天然气/柴油双燃料喷射混合特性研究装置及其控制方法

文档序号:10485304阅读:329来源:国知局
天然气/柴油双燃料喷射混合特性研究装置及其控制方法
【专利摘要】本发明属于内燃机研究领域的一种天然气/柴油双燃料喷射混合特性研究装置及其控制方法,包括喷射组合器、定容弹、天然气喷射器、柴油喷射器、供气系统、供油系统、计算机Ⅰ、ECU、激光器、同步器、相机Ⅰ、相机Ⅱ、反射镜和分光镜;天然气喷射器和柴油喷射器固定安装在喷射组合器内,喷射组合器安装在定容弹顶部,供气系统与天然气喷射器连接,供油系统柴油喷射器连接,ECU控制天然气喷射器和柴油喷射器的开关,计算机Ⅰ通过同步器控制激光器与相机Ⅰ和相机Ⅱ同时工作。本发明实现双燃料的喷射混合,再利用激光诱导荧光技术,捕获清晰的喷雾形态图像,在管路中安装加热装置、温度压力传感器、电磁流量计,以研究燃料的状态对喷雾混合特性的影响。
【专利说明】
天然气/柴油双燃料喷射混合特性研究装置及其控制方法
技术领域
[0001 ]本发明属于内燃机研究领域,具体涉及一种天然气/柴油双燃料喷射混合特性研究装置及其控制方法。
【背景技术】
[0002]随着工业消耗和生活消费的扩张,我国对能源需求持续上升,而化石资源,如柴油、汽油的过度开发所造成的问题日益凸显。能源、环境危机的不断加深,严重影响了我国经济和社会的健康快速发展。此外,我国环保法规不断升级,国四排放已全面实施,对柴油发动机行业影响甚大。由此可见,开发和利用清洁能源势在必行。天然气作为一种清洁的代用燃料,在我国的储量相对较丰富。其主要成分是甲烷,和柴油相比有较高的热值。研究(SAE981160)中表明,甲烷在2ms内自燃的温度至少要达到1200K,远高于传统柴油发动机能达到的温度(850K?950K),因此,需要靠电火花点火或者柴油引燃技术为天然气燃烧提供能量。近几十年来,天然气发动机的研究取得了较大进展。加拿大Westport公司,美国BKM公司均提出了“微引燃”双燃料系统,用少量的引燃柴油为天然气提供能量。研究(SAE 1999-01-3556)发现,在高压直喷柴油机中利用柴油引燃天然气能够获得较低的排放和较高的热效率,为天然气在发动机内的应用提供了有效的依据。柴油引燃天然气工作过程是,先在缸内喷射少量柴油作为引燃剂,柴油在活塞运动到上止点过程中被压燃形成火焰,随后主燃料天然气以较高的压力喷入缸内燃烧作功。在文献(SAE981400)中,Ouellette等人提到的喷射系统是在传统的喷油器中增加一个阀套,阀套既充当柴油喷油器的阀体,又充当天然气喷射器的针阀。公开号为US5996558的专利提出了利用两套喷嘴的复杂结构,成本高。国内关于这方面的专利很少,专利公开号为ZL 200410016233.7的专利提出的一种双燃料喷油栗以及专利公开号为ZL 200510017269.1提出的双燃料喷嘴均无法实现CNG/柴油缸内直喷技术。专利公开号为ZL 201310019736.9的专利提出了一种实现天然气柴油双燃料的喷射装置和方法。该专利在针阀和阀体组成的喷嘴偶件基础上,增加一个阀套零件组成的喷嘴,三个零件之间互为偶件,实现了天然气/柴油同轴喷射技术。但是该喷射器的加工精度要求极高,结构复杂,国内目前很难实现。
[0003]上述专利提到的双燃料喷射装置和方法,无法实现柴油引燃天然气缸内直喷技术。目前该技术的核心都被国外企业所垄断,国内尚处于技术空白。面对日益严峻的能源环境危机,迫切的需要开发清洁能源的应用技术。因此,非常有必要开发环保效益突出、动力性能强劲的柴油引燃天然气缸内直喷技术。

【发明内容】

[0004]本发明的目的是针对上述问题提供一种天然气/柴油双燃料喷射混合特性研究装置及其控制方法,本发明设计了一种能够实现柴油天然气双燃料喷射的喷射组合器,并将其安装于定容弹顶部,并与一套天然气供给系统和一套柴油供给系统相连,通过一套ECU控制系统,实现双燃料的喷射混合,再利用激光诱导荧光技术,捕获清晰的喷雾形态图像,同时在管路中安装加热装置、温度压力传感器、电磁流量计,以研究燃料的状态对喷雾混合特性的影响。
[0005]本发明的技术方案是:一种天然气/柴油双燃料喷射混合特性研究装置,包括喷射组合器、定容弹、天然气喷射器、柴油喷射器、供气系统、供油系统、计算机1、ECU、激光器、同步器、相机1、相机Π、反射镜和分光镜;
[0006]所述喷射组合器可拆卸的安装在定容弹的顶部,所述喷射组合器内设有与定容弹测试区域相通的安装孔I和安装孔Π;所述天然气喷射器固定安装在安装孔I上,所述柴油喷射器固定安装在安装孔Π上;
[0007]所述供气系统与天然气喷射器的进口相连接;所述供油系统与所述柴油喷射器的进口相连接;
[0008]所述反射镜位于定容弹的侧面窗口,分光镜位于定容弹的正面窗口;所述相机I和相机Π分别正对着分光镜的两个镜面;所述计算机I与同步器的输入端电连接、同步器的输出端分别与激光器、相机I和相机Π电连接;
[0009]所述ECU包括收发模块、天然气喷射器控制模块和柴油喷射器控制模块;所述收发模块与计算机I电连接、将从计算机I接收的信号传送到天然气喷射器控制模块和柴油喷射器控制模块,所述天然气喷射器控制模块与天然气喷射器电连接、用于控制天然气喷射器的开关,所述柴油喷射器控制模块与柴油喷射器电连接、用于控制柴油喷射器的开关,收发模块在给天然气喷射器和柴油喷射器发射信号的同时,也将该信号传送到计算机I,计算机I通过同步器控制激光器发射激光而相机I和相机Π同时拍摄照片。
[0010]上述方案中,所述供气系统包括天然气罐和丙酮发生器;所述丙酮发生器包括进气口 I和出气口;所述进气口 I通过高压金属软管与天然气罐连接;出气口通过高压气管与天然气喷射器连接;
[0011]所述出气口与天然气喷射器连接的高压气管上设有丙酮浓度计、温度传感器、压力传感器I和流量计;
[0012]所述丙酮发生器的底部置于水浴加热器内。
[0013]上述方案中,所述供油系统包括高压油轨、高压油栗、油箱、和计算机Π;所述高压油栗的一端与油箱连接,另一端与高压油轨的一端连接,高压油轨的另一端通过高压油管与柴油喷射器连接;所述高压油轨上安装有压力传感器Π;高压油轨与柴油喷射器连接的高压油管上安装有压力表I;
[0014]所述计算机Π分别与高压油栗和压力传感器Π电连接,根据压力传感器Π检测到的高压油轨内的液油压力信号,来控制高压油栗对高压油轨的供油量。
[0015]上述方案中,所述喷射组合器还包括微通道;所述微通道的一端与天然气喷射器的出口相通,另一端与定容弹测试区域相通。
[0016]进一步的,所述微通道和定容弹测试区域相通的一端与柴油喷射器出口的轴心距为 5mm。
[0017]进一步的,所述喷射组合器的顶部包括环形台阶I,所述环形台阶I的圆周设有螺纹孔,所述喷射组合器通过螺纹孔与螺栓固定在定容弹的顶部;
[0018]所述环形台阶I的下方还设有环形台阶Π,环形台阶Π的底部设有石墨垫圈。
[0019]上述方案中,所述喷射组合器还包括夹具;所述夹具为“工”字型,所述夹具的两侧设有开口的卡槽,所述天然气喷射器和柴油喷射器分别卡在卡槽上,所述夹具上设有两个中心对称的通孔,所述夹具还设有两根长螺栓,两根长螺栓穿过所述通孔后旋进喷射组合器底部的螺纹孔并紧固。
[0020]—种根据上述天然气/柴油双燃料喷射混合特性研究装置的控制方法,包括以下步骤:
[0021]S1、将试验用的所述天然气/柴油双燃料喷射混合特性研究装置安装连接;
[0022]S2、对相机1、相机Π进行标定,标定结束后安装定容弹,并检查气密性;
[0023]S3、开启供气系统和供油系统,使其达到实验值;
[0024]S4、通过ECU调节天然气/柴油的喷射策略,在天然气喷射器和柴油喷射器开始工作的瞬间,将喷射脉冲信号发射给计算机I,计算机I通过同步器分别控制激光器、相机I和相机π同时开始工作;
[0025]S5、根据拍摄的图像,调节气体的浓度,以及相机增益,以获取质量最佳的图像;
[0026]S6、获得喷雾图像,用MATLAB软件进行图像处理后,再进行双燃料射流的混合特性的研究分析。
[0027]上述方案中,所述步骤S3具体为:开启供气系统,打开天然气罐,天然气通过高压金属软管进入丙酮发生器的丙酮液面下,天然气与丙酮充分混合后经气体导管流出,途径丙酮浓度计、温度传感器、压力传感器I和流量计,抵达天然气喷射器,调节水浴加热器温度、丙酮液体的加入量和供气压力,获取满足实验浓度要求的天然气/丙酮蒸汽混合气;
[0028]开启供油系统,计算机Π根据压力传感器Π检测到的高压油轨内的液油压力信号,来控制高压油栗对高压油轨的供油量,调节压力至实验值,保持恒定。
[0029]上述方案中,所述步骤S4具体为:计算机I控制ECU调节天然气喷射器和柴油喷射器的喷射脉宽、喷射相位,以及喷射频率,在天然气喷射器和柴油喷射器开始工作的瞬间,将喷射脉冲信号发射给计算机I,计算机I通过同步器分别控制激光器、相机I和相机Π同时开始工作;激光器发射的激光通过反光镜射入定容弹的试验区域,遇到柴油喷雾会产生米氏散射,激光遇到天然气/丙酮射流时,丙酮会受到激发而发出荧光,其荧光强度与丙酮浓度成正比,这两束波长不同的光经定容弹正面窗口发出通过分光镜时,被分开分别由相机I和相机Π接收。
[0030]本发明的有益效果是:
[0031 ] 1、本发明通过双燃料喷射组合器实现了双燃料的喷射混合策略,为天然气缸内直喷柴油引燃发动机的开发提供了实验数据。
[0032]2、本发明通过设计一种丙酮发生器,并且可以通过温度和加入丙酮的计量来控制丙酮的浓度,并通过丙酮浓度计来精确测量丙酮浓度。
[0033]3、本发明采用双燃料喷射组合器,并设计了一套双燃料控制ECU系统,使其能够分别控制天然气喷射器和柴油喷射器,整个系统的稳定性、可靠性大大提高;不仅可以开展双燃料相关的实验研究,还将适用于柴油单燃料和天然气单燃料的射流混合燃烧实验研究。
[0034]4、本发明设计的双燃料喷射组合器,通过微通道将天然气喷束与柴油喷束导到一起,其轴心距为5mm,能够模拟发动机内的双燃料喷射情况。
【附图说明】
[0035]图1为本发明一实施方式的结构示意图;
[0036]图2为本发明一实施方式喷射组合器三维结构图;
[0037]图3为本发明一实施方式喷射组合器三维截面图;
[0038]图4为本发明一实施方式喷射组合器二维截面图;
[0039]图5为本发明一实施方式夹具结构示意图;
[0040]图6为本发明一实施方式丙酮发生器结构图;
[0041 ]图7为本发明一实施方式实施提供的天然气/柴油双燃料喷射混合特性研究方法的流程图。
[0042]图中:1、喷射组合器;2、定容弹;3、分光镜;4、相机I;5、相机Π ; 6、激光器;7、同步器;8、计算机1;9、计算机Π ;10、高压油轨;11、ECU;12、压力表1;13、压力表Π ;14、高压油管;15、反射镜;16、流量计;17、压力传感器I; 18、温度传感器;19、丙酮浓度计;20、高压气管;21、氮气瓶;22、丙酮发生器;23、天然气罐;24、压力传感器Π ;26、天然气喷射器;27、柴油喷射器;28、夹具;29、卡槽;30、通孔;31、安装孔I ;32、安装孔Π ;33、微通道;34、环形台阶1;35、螺纹孔;36、环形台阶Π ;37、进气口 1;38、进气口 Π ;39、出气口;40、备用安装口41、卸液口; 42、支架;43、水浴加热器。
【具体实施方式】
[0043]下面结合附图【具体实施方式】对本发明作进一步详细说明,但本发明的保护范围并不限于此。
[0044]图1为本发明所述天然气/柴油双燃料喷射混合特性研究装置的一种实施方式,所述天然气/柴油双燃料喷射混合特性研究装置,包括喷射组合器1、定容弹2、天然气喷射器26、柴油喷射器27、供气系统、供油系统、计算机I8、E⑶11、激光器6、同步器7、相机14、相机Π 5、反射镜15和分光镜3。
[0045]所述喷射组合器I可拆卸的安装在定容弹2的顶部,通过螺栓压紧密封;所述喷射组合器I内设有与定容弹2测试区域相通的安装孔131和安装孔Π 32;所述天然气喷射器26固定安装在安装孔131上,所述柴油喷射器27固定安装在安装孔Π 32上,构成双燃料喷射组合器,如图2和图3所不。
[0046]所述供气系统与天然气喷射器26的进口相连接;所述供油系统与所述柴油喷射器27的进口相连接。
[0047]所述反射镜15位于定容弹2的侧面窗口,分光镜3位于定容弹2的正面窗口;所述相机14和相机Π 5分别正对着分光镜3的两个镜面;所述计算机18与同步器7的输入端电连接、同步器7的输出端分别与激光器6、相机14和相机Π 5电连接。相机14和相机Π 5为ICXD相机。
[0048]所述ECUll包括收发模块、天然气喷射器控制模块和柴油喷射器控制模块;所述收发模块与计算机18电连接、将从计算机18接收的信号传送到天然气喷射器控制模块和柴油喷射器控制模块,所述天然气喷射器控制模块与天然气喷射器26电连接、用于控制天然气喷射器26的开关,所述柴油喷射器控制模块与柴油喷射器27电连接、用于控制柴油喷射器27的开关,收发模块在给天然气喷射器26和柴油喷射器27发射信号的同时,也将该信号传送到计算机18,计算机18通过同步器7控制激光器6发射激光而相机41和相机5 Π同时拍摄照片。
[0049]所述供气系统包括天然气罐23和丙酮发生器22;如图6所示,所述丙酮发生器22包括进气口 137、进气口 Π 38、出气口 39、安装口 40和卸液口 41;所述进气口 137通过高压金属软管与天然气罐23连接;出气口39通过高压气管20与天然气喷射器26连接;所述出气口39与天然气喷射器26连接的高压气管20上设有丙酮浓度计19、温度传感器18、压力传感器117和流量计16,能测出工质的状态;所述丙酮发生器22的底部通过支架42置于水浴加热器43内。所述进气口 Π 38为备用进气口,在该试验中,所述进气口 Π 38用封头封住。所述安装口40位于丙酮发生器22的顶部,为备用的温度压力传感器安装口;所述卸液口 41位于丙酮发生器22的底部,通过卸液口 41可将丙酮排出。
[0050]所述供油系统包括高压油轨10、高压油栗、油箱、和计算机Π9;所述高压油栗的一端与油箱连接,另一端与高压油轨10的一端连接,高压油轨10的另一端通过高压油管与柴油喷射器27连接;所述高压油轨10上安装有压力传感器Π 24;高压油轨10与柴油喷射器27连接的高压油管上安装有压力表112;所述计算机Π9分别与高压油栗和压力传感器Π24电连接,根据压力传感器Π 24检测到的高压油轨10内的液油压力信号,来控制高压油栗对高压油轨10的供油量。
[0051]如图4所示,所述喷射组合器I还包括微通道33;所述微通道33的一端与天然气喷射器26的出口相通,另一端与定容弹2测试区域相通。在试验过程中,柴油通过柴油喷射器27直接喷射到定容弹2内,天然气则由天然气喷射器26喷出经微通道33进入定容弹2内。所述微通道33和定容弹2测试区域相通的一端与柴油喷射器27出口的轴心距为5mm,能够模拟发动机内的双燃料喷射情况。
[0052]所述喷射组合器I的顶部包括环形台阶134,所述环形台阶134的圆周设有螺纹孔35,所述喷射组合器I通过螺纹孔35与螺栓固定在定容弹2的顶部。
[0053]所述环形台阶134的下方还设有环形台阶Π 35,环形台阶Π 35的底部设有石墨垫圈。整个喷射组合器I由螺栓固定在定容弹2顶部,并通过石墨垫圈密封。
[0054]所述喷射组合器I还包括夹具28;所述夹具为“工”字型,如图5所示;所述夹具28的两侧设有开口的卡槽29,所述天然气喷射器26和柴油喷射器27分别卡在卡槽29上,所述夹具28上设有两个中心对称的通孔30,所述夹具28还设有两根长螺栓,两根长螺栓穿过所述通孔30后旋进喷射组合器I底部的螺纹孔并紧固。
[0055]在试验过程中还需要用到氮气瓶21,氮气瓶21通过高压气管与定容弹2连接,所述氮气瓶21与定容弹2连接的高压气管上安装有压力表Π 13。氮气瓶21为定容弹2提供背压。
[0056]本发明还提供了一种天然气/柴油双燃料喷射混合特性研究的测试方法,将天然气喷射器26和柴油喷射器27分别安装于喷射组合器I并压紧,然后将双燃料喷射组合器I安装在定容弹2顶部并压紧密封。按图1所示连接相应的管路、仪器和线路。实验前需对14、相机Π 5进行标定,将靶标置于喷射组合器I的喷嘴下方,调节相机焦距,直至靶标清晰可见即可。
[0057]实验前,需先对丙酮浓度与其荧光强度进行标定,具体方法为:不同浓度的丙酮在激光的照射下发出的荧光强度不同,ICCD相机捕获的图像颜色也将不同,所以第一步,要能够精确控制丙酮浓度,通过控制丙酮发生器22内的压力、温度和丙酮溶液的量,同时用丙酮浓度计19实时监控,以达到精确控制天然气中的丙酮浓度。第二步,将不同浓度的天然气/丙酮混合气导入特制的玻璃容器内混合均匀,从侧面照射激光,ICCD相机正面拍摄,同时控制激光能量强度、相机位置、焦距、增益与实验值相同。第三步,因为不同浓度的丙酮受激发后发出的荧光强度不同,所以根据这一特性对丙酮浓度进行标定,制作与之相对应荧光图並L曰O
[0058]前期准备结束后,即可开展实验。如图7所示为该实验流程图,通过计算机18控制E⑶11给喷射器下达开启命令,喷射器工作的同时也将脉冲信号通过同步器7同时传递给激光器6和ICCD相机。通过改变相机的延时,捕获不同时刻下喷雾形态,以进行双燃料射流混合特性研究。
[0059]所述天然气/柴油双燃料喷射混合特性研究装置的控制方法,具体包括以下步骤:
[0060]S1、将试验用的所述天然气/柴油双燃料喷射混合特性研究装置安装连接;
[0061]S2、对相机14、相机Π 5进行标定,标定结束后安装定容弹2,并检查气密性;
[0062]S3、开启供气系统和供油系统,使其达到实验值;
[0063]S4、通过ECUll调节天然气/柴油的喷射策略,在天然气喷射器26和柴油喷射器27开始工作的瞬间,将喷射脉冲信号发射给计算机18,计算机18通过同步器7分别控制激光器
6、相机14和相机Π 5同时开始工作;
[0064]S5、根据拍摄的图像,调节气体的浓度,以及相机增益,以获取质量最佳的图像;
[0065]S6、获得喷雾图像,用MATLAB软件进行图像处理后,再进行双燃料射流的混合特性的研究分析。
[0066]所述步骤S3具体为:开启供气系统,打开天然气罐23,天然气通过高压金属软管进入丙酮发生器22的丙酮液面下,天然气与丙酮充分混合后经气体导管流出,途径丙酮浓度计19、温度传感器18、压力传感器117和流量计16,抵达天然气喷射器26,调节水浴加热器43温度、丙酮液体的加入量和供气压力,获取满足实验浓度要求的天然气/丙酮蒸汽混合气;
[0067]开启供油系统,计算机Π9根据压力传感器Π 24检测到的高压油轨10内的液油压力信号,来控制高压油栗对高压油轨10的供油量,调节压力至实验值,保持恒定。
[0068]所述步骤S4具体为:计算机18通过软件ECUMonitor控制ECUl I调节天然气喷射器26和柴油喷射器27的喷射脉宽、喷射相位,以及喷射频率,在天然气喷射器26和柴油喷射器27开始工作的瞬间,将喷射脉冲信号发射给计算机18,计算机18通过同步器7分别控制激光器6、相机14和相机Π 5同时开始工作;激光器6发射的激光通过反光镜15射入定容弹2的试验区域,遇到柴油喷雾会产生米氏散射,激光遇到天然气/丙酮射流时,丙酮会受到激发而发出荧光,其荧光强度与丙酮浓度成正比,这两束波长不同的光经定容弹2正面窗口发出通过分光镜3时,被分开分别由相机14和相机Π 5接收。
[0069]本发明设计了一种能够实现柴油天然气双燃料喷射的喷射组合器I,并将其安装于定容弹2顶部,并与一套天然气供给系统和一套柴油供给系统相连,通过ECU控制系统,实现双燃料的喷射混合,再利用激光诱导荧光技术,通过一套光学信号系统对喷雾图像,同时在管路中安装加热装置、温度传感器、压力传感器、电磁流量计,以研究燃料的状态对喷雾混合特性的影响。
[0070]所述实施例为本发明的优选的实施方式,但本发明并不限于上述实施方式,在不背离本发明的实质内容的情况下,本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种天然气/柴油双燃料喷射混合特性研究装置,其特征在于,包括喷射组合器(I)、定容弹(2)、天然气喷射器(26)、柴油喷射器(27)、供气系统、供油系统、计算机I (8)、ECU(11)、激光器(6)、同步器(7)、相机1(4)、相机Π (5)、反射镜(15)和分光镜(3); 所述喷射组合器(I)可拆卸的安装在定容弹(2)的顶部,所述喷射组合器(I)内设有与定容弹(2)测试区域相通的安装孔1(31)和安装孔Π (32);所述天然气喷射器(26)固定安装在安装孔1(31)上,所述柴油喷射器(27)固定安装在安装孔Π (32)上; 所述供气系统与天然气喷射器(26)的进口相连接;所述供油系统与所述柴油喷射器(27)的进口相连接; 所述反射镜(15)位于定容弹(2)的侧面窗口,分光镜(3)位于定容弹(2)的正面窗口;所述相机1(4)和相机Π (5)分别正对着分光镜(3)的两个镜面;所述计算机1(8)与同步器(7)的输入端电连接、同步器(7)的输出端分别与激光器(6)、相机1(4)和相机Π (5)电连接; 所述ECU(Il)包括收发模块、天然气喷射器控制模块和柴油喷射器控制模块;所述收发模块与计算机1(8)电连接、将从计算机1(8)接收的信号传送到天然气喷射器控制模块和柴油喷射器控制模块,所述天然气喷射器控制模块与天然气喷射器(26)电连接、用于控制天然气喷射器(26)的开关,所述柴油喷射器控制模块与柴油喷射器(27)电连接、用于控制柴油喷射器(27)的开关,收发模块在给天然气喷射器(26)和柴油喷射器(27)发射信号的同时,也将该信号传送到计算机1(8),计算机1(8)通过同步器(7)控制激光器(6)发射激光而相机(4)1和相机(5) Π同时拍摄照片。2.根据权利要求1所述天然气/柴油双燃料喷射混合特性研究装置,其特征在于,所述供气系统包括天然气罐(23)和丙酮发生器(22); 所述丙酮发生器(22)包括进气口 I (37)和出气口(39);所述进气口 1(37)通过高压金属软管与天然气罐(23)连接;出气口(39)通过高压气管(20)与天然气喷射器(26)连接; 所述出气口(39)与天然气喷射器(26)连接的高压气管(20)上设有丙酮浓度计(19)、温度传感器(18)、压力传感器I (17)和流量计(16); 所述丙酮发生器(22)的底部置于水浴加热器(43)内。3.根据权利要求1所述天然气/柴油双燃料喷射混合特性研究装置,其特征在于,所述供油系统包括高压油轨(10)、高压油栗、油箱、和计算机Π (9); 所述高压油栗的一端与油箱连接,另一端与高压油轨(10)的一端连接,高压油轨(10)的另一端通过高压油管与柴油喷射器(27)连接;所述高压油轨(10)上安装有压力传感器Π(24);高压油轨(10)与柴油喷射器(27)连接的高压油管上安装有压力表1(12); 所述计算机Π (9)分别与高压油栗和压力传感器Π (24)电连接,根据压力传感器Π(24)检测到的高压油轨(10)内的液油压力信号,来控制高压油栗对高压油轨(10)的供油量。4.根据权利要求1所述天然气/柴油双燃料喷射混合特性研究装置,其特征在于,所述喷射组合器(I)还包括微通道(33);所述微通道(33)的一端与天然气喷射器(26)的出口相通,另一端与定容弹(2)测试区域相通。5.根据权利要求4所述天然气/柴油双燃料喷射混合特性研究装置,其特征在于,所述微通道(33)和定容弹(2)测试区域相通的一端与柴油喷射器(27)出口的轴心距为5_。6.根据权利要求4所述天然气/柴油双燃料喷射混合特性研究装置,其特征在于,所述喷射组合器(I)的顶部包括环形台阶1(34),所述环形台阶1(34)的圆周设有螺纹孔(35),所述喷射组合器(I)通过螺纹孔(35)与螺栓固定在定容弹(2)的顶部; 所述环形台阶1(34)的下方还设有环形台阶Π (35),环形台阶Π (35)的底部设有石墨垫圈。7.根据权利要求4所述天然气/柴油双燃料喷射混合特性研究装置,其特征在于,所述喷射组合器(I)还包括夹具(28);所述夹具为“工”字型,所述夹具(28)的两侧设有开口的卡槽(29),所述天然气喷射器(26)和柴油喷射器(27)分别卡在卡槽(29)上,所述夹具(28)上设有两个中心对称的通孔(30),所述夹具(28)还设有两根长螺栓,两根长螺栓穿过所述通孔(30)后旋进喷射组合器(I)底部的螺纹孔并紧固。8.—种根据权利要求1所述天然气/柴油双燃料喷射混合特性研究装置的控制方法,其特征在于,包括以下步骤: 51、将试验用的所述天然气/柴油双燃料喷射混合特性研究装置安装连接; 52、对相机1(4)、相机Π(5)进行标定,标定结束后安装定容弹(2),并检查气密性; 53、开启供气系统和供油系统,使其达到实验值; 54、通过ECU(11)调节天然气/柴油的喷射策略,在天然气喷射器(26)和柴油喷射器(27)开始工作的瞬间,将喷射脉冲信号发射给计算机1(8),计算机1(8)通过同步器(7)分别控制激光器(6)、相机I (4)和相机Π (5)同时开始工作; 55、根据拍摄的图像,调节气体的浓度,以及相机增益,以获取质量最佳的图像; 56、获得喷雾图像,用MATLAB软件进行图像处理后,再进行双燃料射流的混合特性的研究分析。9.根据权利要求8所述的控制方法,其特征在于,所述步骤S3具体为:开启供气系统,打开天然气罐(23),天然气通过高压金属软管进入丙酮发生器(22)的丙酮液面下,天然气与丙酮充分混合后经气体导管流出,途径丙酮浓度计(19)、温度传感器(18)、压力传感器I(17)和流量计(16),抵达天然气喷射器(26),调节水浴加热器(43)温度、丙酮液体的加入量和供气压力,获取满足实验浓度要求的天然气/丙酮蒸汽混合气; 开启供油系统,计算机Π (9)根据压力传感器Π (24)检测到的高压油轨(10)内的液油压力信号,来控制高压油栗对高压油轨(10)的供油量,调节压力至实验值,保持恒定。10.根据权利要求8所述的控制方法,其特征在于,所述步骤S4具体为:计算机I(8)控制ECU(Il)调节天然气喷射器(26)和柴油喷射器(27)的喷射脉宽、喷射相位,以及喷射频率,在天然气喷射器(26)和柴油喷射器(27)开始工作的瞬间,将喷射脉冲信号发射给计算机I(8),计算机1(8)通过同步器(7)分别控制激光器(6)、相机1(4)和相机Π (5)同时开始工作;激光器(6)发射的激光通过反光镜(15)射入定容弹(2)的试验区域,遇到柴油喷雾会产生米氏散射,激光遇到天然气/丙酮射流时,丙酮会受到激发而发出荧光,其荧光强度与丙酮浓度成正比,这两束波长不同的光经定容弹(2)正面窗口发出通过分光镜(3)时,被分开分别由相机I(4)和相机Π (5)接收。
【文档编号】F02M43/04GK105840381SQ201610157040
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年3月18日
【发明人】王谦, 谭小强, 刘庆, 姜鹏, 韩丹, 邵长胜
【申请人】江苏大学
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