喷油器头部温度测量系统及方法与流程

技术领域：

本发明涉及发动机喷油器，具体涉及发动机喷油器头部温度测量系统及方法。

背景技术：
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直喷汽油机由于具有良好的燃油经济性、动力性、排放性以及瞬态响应特性，得到了越来越广泛的应用。但是将喷油器直接暴露在高温高压的环境中，其头部不可避免地产生积碳。积碳堵塞喷孔不仅会导致喷油器流量损失，而且使喷油器宏观、微观喷雾特性改变，从而恶化缸内燃烧，影响发动机性能。

喷油器积碳的影响因素包括喷油器表面温度、燃油成分、添加剂的作用、燃烧室结构等，气缸头部的设计和喷油器的位置也会对喷油器的积碳情况产生影响。其中温度是主要的影响因素。

因此，需要一种简便、准确的测量喷油器头部温度的方法。通过改变发动机的控制参数，研究喷油器的热负荷特性。

技术实现要素：
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本发明目的在于提供一种测量喷油器头部温度的简便方法。其基本原理是：在喷油器头部布置四个热电偶，以期实现对喷油器温度的实时监测。改变发动机的控制参数，具体包括转速、负荷、冷却水温、gdi喷油量、点火角，使之在不同的参数下运行，同时通过热电偶对不同运行状态下发动机喷油器的各点温度进行监测。测量数据传至电脑被记录并保存，作进一步处理，得出由于各个参数的变化导致的喷油器温度的变化曲线图。具体技术方案如下：

喷油器头部温度测量系统，包括：在喷油器头部布置4个热电偶，与热电偶相连的温度测量仪，与温度测量仪相连的计算机；

所述4个热电偶沿喷射方向依次分布，分别是：第四热电偶4，位于密封环外部；第三热电偶3，位于密封环处；第二热电偶2，位于喷油器底座侧面；第一热电偶1，位于喷油器头部外表面。

作为优选方案，所述4个热电偶的中心及喷油器中心轴线均位于同一平面。

在上述系统上实现的发动机转速和负荷对喷油器温度影响的曲线测量方法，发动机的转速控制在1250r/min-3000r/min，间隔为250r/min；负荷变化范围为1bar-10bar，间隔为1bar；具体过程如下：

步骤a1：设置冷却水温为85℃，机油温度为95℃；

步骤a2：调节发动机转速为1250r/min，同时使发动机负荷为1bar，发动机按标定策略运行；

步骤a3：利用热电偶对喷油器的各点温度进行监测，时长2min，将数据传输至计算机并保存；

步骤a4：以1bar的增幅增加发动机的负荷，同时发动机的转速保持不变，重复执行步骤a3，直至10个不同的负荷工况全部测试完毕。

在上述系统上实现的发动机冷却水温度对喷油器温度影响曲线的测量方法，冷却水温度的变化范围为65℃-90℃，变化间隔为2℃；具体步骤如下：

步骤b1：调节冷却水的温度为65℃；

步骤b2：利用热电偶对喷油器的各点温度进行监测，时长2min，将数据传输至计算机并保存；

步骤b3：以2℃的增幅增加冷却水的温度，重复步骤b2，直至冷却水温度达到90℃；

步骤b4：利用标定软件inca对转速、点火提前角和gdi喷油量参数进行调节，使各参数数值保持一致。

在上述系统上实现的发动机gdi喷油量对喷油器温度影响曲线的测量方法，具体步骤如下：

步骤c1：调节两个开放式ecu，使gdi喷油量比例为100％；

步骤c2：利用热电偶对喷油器的各点温度进行监测，时长2min，将数据传输至计算机并保存；

步骤c3：调节两个开放式ecu，使gdi喷油量比例为90％；pfi的比例为10％，作用是补偿因gdi喷油量下降造成的发动机转速和负荷的减少，使发动机转速和负荷保持不变；利用热电偶对喷油器的各点温度进行监测，时长2min，将数据传输至计算机并保存；

步骤c4：重复步骤c3，gdi喷油量比例按10％逐级递减，直到0；

步骤c5：利用标定软件对点火提前角、转速和负荷等参数进行调节，同时调节冷却水温度，使各参数数值保持一致。

在上述系统上实现的发动机点火提前角变化对喷油器温度影响曲线的测量方法，具体步骤如下：

步骤d1：利用标定软件调节点火提前角为标定值-5度；

步骤d2：利用热电偶对喷油器的各点温度进行监测，时长2min，将数据传输至计算机并保存；

步骤d3：利用标定软件调节点火提前角，以1度的增幅增大点火提前角，利用标定软件对转速、gdi喷油量等参数进行调节，同时调节冷却水温度，使各参数数值保持一致，利用热电偶对喷油器的各点温度进行监测，时长2min，将数据传输至计算机并保存；

步骤d4：重复步骤d3，直至使点火提前角增加至标定值。

本发明的四个测温点所处的环境有差异，其传热机理不同，影响喷油器各点温度的主要因素不同。具体的是：喷油器头部外表面的传热方式为热对流和热辐射，且都比较剧烈；喷油器底座侧面的传热方式是热传导；密封环间隙处的传热方式也是热传导，但所处环境与前者不同；密封环外部所处的环境与前三者有明显的区别。通过选取的这四个测温点，可以实现对整个喷油器热负荷的实时监测。

附图说明：

图1是喷油器头部温度测量系统4个热电偶位置分布示意图。

图2是实施例中测得的发动机转速和负荷对喷油器第一热电偶测温点温度影响的曲线图。

图3是实施例中测得的发动机转速和负荷对喷油器第二热电偶测温点温度影响的曲线图。

图4是实施例中测得的发动机转速和负荷对喷油器第三热电偶测温点温度影响的曲线图。

图5是实施例中测得的发动机转速和负荷对喷油器第四热电偶测温点温度影响的曲线图。

图6是实施例中测得的发动机冷却水温度对喷油器温度影响曲线。

图7是实施例中测得的发动机gdi喷油量对喷油器温度影响曲线。

图8是实施例中测得的发动机点火提前角变化对喷油器温度影响曲线。

具体实施方式：

实施例：

喷油器头部温度测量系统，包括：在喷油器头部布置4个热电偶，与热电偶相连的温度测量仪，与温度测量仪相连的计算机；所述4个热电偶沿喷射方向依次分布，分别是：第四热电偶4，位于密封环外部；第三热电偶3，位于密封环处；第二热电偶2，位于喷油器底座侧面；第一热电偶1，位于喷油器头部外表面；所述4个热电偶的中心及喷油器中心轴线均位于同一平面。

热电偶选用欧米茄热电偶传感器，直径0.25mm，k型，欧米伽温度测量仪通过软件se309实现与计算机的相连，从而实现温度的实时监测和数据的自动保存。

本试验采用的双喷射系统是由进气道喷射系统和缸内喷射系统组成的。缸内喷射的电控喷射系统是由德尔福公司开发研制的电控开放式ecu，采用德国etas公司的在线标定软件inca与开放式ecu实时通讯，通过inca软件实时控制转速、负荷、点火提前角和空燃比等发动机运行控制参数；进气道喷射系统是采用易控公司的在线标定工具ecka，采用进气道多点喷射模式，喷射次序为1-3-4-2；通过调节冷却水温控仪来实现对冷却水温度的调节控制；其他设备有缸压传感器、电荷放大器、燃烧分析仪。

(一)发动机转速和负荷对喷油器温度影响的曲线测量

发动机的转速控制在1250r/min-3000r/min，间隔为250r/min；负荷变化范围为1bar-10bar，间隔为1bar；具体过程如下：

步骤a1：设置冷却水温为85℃，机油温度为95℃；

步骤a2：调节发动机转速为1250r/min，同时使发动机负荷为1bar，发动机按标定策略运行；

步骤a3：利用热电偶对喷油器的各点温度进行监测，时长2min，将数据传输至计算机并保存；

步骤a4：以1bar的增幅增加发动机的负荷，同时发动机的转速保持不变，重复执行步骤a3，直至10个不同的负荷工况全部测试完毕。

(二)发动机冷却水温度对喷油器温度影响曲线的测量

冷却水温度的变化范围为65℃-90℃，变化间隔为2℃；具体步骤如下：

步骤b1：调节冷却水的温度为65℃；

步骤b2：利用热电偶对喷油器的各点温度进行监测，时长2min，将数据传输至计算机并保存；

步骤b3：以2℃的增幅增加冷却水的温度，重复步骤b2，直至冷却水温度达到90℃；

步骤b4：利用标定软件inca对转速、点火提前角和gdi喷油量参数进行调节，使各参数数值保持一致。

(三)发动机gdi喷油量对喷油器温度影响曲线的测量

步骤c1：调节两个开放式ecu，使gdi喷油量比例为100％；

步骤c2：利用热电偶对喷油器的各点温度进行监测，时长2min，将数据传输至计算机并保存；

步骤c3：调节两个开放式ecu，使gdi喷油量比例为90％；pfi的比例为10％，作用是补偿因gdi喷油量下降造成的发动机转速和负荷的减少，使发动机转速和负荷保持不变；利用热电偶对喷油器的各点温度进行监测，时长2min，将数据传输至计算机并保存；

步骤c4：重复步骤c3，gdi喷油量比例按10％逐级递减，直到0；

步骤c5：利用标定软件对点火提前角、转速和负荷等参数进行调节，同时调节冷却水流量，使各参数数值保持一致。

(四)发动机点火提前角变化对喷油器温度影响曲线的测量

步骤d1：利用标定软件调节点火提前角为标定值-5度；

步骤d2：利用热电偶对喷油器的各点温度进行监测，时长2min，将数据传输至计算机并保存；

步骤d3：利用标定软件调节点火提前角，以1度的增幅增大点火提前角，利用标定软件对转速、gdi喷油量等参数进行调节，同时调节冷却水流量，使各参数数值保持一致，利用热电偶对喷油器的各点温度进行监测，时长2min，将数据传输至计算机并保存；

步骤d4：重复步骤d3，直至使点火提前角增加至标定值。