气体燃料发动机多点喷射试验装置的制作方法

本实用新型涉及一种发动机喷射试验装置，特别是指一种气体燃料发动机多点喷射试验装置。

背景技术：

目前，天然气在发动机上的应用大多是在发动机上外挂一套供气系统。根据进气方式的不同，供气系统分为单点喷射供给系统和多点喷射供给系统，其中，单点喷射供给系统最为常见。

单点喷射供给系统，是指天然气与空气在发动机进气总管混合后进入燃烧室，即发动机缸外单点进气。该系统在一定程度上提高了气体燃料进气量的精度，而且由于其结构较简单，便于在已有的发动机上进行改造设计。但是此种设计方案下的喷射装置实际上仅仅起到了电磁开关阀的作用，无法发挥其精确控制喷射量的要求，不能实现对空燃比的精确控制。此外，由于电控喷射装置安装在天然气进气总管上，会造成发动机天然气气轨内一直都存在可燃气体燃料的问题，并出现扫气期内混合气扫气的现象，造成气体燃料流失和碳氧排放增加的问题，并可能会引起发动机的回火问题。

多点喷射供给系统，是指气体燃料采用电磁阀多点喷射，由电子控制方式控制柴油和气体燃料的供给。气体燃供给系统使用高频电磁阀作为气体喷射阀，喷射阀安装在进气歧管位置，燃油供给系统使用电控喷油泵或者将机械式喷油泵的调速器改造为电子调速器。当以双燃料模式运行时，高频电磁阀按照ECU(电控单元)的命令定量定时地向相应气缸的进气支管喷射，气体燃料与空气预混合后进入气缸。同时，电控单元控制电子调速器，依照双燃料发动机的Map图供给每缸适当的引燃油量。

相较于单点喷射供气系统，多点喷射供气系统由于将喷射装置安装在进气歧管或进气道上，可以根据发动机工况实时、准确、独立地控制喷射阀的运动规律，进而实现对气体燃料喷射量的精确控制，并可以有效地解决扫气期间由于混合气扫气所引起的相关问题，是气体燃料发动机主要发展方向之一。

而设计气体燃料发动机多点喷射系统模拟试验装置的意义就在于可以在完成建造试验装置后，研究多点进气下发动机的动力性能及排放性能，与单点进气做横向对比，同时也可以为在不改变原型机结构前提下为发动机匹配设计一套天然气供给系统提供一些试验数据支撑。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种气体燃料发动机多点喷射试验装置，用于多点进气下发动机气缸的动力性能及排放性能的试验研究。

为实现上述目的，本实用新型所设计的气体燃料发动机多点喷射试验装置，包括台架、电动机、凸轮轴、气缸模拟装置，所述台架的上部设置有台架安装平台，所述电动机通过电动机支架安装在台架安装平台上；所述气缸模拟装置包括气缸盖总成和固定设置在气缸盖总成下部的气缸套；所述气缸盖总成包括气缸盖、进气门和进气门阀桥；所述进气门和进气门阀桥设置在气缸盖的上部；所述进气门的进气口处连接有进气管，所述进气管上设置有喷射阀，所述喷射阀与外接高压气源相连；所述气缸套固定连接在气缸盖的下部，所述气缸套的下部设置有气缸套密封板；所述气缸套密封板上设置有泄气管，所述泄气管上设置有泄气阀；所述凸轮轴与电动机的输出轴固定相连，所述凸轮轴上设置有顶置凸轮、轴承(含轴承座)和用于检测顶置凸轮旋转位置的凸轮轴位置传感器；所述轴承通过轴承支架安装在台架安装平台上；所述顶置凸轮设置在进气门阀桥的上方，用于控制进气门的开启与关闭。

优选地，所述凸轮轴位置传感器为霍尔传感器。

优选地，所述气缸盖的下端设置有气缸盖支撑板，所述气缸盖总成通过气缸盖支撑板固定安装在所述台架上。

优选地，所述气缸盖、气缸套和气缸套密封板通过贯穿三者的长螺栓拉紧固定成整体。

优选地，所述泄气管的数量为两根，并列地设置在所述气缸套密封板上；所述泄气阀的数量为两个，分别设置在一根泄气管上。

本实用新型的有益效果是：该装置采用气缸模拟装置模拟发动机气缸，以外接高压气源和泄气阀模拟气缸充气和排气过程，相比发动机台架试验而言，在实现同样的试验目的前提下，该模拟试验装置降低了研究成本和时间，提高了试验效率；试验可以采取用压缩空气替代天然气做模拟喷射系统试验，削减了发动机台架试验必要的设备、材料和资源的成本，同时试验的灵活性很大，通过不断的优化完善设计方案，能够迅速可靠的得到最佳试验方案，大大的提高了整个试验过程的研究效率，最终可以为研究气体燃料发动机的多点喷射系统提供研究数据。

附图说明

图1为本实用新型所设计的气体燃料发动机多点喷射试验装置的结构示意图。

图2为图1中气缸套密封板的结构示意图。

图3为图1中进气管及喷射阀的结构示意图。

图4为图1中顶置凸轮的结构示意图。

其中：台架1、台架安装平台1.1、电动机支架1.2、气缸盖支撑板1.3、电动机2、凸轮轴3、顶置凸轮3.1、联轴器3.2、凸轮轴位置传感器3.3、轴承3.4、轴承支架3.5、气缸盖4、进气门4.1、进气门阀桥4.2、气缸套5、气缸套密封板6、泄气阀6.1、泄气管6.2、密封圈6.3、喷射阀7、进气管7.1、喷射阀座7.2、气源软管7.3、长螺栓8、螺孔9

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

如图1～4所示，本实用新型所设计的气体燃料发动机多点喷射试验装置，包括台架1、电动机2、凸轮轴3、气缸模拟装置，台架1的上部设置有台架安装平台1.1，电动机2通过电动机支架1.2安装在台架安装平台1.1上。

气缸模拟装置包括气缸盖总成和气缸套5。气缸盖总成包括气缸盖4、进气门4.1和进气门阀桥4.2。进气门4.1和进气门阀桥4.2设置在气缸盖4的上部，进气门4.1的进气口处连接有进气管7.1，进气管7.1上设置有喷射阀7，喷射阀7安装在喷射阀座7.2上，喷射阀7通过气源软管7.3与外接高压气源相连，气源软管7.3上还设置有质量流量计(图中未示出)。气缸盖4的下端设置有气缸盖支撑板1.3，气缸盖总成通过气缸盖支撑板1.3固定安装在台架1上。

气缸套5固定连接在气缸盖4的下部，气缸套5的下部设置有气缸套密封板6，气缸套密封板6通过密封圈6.3进行密封，并通过设置在其上的螺孔9采用螺栓固定在气缸套5上。气缸盖4、气缸套5和气缸套密封板6通过贯穿三者的长螺栓8拉紧固定成整体，组成密闭气缸体。气缸套密封板6上设置有泄气管6.2，泄气管6.2上设置有泄气阀6.1。泄气管6.2的数量为两根，并列地设置在气缸套密封板6上。泄气阀6.1的数量为两个，分别设置在一根泄气管6.2上。

凸轮轴3与电动机2的输出轴通过联轴器3.2固定相连，凸轮轴3上设置有顶置凸轮3.1、轴承3.4(含轴承座)和用于检测顶置凸轮3.1旋转位置的凸轮轴位置传感器3.3，凸轮轴位置传感器3.3采用霍尔传感器。轴承3.4通过轴承支架3.5安装在台架安装平台1.1上。顶置凸轮3.1设置在进气门阀桥4.2的上方，用于控制进气门4.1的开启与关闭。

以下对该气体燃料发动机多点喷射试验装置的工作过程进行说明。电动机2通过联轴器3.2带动顶置凸轮3.1驱动气缸进气门4.1开启关闭，顶置凸轮3.1与进气门阀桥4.2连接，直接驱动气缸进气门4.1。安装在凸轮轴3上的霍尔传感器在进气门4.1开启时刻发出信号作为喷射阀7的开启时刻依据，控制系统控制信号发生器发出PWM脉冲信号控制喷射阀7驱动单元的开启时间。凸轮轴3通过霍尔型凸轮轴位置传感器3.3检测凸轮的位置，感应器的感应磁铁安装在轴端面套筒上，传感器的工作面靠近凸轮轴3但不与凸轮轴3接触，传感器在检测到磁铁掠过工作面上时输出信号。通过调整感应磁铁在凸轮轴3套筒上安装的位置，使进气门4.1在开启的时刻，感应磁铁与传感器工作面对应，并向控制系统发出相应的信号。凸轮轴位置传感器3.3还可对凸轮轴3的转速进行实时检测。喷射阀7喷射压缩空气，通过控制喷射阀7来改变气体喷射流量及时间，并通过质量流量计测算喷射阀7喷射的气体量，气体由进气管7.1进入气缸模拟装置，进气门4.1的开启关闭由顶置凸轮3.1直接驱动。

该装置采用气缸模拟装置模拟发动机气缸，以外接高压气源和泄气阀6.1模拟气缸充气和排气过程。当泄气阀6.1关闭、喷射阀7开启时，模拟气缸的充气过程。当泄气阀6.1开启、喷射阀7关闭时，模拟气缸的排气过程，验证喷射阀7在进气门4.1开启期间内喷射气体能否满足发动机单缸每循环的耗气量，调整喷射阀7的控制脉宽信号。