本發(fā)明屬于發(fā)動機技術(shù)領(lǐng)域，主要用于模擬發(fā)動機噴霧濕壁過程，具體涉及一種模擬燃油噴霧濕壁的實驗系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

為實現(xiàn)發(fā)動機高效清潔的燃燒目標(biāo)，以“低溫燃燒”為核心的一批新型內(nèi)燃機燃燒技術(shù)受到廣泛關(guān)注，如均質(zhì)壓燃(HCCI)和預(yù)混壓燃(PCCI)等。而早噴技術(shù)是實現(xiàn)發(fā)動機低溫燃燒模式的一項關(guān)鍵技術(shù)，早噴技術(shù)一般是指在發(fā)動機在較早的噴油定時(-90°～-120°CA ATDC)將燃油噴入缸內(nèi)，以延長油氣混合時間，降低缸內(nèi)燃燒溫度，從而使燃燒更加充分，有害排放物降低。而在早噴過程中，由于此時發(fā)動機缸內(nèi)溫度及壓力較低，燃油噴霧貫穿距增加，一部分燃油不可避免地會撞擊到缸套表面的潤滑油膜上，進而形成濕壁現(xiàn)象。

一方面，燃油撞壁后的反彈液滴可以實現(xiàn)二次霧化，有利于形成均質(zhì)混合氣；但另一方面，濕壁現(xiàn)象也會造成缸套表面潤滑油膜的稀釋與飛濺，近壁區(qū)域混合氣過濃，油耗增加等問題，影響燃燒與排放。因此，有必要對燃油噴霧濕壁過程進行深入研究，揭示濕壁機理，為早噴技術(shù)的優(yōu)化與改進提供相應(yīng)參考。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種模擬燃油噴霧濕壁的實驗系統(tǒng)。

本發(fā)明的技術(shù)目的通過下述技術(shù)方案予以實現(xiàn)：

一種模擬燃油噴霧濕壁的實驗系統(tǒng)，包括高壓油泵、油箱、燃油加熱系統(tǒng)、噴油器、定容彈、定容彈加熱系統(tǒng)、真空泵、溫度傳感器、壓力傳感器、外接測試設(shè)備、控制系統(tǒng)、高壓油軌；

所述的高壓油泵與驅(qū)動電機連接，并且高壓油泵與所述的油箱連接，油箱放入燃油加熱系統(tǒng)中；

所述的定容彈的材質(zhì)為不銹鋼，定容彈頂部設(shè)置有所述的噴油器，定容彈通過噴油器與高壓油泵相連，所述的噴油器的下部為噴孔，噴孔深入定容彈的內(nèi)部腔室內(nèi)；所述的定容彈的四個豎直的外壁上均設(shè)置有視窗，所述的視窗和定容彈的外壁之間設(shè)置有側(cè)面端蓋；所述的壓力傳感器、溫度傳感器的探頭設(shè)置在定容彈內(nèi)部，所述的溫度傳感器的控制面板設(shè)置在定容彈外壁上；所述的真空泵與定容彈內(nèi)部相連，所述的氮氣瓶與定容彈相連；所述的定容彈的內(nèi)部的噴油器的下方設(shè)置有撞壁平板；

所述的定容彈加熱系統(tǒng)包括電加熱帶和電加熱源，所述的電加熱帶纏繞在定容彈外壁，所述的電加熱源為加熱電阻絲，設(shè)置在撞壁平板的下方；定容彈加熱系統(tǒng)與溫度傳感器相連，由溫度傳感器控制定容彈加熱系統(tǒng)對定容彈的加熱；所述的微型風(fēng)扇設(shè)置在電加熱源的下方；

所述的定容彈內(nèi)部的側(cè)壁上設(shè)置有托盤機構(gòu)，用于放置并定位撞壁平板平板；所述的托盤機構(gòu)包括滑臺、導(dǎo)軌、調(diào)速電機、托盤支桿、連接螺母和托盤，所述的導(dǎo)軌設(shè)置在定容彈內(nèi)部的側(cè)壁上，所述的滑臺設(shè)置在導(dǎo)軌上，滑臺上設(shè)置有所述的調(diào)速電機，調(diào)速電機與所述的控制系統(tǒng)相連，調(diào)速電機的輸出端與所述的托盤支桿固定連接，托盤支桿通過所述的連接螺母與托盤相連；通過控制所述的調(diào)速電機實現(xiàn)滑臺在導(dǎo)軌的上下移動，調(diào)整噴油器的噴孔與碰撞平板的距離；通過松動連接螺母，托盤以托盤支桿為軸線轉(zhuǎn)動，托盤支桿底部設(shè)置有圓周刻度，可手動調(diào)節(jié)托盤角度；所述的托盤與撞壁平板嵌套連接；

所述的高壓油軌設(shè)置在所述的噴油器和高壓油泵之間的管路中，所述的高壓油軌和控制系統(tǒng)相連，所述的外界測試設(shè)備與控制系統(tǒng)相連。

而且，所述的定容彈長230～240mm，寬230～240mm，高300～310mm；所述的視窗的材料為石英玻璃，視窗的直徑為120～130mm。

而且，所述的側(cè)面端蓋和定容彈外壁之間設(shè)置有橡膠襯墊和裝緊螺栓。

而且，所述的定容彈底部設(shè)置有泄壓閥。

而且，所述的撞壁平板下部設(shè)置有凸起，所述的托盤設(shè)置有與撞壁平板的凸起相匹配的凹槽。

而且，所述的電加熱帶纏繞的圈數(shù)為1～10。

而且，所述的所述的噴油器和高壓油泵之間的管路中、高壓油軌的旁邊設(shè)置有高壓油軌壓力控制器。

而且，所述的外接測試設(shè)備為高速攝像機(CCD)或者圖像測速裝置(PIV)中的一種；所述的高速攝像機(CCD)進行噴霧撞壁油束形貌的研究，圖像測速裝置(PIV)進行燃油撞壁過程粒徑分布、反彈液滴運動規(guī)律的研究。

本發(fā)明的優(yōu)勢在于：

對于發(fā)動機早噴濕壁現(xiàn)象的研究，利用目前技術(shù)手段進行實際發(fā)動機缸內(nèi)檢測難度很大，且測量結(jié)果不全面，而本發(fā)明設(shè)計的燃油濕壁實驗系統(tǒng)，可以較為準(zhǔn)確地模擬實際缸內(nèi)噴油撞壁過程，同時可以利用電子控制系統(tǒng)ECU控制多個變量條件，實現(xiàn)對燃油撞壁過程的全面細致研究，而搭配光學(xué)測量設(shè)備能夠直觀反映燃油濕壁過程中微觀變量的變化規(guī)律，因此，此實驗系統(tǒng)可以實現(xiàn)對發(fā)動機燃油濕壁機理的深入研究，且實驗裝置操作簡便，其測量結(jié)果是對發(fā)動機早噴性能進行改進的重要參考。

附圖說明

圖1為燃油噴霧濕壁過程示意圖，

圖2為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖，

圖3為本發(fā)明的托盤機構(gòu)連接示意圖；

其中，1為高壓油泵，2為驅(qū)動電機，3為油箱，4為燃油加熱系統(tǒng)，5為噴油器，6為氮氣瓶，7為微型風(fēng)扇，8為定容彈，9為撞壁平板，10為電加熱源，11為真空泵，12為溫度傳感器，13為壓力傳感器，14為外接測試設(shè)備，15為控制系統(tǒng)，16為高壓油軌，17為滑臺，18為導(dǎo)軌，19為調(diào)速電機，20為托盤支桿，21為連接螺母，22為托盤，23為電加熱帶，24為高壓油軌壓力控制器，25為視窗。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例進一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。

本實施例中涉及的實驗燃料為純柴油及其摻混燃料，可摻混不同比例的汽油、醇類及生物柴油等燃料；

噴油系統(tǒng)：BOSCHCP1H型噴油泵，B015型高壓共軌及316型單孔噴油器，噴油壓力可達150MPa，BOSCH-728型燃油計量電磁閥；

溫度控制系統(tǒng)為單回路智能溫控系統(tǒng)。

部分電控元件如電加熱源、真空泵、調(diào)速電機及微型風(fēng)扇等均可直接購買后進行加工安裝。

實施例1

如圖2所示，一種模擬燃油噴霧濕壁的實驗系統(tǒng)，包括高壓油泵1、油箱3、燃油加熱系統(tǒng)4、噴油器5、定容彈8、定容彈加熱系統(tǒng)、真空泵11、溫度傳感器12、壓力傳感器13、外接測試設(shè)備14、控制系統(tǒng)15、高壓油軌16；

所述的高壓油泵與驅(qū)動電機2連接，并且高壓油泵與所述的油箱連接，油箱放入燃油加熱系統(tǒng)中；

所述的定容彈8的材質(zhì)為不銹鋼，定容彈頂部設(shè)置有所述的噴油器，定容彈通過噴油器與高壓油泵相連，所述的噴油器的下部為噴孔，噴孔深入定容彈的內(nèi)部腔室內(nèi)；定容彈的四個豎直的外壁上均設(shè)置有視窗25，所述的視窗和定容彈彈體之間設(shè)置有側(cè)面端蓋；所述的壓力傳感器、溫度傳感器的探頭設(shè)置在定容彈內(nèi)部，所述的溫度傳感器的控制面板設(shè)置在定容彈外壁上；所述的真空泵與定容彈內(nèi)部相連，所述的氮氣瓶6與定容彈相連；所述的定容彈的內(nèi)部的噴油器的下方設(shè)置有撞壁平板9；

所述的定容彈加熱系統(tǒng)包括電加熱帶23和電加熱源10，所述的電加熱帶纏繞在定容彈外壁，所述的電加熱源為加熱電阻絲，設(shè)置在撞壁平板的下方；定容彈加熱系統(tǒng)與溫度傳感器相連，由溫度傳感器控制定容彈加熱系統(tǒng)對定容彈的加熱；所述的微型風(fēng)扇7設(shè)置在電加熱源的下方；

所述的定容彈內(nèi)部的側(cè)壁上設(shè)置有托盤機構(gòu)，用于放置并定位撞壁平板平板；所述的托盤機構(gòu)包括滑臺17、導(dǎo)軌18、調(diào)速電機19、托盤支桿20、連接螺母21和托盤22，所述的導(dǎo)軌設(shè)置在定容彈內(nèi)部的側(cè)壁上，所述的滑臺設(shè)置在導(dǎo)軌上，滑臺上設(shè)置有所述的調(diào)速電機，調(diào)速電機與所述的控制系統(tǒng)相連，調(diào)速電機的輸出端與所述的托盤支桿固定連接，托盤支桿通過所述的連接螺母與托盤相連；通過控制所述的調(diào)速電機實現(xiàn)滑臺在導(dǎo)軌的上下移動，調(diào)整噴油器的噴孔與碰撞平板的距離；通過松動連接螺母，托盤以托盤支桿為軸線轉(zhuǎn)動，托盤支桿底部設(shè)置有圓周刻度，可手動調(diào)節(jié)托盤角度；所述的托盤與撞壁平板嵌套連接。

所述的高壓油軌設(shè)置在所述的噴油器和高壓油泵之間的管路中，所述的高壓油軌和控制系統(tǒng)相連，所述的外界測試設(shè)備與控制系統(tǒng)相連。

而且，所述的定容彈長230mm，寬230mm，高300mm；所述的視窗的材料為石英玻璃，視窗的直徑為120mm。

而且，所述的側(cè)面端蓋和定容彈外壁之間設(shè)置有橡膠襯墊和裝緊螺栓。

而且，所述的定容彈底部設(shè)置有泄壓閥。

而且，所述的撞壁平板下部設(shè)置有凸起，所述的托盤設(shè)置有與撞壁平板的凸起相匹配的凹槽。

而且，所述的電加熱帶纏繞的圈數(shù)為1。

而且，所述的所述的噴油器和高壓油泵之間的管路中、高壓油軌的旁邊設(shè)置有高壓油軌壓力控制器24。

而且，所述的外接測試設(shè)備為高速攝像機(CCD)，高速攝像機(CCD)進行噴霧撞壁油束形貌的研究。

實施例2

一種模擬燃油噴霧濕壁的實驗系統(tǒng)，包括高壓油泵、油箱、燃油加熱系統(tǒng)、噴油器、定容彈、定容彈加熱系統(tǒng)、真空泵、溫度傳感器、壓力傳感器、外接測試設(shè)備、控制系統(tǒng)、高壓油軌；

所述的高壓油泵與驅(qū)動電機連接，并且高壓油泵與所述的油箱連接，油箱放入燃油加熱系統(tǒng)中；

所述的定容彈的材質(zhì)為不銹鋼，定容彈頂部設(shè)置有所述的噴油器，定容彈通過噴油器與高壓油泵相連，所述的噴油器的下部為噴孔，噴孔深入定容彈的內(nèi)部腔室內(nèi)；定容彈的四個豎直的外壁上均設(shè)置有視窗，所述的視窗和定容彈彈體之間設(shè)置有側(cè)面端蓋；所述的壓力傳感器、溫度傳感器的探頭設(shè)置在定容彈內(nèi)部，所述的溫度傳感器的控制面板設(shè)置在定容彈外壁上；所述的真空泵與定容彈內(nèi)部相連，所述的氮氣瓶與定容彈相連；所述的定容彈的內(nèi)部的噴油器的下方設(shè)置有撞壁平板；

所述的定容彈加熱系統(tǒng)包括電加熱帶和電加熱源，所述的電加熱帶纏繞在定容彈外壁，所述的電加熱源為加熱電阻絲，設(shè)置在撞壁平板的下方；定容彈加熱系統(tǒng)與溫度傳感器相連，由溫度傳感器控制定容彈加熱系統(tǒng)對定容彈的加熱；所述的微型風(fēng)扇設(shè)置在電加熱源的下方；

所述的定容彈內(nèi)部的側(cè)壁上設(shè)置有托盤機構(gòu)，用于放置并定位撞壁平板平板；所述的托盤機構(gòu)包括滑臺、導(dǎo)軌、調(diào)速電機、托盤支桿、連接螺母和托盤，所述的導(dǎo)軌設(shè)置在定容彈內(nèi)部的側(cè)壁上，所述的滑臺設(shè)置在導(dǎo)軌上，滑臺上設(shè)置有所述的調(diào)速電機，調(diào)速電機與所述的控制系統(tǒng)相連，調(diào)速電機的輸出端與所述的托盤支桿固定連接，托盤支桿通過所述的連接螺母與托盤相連；通過控制所述的調(diào)速電機實現(xiàn)滑臺在導(dǎo)軌的上下移動，調(diào)整噴油器的噴孔與碰撞平板的距離；通過松動連接螺母，托盤以托盤支桿為軸線轉(zhuǎn)動，托盤支桿底部設(shè)置有圓周刻度，可手動調(diào)節(jié)托盤角度；所述的托盤與撞壁平板嵌套連接。

所述的高壓油軌設(shè)置在所述的噴油器和高壓油泵之間的管路中，所述的高壓油軌和控制系統(tǒng)相連，所述的外界測試設(shè)備與控制系統(tǒng)相連。

而且，所述的定容彈長235mm，寬235mm，高305mm；所述的視窗的材料為石英玻璃，視窗的直徑為125mm。

而且，所述的側(cè)面端蓋和定容彈外壁之間設(shè)置有橡膠襯墊和裝緊螺栓。

而且，所述的定容彈底部設(shè)置有泄壓閥。

而且，所述的撞壁平板下部設(shè)置有凸起，所述的托盤設(shè)置有與撞壁平板的凸起相匹配的凹槽。

而且，所述的電加熱帶纏繞的圈數(shù)為2。

而且，所述的所述的噴油器和高壓油泵之間的管路中、高壓油軌的旁邊設(shè)置有高壓油軌壓力控制器。

而且，所述的外接測試設(shè)備為圖像測速裝置(PIV)，圖像測速裝置(PIV)進行燃油撞壁過程粒徑分布、反彈液滴運動規(guī)律的研究。

本發(fā)明的工作過程如下：

首先通過松動連接螺母，手動調(diào)節(jié)托盤角度，然后氮氣通過減壓閥后進入定容彈內(nèi)，營造所需的環(huán)境壓力；安裝于容彈外部的電加熱帶根據(jù)設(shè)定的溫度對定容彈進行加熱，達到所需環(huán)境溫度；另外，在需要的情況下通過調(diào)節(jié)與撞壁平板連接的電加熱源可以控制撞壁平板的溫度，控制燃油加熱系統(tǒng)可以控制燃油溫度等；啟動微型風(fēng)扇，產(chǎn)生模擬發(fā)動機缸內(nèi)運動氣流；高壓油泵的驅(qū)動電機根據(jù)實際設(shè)定值，達到指定轉(zhuǎn)速；之后高壓油軌系統(tǒng)在電子元件及噴油控制系統(tǒng)的控制下，達到指定的噴油壓力，噴油器的針閥開啟，按照設(shè)定的噴油脈寬進行噴油；導(dǎo)軌設(shè)置在定容彈內(nèi)部的側(cè)壁上，滑臺設(shè)置在導(dǎo)軌上，滑臺上設(shè)置有調(diào)速電機，調(diào)速電機與控制系統(tǒng)相連，調(diào)速電機的輸出端與托盤支桿固定連接，托盤支桿通過連接螺母與托盤相連，通過控制所述的調(diào)速電機實現(xiàn)滑臺在導(dǎo)軌的上下移動，調(diào)整噴油器的噴孔與碰撞平板的距離，通過外接的測試設(shè)備可以對噴霧撞擊平板的過程進行全面直觀測量；實驗結(jié)束后，打開定容彈底座泄壓閥并啟動與閥門連接的真空泵進行泄壓。

以上對本發(fā)明做了示例性的描述，應(yīng)該說明的是，在不脫離本發(fā)明的核心的情況下，任何簡單的變形、修改或者其他本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠不花費創(chuàng)造性勞動的等同替換均落入本發(fā)明的保護范圍。