[发明专利]高温高背压下的高压喷雾特性测试系统

说明书

本发明公开了一种高温高背压下的高压喷雾特性测试系统。测试系统由定容燃烧室、加热系统、点火和燃料喷射系统、同步控制系统、瞬态高温高压测量系统和高速摄影系统组成。在测试前通过加热系统将定容燃烧室加热到目标温度，将燃料和空气混合，混合气体预燃烧建立高温和高背压条件。在高温高背压环境中，燃料喷射系统将柴油喷入定容燃烧室内，温度和压力传感器记录相关数据，高速摄影系统对喷雾形态进行拍摄，完整记录喷雾特性数据。本发明的测试系统可以检测真实发动机环境中喷雾特性。在定容燃烧室中先注入燃料，燃料在定容燃烧室中燃烧，使定容燃烧室内温度压力升高，测试环境为高温高背压环境，与实际发动机中环境相符。

技术领域

本发明涉及柴油喷雾特性测试领域，尤其涉及一种高温高背压下的高压喷雾特性测试系统。

技术背景

柴油机作为一种热效率高的内燃机，被广泛应用于车辆、农业和船舶动力领域。柴油机燃烧过程中会排放大量的NO_x和颗粒污染物。随着排放法规日益完善，污染物的排放要被严格控制，因此优化燃烧过程和改善柴油发动机的排放显得至关重要。在柴油发动机的燃烧过程中，燃料的喷雾雾化直接影响燃料空气混合物的形成，进而影响燃烧质量，最终对发动机的经济效率、功率和排放造成影响。大多数喷雾雾化的测试系统都集中在对常温常压或高背压下进行测试，这与柴油发动机中产生喷雾的实际条件不符，因此研究高温和高背压下的高压喷雾特性测试系统是必要的。

发明内容

为了解决上述问题，本发明模拟柴油发动机中真实的缸内喷雾环境，采用混合气体的预燃烧升高温度和背压，并通过电子控制单元精确控制点火、喷射、高速成像和数据采集之间的计时过程，能够解决当前柴油喷雾控制问题。测试系统可用于研究电控喷射器在不同喷射压力、喷射持续时间、环境温度和背压下的喷雾雾化过程。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种高温高背压下的高压喷雾特性测试系统，包括同步控制系统、高速摄像机、定容燃烧室、以及与定容燃烧室配套安装的加热系统、瞬态高温高压测量系统、点火和燃料喷射系统；

所述定容燃烧室为带有燃烧腔的中空腔体结构，其外壁上设有若干个安装槽和安装通孔，安装通孔内可拆卸地安装有将安装通孔密封的密封组件，定容燃烧室的顶部设有供高速摄像机拍摄的光学视窗；所述加热系统、瞬态高温高压测量系统、点火和燃料喷射系统分别通过定容燃烧室外壁上相应的安装槽、安装通孔及其密封组件与定容燃烧室配套安装；所述同步控制系统与瞬态高温高压测量系统、点火和燃料喷射系统、高速摄像机相连接。

优选的，所述点火和燃料喷射系统包括点火电极、点火模块、以及按照油路方向顺次连通的储油罐、燃料滤清器、高压腔和喷油器；点火电极和喷油器的工作端分别插入定容燃烧室外壁上相应的安装通孔内，点火电极的控制端口通过点火模块与同步控制系统连接，喷油器的控制端口与同步控制系统连接。

优选的，所述瞬态高温高压测量系统包括压力传感器、瞬态热电偶、电荷放大器和示波器；压力传感器和瞬态热电偶分别安装在定容燃烧室外壁上相应的安装通孔内，压力传感器和瞬态热电偶均通过电荷放大器与示波器连接。

优选的，所述同步控制系统包括电子控制单元ECU、数字延迟脉冲发生器和计算机；电子控制单元ECU通过计算机控制，电子控制单元ECU的三个输出端口分别与数字延迟脉冲发生器、以及点火和燃料喷射系统的点火模块、喷油器连接；所述数字延迟脉冲发生器的两个输出端口分别与高速摄像机和瞬态高温高压测量系统的示波器连接。

优选的，所述电子控制单元ECU通过计算机控制输出三个顺序驱动信号：同步控制信号、点火控制信号、喷射控制信号；所述同步控制信号、点火控制信号同时发出，喷射控制信号延后发出；同步控制信号通过数字延迟脉冲发生器同时产生驱动高速摄像机工作的触发信号和驱动示波器工作的触发信号，点火控制信号用于控制点火模块驱动点火电极点燃定容燃烧室内的燃料，喷射控制信号用于驱动喷油器在燃料燃烧之后进行喷油。