一种柴油机单体泵燃油系统平衡阀动态可视化试验装置及试验方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种柴油机单体栗燃油系统平衡阀动态可视化试验装置及试验方法，属于柴油机技术领域。
【背景技术】
[0002]电控单体栗燃油系统是通过电磁阀控制高压燃油和低压燃油的导通或切断来实现燃油喷射控制的。当电磁阀通电，阀芯闭合时，燃油对阀芯左右锥面作用力相等，阀芯部分相当于平衡阀。当电磁阀断电，高压燃油将在很短时间内通过很小的流通面积流入低压油路，这个过程时间非常短，压力状态变化梯度较大。由于实际加工无法做到真正的理想化，即阀腔内孔径处处相等，泄油端孔径会大于阀腔内部，就会导致阀芯两个方向的受力面积不相等，液压力会使阀芯有向开启方向运动的趋势。
[0003]随着单体栗的小型化和低电压驱动，要求电磁阀及衔铁尺寸越来越小，进而减小电磁力。相应的，控制阀复位弹簧力也必须减小。在这种情况下，在燃油压力升高的同时，若阀芯受力和弹簧力之和大于电磁力，阀芯就会开启泄油导致控制腔内压力下降，不利于喷油器喷油，同时锥面处高度湍流及气泡运动将引起控制阀机械损伤，并引起阀芯振动，产生噪声。因此，深入了解单体栗燃油系统中平衡阀燃油空化流动的机理十分必要。
【发明内容】
[0004]本发明提出一种柴油机单体栗燃油系统平衡阀动态可视化试验装置及试验方法，能够观察平衡阀锥面处的燃油流动情况。目的是为了了解柴油机单体栗燃油系统中平衡阀处燃油空化流动现象的机理，为单体栗平衡阀的优化设计提供依据。
[0005]—种柴油机单体栗燃油系统平衡阀动态可视化试验装置，其特征在于:包括阀芯
(I)，止推挡板(2)，阀体(3)，弹簧座(4)，推杆(5)，压盖(6)，压缩弹簧(7)，泄油孔(8)，阀芯座(9)和回油孔(10);所述阀芯座(9)与推杆(5)之间设有弹簧座(4)和压缩弹簧(7);所述压盖(6)上开有通孔用于监测阀芯(I)的位移变化，压盖(6)与阀体(3)螺栓紧固；所述阀体(3)上设有出油孔和泄油孔;所述阀芯(I)由石英玻璃制成，与阀芯座(9)用胶粘死;所述推杆
[5]与阀芯座(9)螺纹连接;所述止推挡板(2)上开有通孔，止推挡板(2)与阀体(3)螺纹紧固。
[0006]组装如下系统，该系统包括驱动电机，油栗，高压油管，稳压罐，可视化试验装置位移传感器，工业内窥镜，入口压力传感器和出口压力传感器；电机驱动油栗栗油，油栗与油箱之间连有滤清器，高压油管连接油栗和稳压罐;入口压力传感器安装于可视化试验装置进油口端，监测阀进口油压变化；出口压力传感器安装于出油口端监测出口压力;压盖后端通孔内安置位移传感器测阀芯振动位移;工业内窥镜插入到止推挡板中的通孔中，能前后调距离观测阀芯端面处燃油流动变化状况；
[0007]调节油栗，增加油栗栗油量，稳压罐稳定油路压力，当燃油对阀芯出口端面作用力大于弹簧力和燃油对后端面作用力之和时，阀芯开启，燃油泄出，阀芯出口端面作用力降低，阀芯落座，这一过程中位移传感器测量阀芯运动规律，同步测量流道内的压力，并观测记录阀运动过程中气液两相混合流动随阀芯升程变化和燃油压力变化的规律。
[0008]根据气相和液相反射光的光强不同，通过工业内窥镜相片亮度判断空化效果。
[0009]所述阀芯座与推杆之间设有弹簧座和压力弹簧，使阀芯处于常闭状态。
[0010]所述止推挡板上设有通孔，内用橡胶插塞放置工业内窥镜，由于气相和液相反射光的光强不同，数据采集系统处理即可得出流场和气泡发展变化规律。
[0011]所述锥阀体上设有回油孔和泄油孔，可以减小阀芯座处的泄漏。
[0012]发明具有以下特点:1、由于采用工业内窥镜，且观测端在试验装置的低压部分，因此，可以测量空化流动参数及观测气泡发展变化。2、石英阀芯与阀芯座用胶粘死，阀芯座与推杆之间有压力弹簧支撑，这样阀芯处于常闭状态，液压力对出口端作用力大于弹簧弹力和后端面作用力之和时，阀芯就会开启，这样可以模拟出平衡阀流动的动态过程。
【附图说明】
[0013]图1是发明方法的系统试验原理图；
[0014]图2是本发明方法应用装置(平衡阀)的结构示意图；
[0015]图3是本发明试验过程中阀芯开启时燃油流动示意图；
[0016]标号说明:1-阀芯，2-止推挡板，3-阀体，4-弹簧座，5-推杆，6_压盖，7_压力弹簧，8-泄油孔，9-阀芯座，10-回油孔。
【具体实施方式】
[0017]如图1所示，一种柴油机单体栗燃油系统平衡阀动态可视化试验装置及试验方法，包括驱动电机，油栗，高压油管，稳压罐，平衡阀，位移传感器，工业内窥镜，计算机，电子控制系统，数据采集系统，油箱。
[0018]如图2所示，一种柴油机单体栗燃油系统平衡阀动态可视化试验装置，包括阀芯
(I)，止推挡板(2)，阀体(3)，弹簧座(4)，推杆(5)，压盖(6)，压缩弹簧(7)，泄油孔(8)，阀芯座(9)，回油孔(10)。
[0019]所述阀芯(I)为石英玻璃制成，可在阀腔内移动;所述阀芯座(9)为金属，与阀芯用胶粘死。
[0020]阀芯(I)和阀芯座(9)安装于阀体(3)内部，与推杆(5)之间安装弹簧座(4)和压力弹簧(7)，推杆(5)与阀芯座(9)螺纹连接。
[0021]压盖(6)与阀体(3)螺栓紧固，压盖(6)中心有通孔，阀体外部放置位移传感器，可用于监测阀芯的运动变化过程。
[0022]还包括安装于入口端的入口压力传感器和出口压力传感器。入口压力传感器可以测量平衡阀的入口压力，出口压力传感器可以测量流经锥面后腔内压力，之后将压力信号反馈给数据采集系统进行数据处理，可得到进出口压力变化曲线。
[0023]所述止推挡板上设有通孔，内用橡胶插塞放置工业内窥镜，由于气相和液相反射光的光强不同，数据采集系统处理即可得出流场和气泡发展变化规律。
[0024]试验初始，调节油栗，增加油栗栗油量，稳压罐稳定油路压力，当燃油对阀芯出口端面作用力大于弹簧力和燃油对后端面作用力之和时，阀芯开启，燃油泄出，阀芯出口端面作用力降低，阀芯落座，这一过程中位移传感器测量阀芯运动规律，同步测量流道内的压力，并观测记录阀运动过程中气液两相混合流动随阀芯升程变化和燃油压力变化的规律。
【主权项】
1.一种柴油机单体栗燃油系统平衡阀动态可视化试验装置，其特征在于:包括阀芯(I)，止推挡板(2)，阀体(3)，弹簧座(4)，推杆(5)，压盖(6)，压缩弹簧(7)，泄油孔(8)，阀芯座(9)和回油孔(10);所述阀芯座(9)与推杆(5)之间设有弹簧座(4)和压缩弹簧(7);所述压盖(6)上开有通孔用于监测阀芯(I)的位移变化，压盖(6)与阀体(3)螺栓紧固；所述阀体(3)上设有出油孔和泄油孔;所述阀芯(I)由石英玻璃制成，与阀芯座(9)用胶粘死;所述推杆(5)与阀芯座(9)螺纹连接;所述止推挡板(2)上开有通孔，止推挡板(2)与阀体(3)螺纹紧固。2.应用如权利要求1所述装置的可视化试验方法，其特征在于:组装如下系统，该系统包括驱动电机，油栗，高压油管，稳压罐，可视化试验装置位移传感器，工业内窥镜，入口压力传感器和出口压力传感器； 电机驱动油栗栗油，油栗与油箱之间连有滤清器，高压油管连接油栗和稳压罐;入口压力传感器安装于可视化试验装置进油口端，监测阀进口油压变化；出口压力传感器安装于出油口端监测出口压力;压盖后端通孔内安置位移传感器测阀芯振动位移;工业内窥镜插入到止推挡板中的通孔中，能前后调距离观测阀芯端面处燃油流动变化状况； 调节油栗，增加油栗栗油量，稳压罐稳定油路压力，当燃油对阀芯出口端面作用力大于弹簧力和燃油对后端面作用力之和时，阀芯开启，燃油泄出，阀芯出口端面作用力降低，阀芯落座，这一过程中位移传感器测量阀芯运动规律，同步测量流道内的压力，并观测记录阀运动过程中气液两相混合流动随阀芯升程变化和燃油压力变化的规律。3.根据权利要求1所述的一种柴油机单体栗燃油系统平衡阀动态可视化试验装置，其特征在于:根据气相和液相反射光的光强不同，通过工业内窥镜相片亮度判断空化效果。
【专利摘要】一种柴油机单体泵燃油系统平衡阀动态可视化试验装置及试验方法属于柴油机领域，用于观察平衡阀锥面处的燃油流动情况。装置包括阀芯、定位柱体、止推挡板、阀体、弹簧座、推杆、压盖、压力弹簧和阀芯座，通过调节平衡阀入口压力，改变阀芯受力平衡，使其在燃油压力和弹簧力共同作用下达到平衡状态，进而探索阀芯运动与流道内流场的变化关系。本发明可以模拟单体泵平衡阀的空化流动，得出压力与气泡发展变化的关系，并且能够实时观测平衡阀锥面燃油流动的动态变化过程。
【IPC分类】G01M13/00
【公开号】CN105628359
【申请号】CN201510999941
【发明人】雷艳, 高壮, 仇滔
【申请人】北京工业大学
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2015年12月27日