一种判断高压共轨系统多次喷射发生喷射融合的试验方法

技术领域

本发明属于柴油机高压共轨系统多次喷射领域，尤其是涉及一种判断高压共轨系统多次喷射发生喷射融合的试验方法。

背景技术

高压共轨系统相对于其他供油系统的一大优势就是其可以在一个发动机循环内进行多次喷射，多次喷射技术能够有效控制柴油机NO

由于喷射过程中各种延迟(特别是针阀开启延迟和关闭延迟)的存在，在进行多次喷射时，若相邻两次喷射之间的间隔过小，第一次喷射还未结束，第二次喷射已经开始，两次喷射就会融合为一次喷射，出现喷射融合现象，无法实现多次喷射，导致喷射过程偏离目标喷射策略，恶化燃烧过程。因此在进行多次喷射时，应该判断多次喷射中相邻两次喷射是否发生了喷射融合，只有设定的喷射间隔大于喷射融合时的喷射间隔，才能实现多次喷射。

对喷射融合的判定上，不能单纯从控制信号、喷油规律曲线出发，因为即使控制系统中设置了两次喷射之间的喷射间隔，由于喷射延迟的存在，缸内实际燃油喷雾可能已发生喷射融合；同时即使喷油规律曲线中出现了喷射融合，同样由于喷射延迟的存在，缸内实际喷雾可能未出现喷射融合，因此必须利用喷雾可视化测试手段直观观察相邻两束喷雾是否发生融合，确定出喷雾融合的临界喷射间隔，在控制系统中设置合理的喷射间隔，保证多次喷射过程不发生喷射融合，以实现多次喷射。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种判断高压共轨系统多次喷射发生喷射融合的试验方法，以解决通过控制信号和喷油规律曲线对喷射融合的误判问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种判断高压共轨系统多次喷射发生喷射融合的试验方法，包括以下步骤：

S1.搭建高压共轨系统喷油规律试验系统，在此系统上进行预喷+主喷的两次喷射喷油规律测试，直至预喷与主喷喷油规律曲线恰好相连，以此时的喷射间隔作为喷射融合基准喷射间隔；

S2.搭建高压共轨系统喷射过程高速摄影直拍试验系统，向该系统的定容燃烧弹内充入背景气体，调整定容弹内背压与喷油规律测试系统背压一致，试验工况与喷油规律测试试验保持一致，喷射间隔设定为喷射融合基准喷射间隔，对此喷射间隔下的喷雾发展特性进行试验测试；

S3.处理高压共轨系统多次喷射喷雾发展过程图片，确认基准喷射间隔下预喷与主喷燃油喷雾有无发生融合，如未融合，继续缩小喷射间隔，重复喷雾发展特性测试试验，直至两次喷射的燃油喷雾发生融合，此时的喷射间隔即为喷射融合临界喷射间隔，此时判定多次喷射发生了真正的喷射融合。

进一步的，所述步骤S1中预喷与主喷喷油规律曲线恰好相连是指，预喷喷油曲线终点与主喷喷油曲线始点在同一点重合。

进一步的，所述步骤S1中高压共轨系统喷油规律试验系统包括单次喷射仪,油箱的出口依次经过阀门、粗滤、精滤、高压油泵、轨压调节阀、共轨管、溢流阀后连接至油箱的入口，油箱上还安装温度控制器，精滤、高压油泵之间的管路上安装一号压力表，共轨管的一端安装二号压力表，另一端经过电控喷油器连接至油箱的输入端，电控喷油器位于单次喷射仪上方，ECU分别信号连接至一号压力表、轨压调节阀、二号压力表、共轨管、电控喷油器和温度控制器，实现对整个系统的总体控制。

进一步的，所述步骤S2中高压共轨系统喷射过程高速摄影直拍试验系统包括ECU和高压油泵；高压油泵将油箱中的液体通过油轨输送给电控喷油器，电控喷油器下方设有定容燃烧弹，定容燃烧弹内安装加热装置，定容燃烧弹上方相对的两侧均设有石英视窗，石英视窗外侧分别光源和高速摄像机，且电控喷油器形成的喷雾位于石英视窗的水平面上，高速摄像机分别将拍摄的图像传递给计算机和ECU，定容燃烧弹管路连接至气瓶，该管路上安装压力控制阀，压力控制阀和加热装置均信号连接至单片机，ECU还分别信号连接至高压油泵、油轨、电控喷油器和计算机，用于完成整个系统的数据采集和控制。

进一步的，所述步骤S2中，在进行喷雾可视化试验测试前，先对电控喷油器进行加工，在喷嘴顶端中心位置打一个直径与原孔径相同的单孔，将电控喷油器原喷孔密封。

进一步的，所述步骤S2中，背景气体采用密度是空气5倍的六氟化硫，背景温度设定为303K；电控系统中设置的预喷结束与主喷开始之间的喷射间隔是从预喷脉宽终点至主喷脉宽始点之间的时间间隔。

进一步的，所述步骤S3中，在处理喷雾发展过程图片时，通过对比分析喷雾发展图片中预喷油束与主喷油束是否出现断喷来确定是否发生喷射融合。

相对于现有技术，本发明所述的判断高压共轨系统多次喷射发生喷射融合的试验方法具有以下优势：

(1)本发明所述的判断高压共轨系统多次喷射发生喷射融合的试验方法，采用了喷雾可视化测试方法，获得了真实燃油喷雾在缸内实际的发展过程，可准确判断缸内实际燃油喷雾是否发生喷射融合，解决了通过控制信号和喷油规律曲线对喷射融合的误判问题，可用于指导控制系统中喷射间隔的合理设置，保证多次喷射过程不发生喷射融合，以实现多次喷射。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述的高压共轨系统喷油规律试验系统的示意图；

图2为本发明实施例所述的基准喷射间隔下多次喷射喷油规律曲线；

图3为本发明实施例所述的高压共轨系统喷射过程高速摄影直拍试验系统的示意图；

图4为本发明实施例所述的基准喷射间隔下多次喷射喷雾发展特性图示；

图5为本发明实施例所述的临界喷射间隔下多次喷射喷雾发展特性图示。

附图标记说明：

1-油箱；2-阀门；3-粗滤；4-电机；5-高压油泵；6-轨压调节阀；7-一号压力表；8-精滤；9-二号压力表；10-共轨管；11-溢流阀；12-电控喷油器；13-单次喷射仪；14-温度控制器；15-计算机；16-压力控制阀；17-排气阀；18-单片机；19-油轨；20-光源；21-气瓶；22-石英视窗；23-高速摄像机；24-定容燃烧弹；25-加热装置。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，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，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

一种判断高压共轨系统多次喷射发生喷射融合的试验方法，如图1至图5所示，包括以下步骤：S1.搭建高压共轨系统喷油规律试验系统，如图1所示，在此系统上进行预喷+主喷的两次喷射喷油规律测试，不断缩小预喷结束与主喷开始之间的喷射间隔，直至预喷与主喷喷油规律曲线恰好相连，如图2所示，此时喷射间隔为0.4ms，以此时的喷射间隔作为喷射融合基准喷射间隔；

所述预喷与主喷喷油规律曲线恰好相连是指，预喷喷油曲线终点与主喷喷油曲线始点在同一点重合。

高压共轨系统喷油规律试验系统包括油箱1、阀门2、粗滤3、电机4、高压油泵5、轨压调节阀6、一号压力表7、精滤8、二号压力表9、共轨管10、溢流阀11、电控喷油器12、单次喷射仪13、温度控制器14和ECU,油箱1的出口依次经过阀门2、粗滤3、精滤8、高压油泵5、轨压调节阀6、共轨管10、溢流阀11后连接至油箱1的入口，油箱1上还安装温度控制器14，高压油泵5还连接至电机4，精滤8、高压油泵5之间的管路上安装一号压力表7，共轨管10的一端安装二号压力表9，另一端经过电控喷油器12连接至油箱1的输入端，电控喷油器12位于单次喷射仪13上方，ECU分别信号连接至一号压力表7、轨压调节阀6、二号压力表9、共轨管10、电控喷油器12和温度控制器14，实现对整个系统的总体控制。

S2.搭建高压共轨系统喷射过程高速摄影直拍试验系统，通过进气系统向定容燃烧弹内充入背景气体，调整定容弹内背压与喷油规律测试系统背压一致，试验工况与喷油规律测试试验保持一致，喷射间隔设定为喷射融合基准喷射间隔，对此喷射间隔下的喷雾发展特性进行试验测试；

高压共轨系统喷射过程高速摄影直拍试验系统包括ECU、油箱1、电机4、高压油泵5、电控喷油器12、计算机15、压力控制阀16、排气阀17、单片机18、油轨19、光源20、气瓶21、石英视窗22、高速摄像机23、定容燃烧弹24、加热装置25；高压油泵5将油箱1中的液体通过油轨19输送给电控喷油器12，电控喷油器12下方设有定容燃烧弹24，定容燃烧弹24内安装加热装置25，定容燃烧弹24上方相对的两侧均设有石英视窗22，一侧的石英视窗外面安装光源20，另一侧的石英视窗外侧安装高速摄像机23，且电控喷油器12形成的喷雾位于石英视窗22的水平面上，方便高速摄像机23进行图像采集，高速摄像机23分别将拍摄的图像传递给计算机15和ECU，定容燃烧弹24还通过两条管路连接至外部，其中一条管路上安装排气阀17，另一条管路连接至气瓶21，该管路上安装压力控制阀16，压力控制阀16和加热装置25均信号连接至单片机18，ECU还分别信号连接至高压油泵5、油轨19、电控喷油器12和计算机15，用于完成整个系统的数据采集和控制。加热装置25为能够实现在定容燃烧弹24内给燃油加热的设备或机构即可。

为了拍摄单束油雾发展特性，在进行喷雾可视化试验测试前，先对电控喷油器12进行加工，在喷嘴顶端中心位置打一个直径与原孔径相同的单孔，试验过程中使用特定工装，将电控喷油器12原喷孔密封，只允许中心喷孔燃油喷雾喷射入定容燃烧弹内，以此实现单束喷雾发展过程的测试试验。

为了保证定容弹内背压与喷油规律测试系统背压一致，背景气体采用密度是空气5倍的六氟化硫，背景温度设定为303K；电控系统中设置的预喷结束与主喷开始之间的喷射间隔是从预喷脉宽终点至主喷脉宽始点之间的时间间隔。根据柴油机绝热等熵压缩过程计算公式及理想气体状态方程，通过调整定容燃烧弹内背景气体压力，模拟喷油规律测试试验相同的喷射环境。

S3.处理高压共轨系统多次喷射喷雾发展过程图片，确认基准喷射间隔下预喷与主喷燃油喷雾有无发生融合，如未融合，继续缩小喷射间隔，重复喷雾发展特性测试试验，直至两次喷射的燃油喷雾发生融合，此时的喷射间隔即为喷射融合临界喷射间隔，此时判定多次喷射发生了真正的喷射融合。

在处理喷雾发展过程图片时，通过对比分析喷雾发展图片中预喷油束与主喷油束是否出现断喷来确定是否发生喷射融合。

在本实施例中，喷射策略采用预喷+主喷的多次喷射，在电控系统中设定预喷结束与主喷开始之间的喷射间隔设定为0.4ms，其余喷射参数与喷油规律测试试验工况保持一致，开展高压共轨系统多次喷射喷雾发展特性测试试验，获得多次喷射实际喷雾发展过程图片，分析此喷射间隔下的喷雾图片，如图4所示，预喷过程最后一张有连续油束喷出的图片序号为2，此图片即为预喷结束图片，预喷结束后第一张有连续油束喷出的图片序号为5，此图片即为主喷开始图片，预喷结束与主喷开始之间共4图片，相邻两图片之间的时间间隔为0.1ms，因此预喷结束与主喷开始之间的实际喷雾喷射间隔为0.3ms，此时虽然喷油规律曲线中预喷与主喷发生了喷射融合，但时间喷雾并未发生喷射融合。

继续缩小喷射间隔至0.3ms，按上述方法继续开展高压共轨系统多次喷射喷雾发展特性测试试验，获得多次喷射实际喷雾发展过程图片，分析此喷射间隔下的喷雾图片，如图5所示，预喷喷雾与主喷喷雾之间无断喷现象，即预喷喷雾与主喷喷雾恰好融合在一起。因此喷射间隔为0.3ms时，可以判断多次喷射发生了喷射融合，多次喷射策略未实现。

本方案所述的一种判断高压共轨系统多次喷射发生喷射融合的试验方法采用了喷雾可视化测试方法，获得了真实燃油喷雾在缸内实际的发展过程，可准确判断缸内实际燃油喷雾是否发生喷射融合，解决了通过控制信号和喷油规律曲线对喷射融合的误判问题，可用于指导控制系统中喷射间隔的合理设置，保证多次喷射过程不发生喷射融合，以实现多次喷射。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。