十六烷值机压缩装置及十六烷值测量仪的制作方法

本实用新型涉及自动控制技术领域，尤其是涉及一种十六烷值机压缩装置及十六烷值测量仪。

背景技术：

十六烷值是表示柴油在柴油机中燃烧时的自燃性指标，十六烷值太低，车辆会产生爆震，冷车启动困难，油耗增高，不利于车辆正常使用；十六烷值高，柴油的燃烧性能好，但当柴油十六烷值高于50后再继续提高，对着火延迟期的缩短作用不大，且十六烷值过高的柴油分子量较大，使柴油的低温流动性、雾化蒸发性能均受影响，会使燃烧不完全，导致发动机功率下降、油耗升高及排气冒黑烟。

十六烷值测定仪可以用于测量柴油的十六烷值，测定原理是通过对柴油燃烧的滞燃期，来测试柴油的着火性，通过不同标样所对应的滞燃期来计算柴油的十六烷值。

目前，标准ASTM D613规定使用的CFR型柴油十六烷值测定仪，在测定过程中，需实验人员手工转动手轮，使可变压缩塞向燃烧室运动，从而改变燃烧室的体积，得到相应的压缩比，达到测试柴油十六烷值的目的。手动操作过程因实验人员的操作手法和经验不同，在读取手轮读数时存在误差，且操作手轮的手法不同对检测结果都会带来影响，重复性偏大。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种十六烷值机压缩装置及十六烷值测定仪，以实现燃烧室内压缩比的自动调节，提高调节精度及测量结果的准确性。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种十六烷值机压缩装置，包括：控制器、电动执行器、压缩塞连接器、燃烧传感器、缸体，及与所述压缩塞连接器连接的可变压缩塞；其中，所述缸体内设置有燃烧室；

所述燃烧传感器设置在所述缸体内，所述燃烧传感器获取测量信号，并将所述测量信号发送至所述控制器；

所述控制器与所述电动执行器连接，所述控制器接收输入信号与所述测量信号，将所述输入信号与所述测量信号进行对比，根据对比结果发送电动执行信号至所述电动执行器；

所述电动执行器与所述压缩塞连接器连接，所述电动执行器接收所述电动执行信号，并根据所述电动执行信号控制所述压缩塞连接器带动所述可变压缩塞在所述缸体内运动，从而改变所述缸体内燃烧室的气压。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，还包括设置在所述可变压缩塞与所述缸体的连接处的密封压板，用于防止所述燃烧室内的废气从所述可变压缩塞与所述缸体的连接间隙处泄露。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，还包括设置在所述可变压缩塞与所述缸体的内壁之间的柔性密封垫圈，用于防止所述燃烧室内的废气从所述可变压缩塞与所述缸体内壁的间隙处泄露。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，还包括显示设备，所述显示设备与所述燃烧传感器连接，所述显示设备用于接收并显示所述燃烧传感器发送的测量信号。

结合第一方面的第三种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述显示设备与所述电动执行器连接，所述显示设备还用于接收并显示所述电动执行器发送的所述可变压缩塞的行程变量。

结合第一方面的第三种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述电动执行器包括第一开关和第二开关；

按压第一开关时，所述电动执行器控制所述压缩塞连接器带动所述可变压缩塞在所述缸体内向第一方向运动；

按压第二开关时，所述电动执行器控制所述压缩塞连接器带动所述可变压缩塞在所述缸体内向第二方向运动。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，所述电动执行器包括显示屏，用于显示所述可变压缩塞的行程变量。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，还包括无线通信模块，所述无线通信模块用于接收远程控制终端发送的输入信号，将所述输入信号发送至所述控制器；

所述控制器还用于将所述可变压缩塞的行程变量发送至远程控制终端。

第二方面，本实用新型实施例还提供一种十六烷值测定仪，包括燃料流速计量杯、高压油泵、燃料流速调节装置、喷油器及如上述第一方面所述的十六烷值机压缩装置；

所述燃料流速计量杯通过开关阀与所述高压油泵连接，用于计量待测量的油品的流速；

所述高压油泵，用于对所述油品进行加压，以使加压后的所述油品以油雾状态从所述喷油器的喷油嘴喷入到燃烧室内；

所述燃料流速调节装置连接在所述喷油器及所述高压油泵之间，用于调节所述油品进入所述燃烧室的流速。

结合第二方面，本实用新型实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，所述十六烷值测定仪设置有USB接口，所述USB接口用于连接外部设备。

本实用新型实施例带来了以下有益效果：

本实用新型提供的实施例中，十六烷值机压缩装置包括控制器、电动执行器、压缩塞连接器、燃烧传感器、缸体，及与压缩塞连接器连接的可变压缩塞；其中缸体内设置有燃烧室；燃烧传感器设置在缸体内，燃烧传感器获取测量信号，并将该测量信号发送至控制器；控制器与电动执行器连接，该控制器接收输入信号与测量信号，将输入信号与测量信号进行对比，根据对比结果发送电动执行信号至电动执行器；电动执行器与压缩塞连接器连接，电动执行器接收电动执行信号，并根据该电动执行信号控制压缩塞连接器带动可变压缩塞在缸体内运动，从而改变缸体内燃烧室的气压。在本实用新型提供的实施例中，燃烧传感器实时获取气缸内的测量信号，通过实时对比输入信号和当前的测量信号，控制可变压缩塞在缸体内运动改变燃烧室内的压缩比，同时可变压缩塞的运动使得的测量信号发生变化，由此实现闭环控制，从而使燃烧室内达到需要的压缩比。因此，在本实用新型提供的十六烷值机压缩装置及十六烷值测量仪，实现了燃烧室内压缩比的自动调节，提高了调节精度及测量结果的准确性。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的十六烷值机压缩装置的结构图；

图2为本实用新型实施例提供的十六烷值机压缩装置的第一种工作原理图；

图3为本实用新型实施例提供的十六烷值机压缩装置的第二种工作原理图；

图4为本实用新型实施例提供的十六烷值测量仪的结构示意图。

图标：

11-控制器；12-电动执行器；13-压缩塞连接器；14-可变压缩塞；15-密封压板；16-柔性密封垫圈；17-燃烧传感器；18-缸体；19-喷油器；20-显示设备；21-第一开关；22-第二开关；101-燃料流速计量杯；102-高压油泵；103-燃料流速调节装置；104-十六烷值机压缩装置。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

目前标准ASTM D613规定使用的CFR型柴油十六烷值测定仪，手动操作过程因实验人员的操作手法和经验不同，在读取手轮读数时存在误差，且操作手轮的手法不同对检测结果都会带来影响，重复性偏大。基于此，本实用新型实施例提供的一种十六烷值机压缩装置及十六烷值测定仪，可以实现燃烧室内压缩比的自动调节，提高调节精度及测量结果的准确性。

为便于对本实施例进行理解，首先对本实用新型实施例所公开的一种十六烷值机压缩装置进行详细介绍。

实施例一：

图1示出了本实用新型实施例提供的十六烷值机压缩装置的结构图，图2示出了本实用新型实施例提供的十六烷值机压缩装置的第一种工作原理图。如图1、图2所示，该十六烷值机压缩装置包括：控制器11、电动执行器12、压缩塞连接器13、燃烧传感器17、缸体18，及与压缩塞连接器13连接的可变压缩塞14；其中，缸体18内设置有燃烧室。

进一步地，燃烧传感器17设置在缸体18内，该燃烧传感器17用于获取测量信号，并将该测量信号发送至控制器11。具体地，该测量信号为喷油器19中喷油嘴的喷油提前角。

控制器11与电动执行器12连接，该控制器11接收输入信号与上述测量信号，将该输入信号与测量信号进行对比，根据对比结果发送电动执行信号至电动执行器12，其中，该输入信号为预设喷油提前角。

电动执行器12与压缩塞连接器13连接，该电动执行器12接收上述电动执行信号，并根据该电动执行信号控制压缩塞连接器13带动可变压缩塞14在缸体18内运动，从而改变缸体18内燃烧室的气压。

需要说明的是，在上述自动压缩之前，需要进行初始化。即把电动执行器12的行程按照标准ASTM D613要求调整零点后，开机运行至相关测量参数达到测定条件，调整喷油提前角，使之达到设定值(如13.0±0.2°)后，开始自动压缩调节过程。

在一个实施例中，向控制器11输入定值(即预设喷油提前角，如13.0°)，作为输入信号，在燃烧室内的燃料(如各种油品)燃烧过程中，燃烧传感器17采集到的测量信号(即喷油提前角)会发生变化。当测量信号大于输入信号，即测量的喷油提前角大于预设喷油提前角，此时电动执行器12控制压缩塞连接器13带动可变压缩塞14向燃烧室所在的方向(图1中的右侧)运动，使得燃烧室内的压缩比变大；当测量信号小于输入信号，即测量的喷油提前角小于预设喷油提前角，此时电动执行器12控制压缩塞连接器13带动可变压缩塞14向燃烧室所在的反方向(图1中的左侧)运动，使得燃烧室内的压缩比变小。当测量信号等于输入信号，即测量的喷油提前角等于预设喷油提前角，此时电动执行器12控制压缩塞连接器13带动可变压缩塞14停止运动，可变压缩塞14的行程变量即为输出信号。

在本实用新型提供的实施例中，燃烧传感器实时获取气缸内的测量信号，通过实时对比输入信号和当前的测量信号，控制可变压缩塞在缸体内运动改变燃烧室内的压缩比，同时可变压缩塞的运动使得的测量信号发生变化，由此实现闭环控制，从而使燃烧室内达到需要的压缩比。因此，在本实用新型提供的十六烷值机压缩装置，实现了燃烧室内压缩比的自动调节，提高了调节精度及测量结果的准确性。

同时，通过应用本实用新型提供的实施例，实现燃烧室内压缩比的自动调节，还可以防止出现因为燃烧室内的长时间高温，实验人员转动手轮造成烫伤的现象。

进一步地，考虑到在手轮操作时仪器设备因小活塞与缸体的管壁有间隙，产生的燃烧废气会通过间隙泄漏出来。基于此，本实用新型提供的一个实施例中，十六烷值机压缩装置还包括设置在可变压缩塞14与缸体18的连接处的密封压板15，用于防止燃烧室内的废气从可变压缩塞14与缸体18的连接间隙处泄露。

进一步地，考虑到可变压缩塞14长期和缸体18摩擦运动会造成缝隙过大，尾气泄漏严重，缸体18内燃烧压力条件也会无法满足标准要求，势必要花费高昂的费用更换新的缸体和活塞组件。基于此，本实用新型提供的一个实施例中，十六烷值机压缩装置还包括设置在可变压缩塞14与缸体18的内壁之间的柔性密封垫圈16，用于防止燃烧室内的废气从可变压缩塞14与缸体18内壁的间隙处泄露。这样，不但能有效阻止燃烧室尾气向操作部位的排放，减少尾气对实验人员身体的危害；并且可保证燃烧室内压力不因外泄而降低，从而保证燃烧状态正常，测定结果更精确。具体地，考虑到柔性密封垫圈长期处于高温的工作环境中，该柔性密封垫圈16优选为柔性石墨密封垫圈。

进一步地，考虑到发动机运转产生的噪音会对近距离操作人员的身体健康产生伤害。基于此，本实用新型提供的一个实施例中，十六烷值机压缩装置还包括无线通信模块，该无线通信模块用于接收远程控制终端发送的输入信号，将输入信号发送至控制器11，控制器11还用于将可变压缩塞14的行程变量发送至远程控制终端。这样，实验人员可远距离设置输入信号，进行检测、整定、修改参数等，有效降低了噪音和尾气对操作人员的身体伤害。

进一步地，为了方便操作人员查看可变压缩塞14停止时产生的行程变量，上述电动执行器12包括显示屏，该显示屏用于显示可变压缩塞14的行程变量，以便于后续记录行程变量及十六烷值的计算，避免了操作人员人工读数产生误差的情况。具体地可以使电动执行器12连接位移传感器(可以设置在可变压缩塞14上)，从而获取可变压缩塞14的位移，即行程变量。

进一步地，为了便于操作人员了解测量信号的变化，本实用新型提供的一个实施例中，十六烷值机压缩装置还包括显示设备，该显示设备与燃烧传感器17、电动执行器12连接，该显示设备用于接收并显示燃烧传感器17发送的测量信号，还用于接收并显示电动执行器12发送的可变压缩塞14的行程变量。

进一步地，该显示设备还与控制器11连接，用于显示输入信号。这样，可以使操作人员方便观察输入信号与测量信号的对比结果，以及最终的行程变量。

进一步地，当CFR型十六烷值机开机预热阶段或特别设定状态下，电动执行器12可断开与显示设备和控制器11的连接，进行人工识别模式，手工点动调节燃烧室的压缩比。

在一个实施例中，电动执行器12包括第一开关和第二开关；按压第一开关时，电动执行器12控制压缩塞连接器13带动可变压缩塞14在缸体18内向第一方向运动；按压第二开关时，电动执行器12控制压缩塞连接器13带动可变压缩塞14在缸体18内向第二方向运动。其中第一方向和第二方向为可变压缩塞14行程的两个不同方向(如图1中的左和右两个方向)。

图3示出了本实用新型实施例提供的十六烷值机压缩装置的第二种工作原理图。在人工识别模式中，燃烧传感器17将测量信号显示在显示设备20上，通过对比测量信号与预设定值(相当于输入信号，假设为13°)，来手动调节燃烧室的压缩比。

具体地，当测量信号的显示值大于13°时，手工点动电动执行器12的第一开关21，带动可变压缩塞14向右侧(燃烧室所在方向)运行；当测量信号的显示值小于13°时，手工点动电动执行器12的第二开关22带动可变压缩塞14向左侧(燃烧室所在的反方向)运行；当测量信号的显示值为13°时，停止点动电动执行器12。电动执行器12的显示屏显示可变压缩塞14的行程变量，即可以得到对应的压缩比。

通过上述自动调节的方式及人工识别模式，按照标准依次测出标准燃料和检测样品，记录相应的行程变量，最后通过预先设置的算法(如内插法)计算出检测样品的十六烷值。

与现有的手动转动手轮相比本实用新型提供的实施例有以下三个突出优点：

第一、与远程控制终端如计算机配合使用，操作人员可远距离进行检测、整定、修改参数等，有效降低了噪音和尾气对操作人员的身体伤害。

第二、具有智能控制功能，动作灵敏，信号传输快，精度高。可根据着火滞后期读数自动进行闭环调节，控制可变压缩塞的位移变量。根据需要，电动执行器显示的行程变量可精确到0.05微米(原可变压缩塞最小可识别行程变量为0.02毫米)；全行程时间可在5秒到100秒间指定，缩短了手动运转的周期(电动执行器其它参数可根据需要选定)，大大减轻了操作人员的工作强度；与原来手工转动手轮改变可变压缩塞行程相比不但降低了劳动力，而且比手工转动手轮运行更加平稳，准确。

第三，电动执行器在其显示屏上直接显示行程变量(即可变压缩塞的运行位移)，减少了原来人工读取可变压缩塞位移变量的误差，使实验数据更加精确。

第四、加入密封压板和柔性石墨密封垫圈后，一方面减少了可变压缩塞和缸体内壁之间的间隙散发的尾气对人体的伤害，同时柔性石墨密封垫圈后可以在可变压缩塞和缸体间隙变大时仍能保持燃烧压力不发生过大的变化，延长了设备的使用寿命。

实施例二：

图4示出了本实用新型实施例提供的十六烷值测量仪的结构示意图。如图4所示，该十六烷值测定仪包括燃料流速计量杯101、高压油泵102、燃料流速调节装置103、喷油器19及上述实施例一中的十六烷值机压缩装置104。

其中燃料流速计量杯101通过开关阀与高压油泵102连接，用于计量待测量的油品的流速；高压油泵102用于对油品进行加压，以使加压后的油品以油雾状态从喷油器19的喷油嘴喷入到燃烧室内；燃料流速调节装置103连接在喷油器19及高压油泵102之间，用于调节油品进入燃烧室的流速。

进一步地，为了便于导出数据或者接收外部输入，上述十六烷值测定仪设置有USB(Universal Serial Bus，通用串行总线)接口，该USB接口用于连接外部设备，如存储设备或者任意输入设备。

在本实用新型提供的实施例中，燃烧传感器实时获取气缸内的测量信号，通过实时对比输入信号和当前的测量信号，控制可变压缩塞在缸体内运动改变燃烧室内的压缩比，同时可变压缩塞的运动使得的测量信号发生变化，由此实现闭环控制，从而使燃烧室内达到需要的压缩比。因此，在本实用新型提供的十六烷值测量仪，实现了燃烧室内压缩比的自动调节，提高了调节精度及测量结果的准确性。

本实用新型实施例提供的十六烷值测量仪，与上述实施例提供的十六烷值机压缩装置具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的十六烷值测量仪的具体工作过程，可以参考前述十六烷值机压缩装置实施例中的对应过程，在此不再赘述。

另外，在本实用新型实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本实用新型的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本实用新型各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本实用新型的具体实施方式，用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，本实用新型的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。