 本思路在于上述基本方案， 对本领域普通技术人员而言， 根据本发明的教导， 设计出各种变 形的模型、 公式、 参数并不需要花费创造性劳动。 在不脱离本发明的原理和精神的情况下对 实施方式进行的变化、 修改、 替换和变型仍落入本发明的保护范围内。 说 明 书 CN 104295425 A 6 1/1 页 7 图 1 说 明 书 附 图 CN 104295425 A 7 。