[发明专利]一种测量天然气发动机燃气喷射量的试验装置及方法

说明书

本发明公开了一种测量天然气发动机燃气喷射量的试验装置及方法，属于发动机技术领域，包括气瓶、稳压模块、控制模块、测量模块及信息处理模块，气体从气瓶输出，经过稳压模块进行稳压后输入到控制模块中的燃气喷射阀中，控制模块中的喷射阀驱动器对燃气喷射阀的喷射周期和喷气脉宽进行控制调节，之后气体进入测量模块，测量模块中包括定容积及质量流量两种测量模块，两模块间安装的第二气阀控制气体在两个模块中的流通，从而实现使用两种方法对燃气喷射量的测量，信息处理模块用于收集信号并进行处理。本发明实现了在同一个系统中使用两套测量方法测量天然气发动机的燃气喷射量，且可将两种测量结果进行比较，提高了测量精度，降低了测量误差。

技术领域

本发明属于发动机技术领域，具体涉及一种测量天然气发动机燃气喷射量的试验装置及方法。

背景技术

随着能源的匮乏和环境的恶化，开发使用节能清洁燃料已刻不容缓。在诸多燃料中，天然气资源丰富，排放友好，近来得到了高度重视和应用。天然气是一种气态化石燃料，由不同种类的气体组成，其主要成分是甲烷。与传统的石油基燃料柴油和汽油相比，天然气具有较高的低热值，燃空当量比较低。天然气燃烧后的碳氧化合物与氮氧化合物排放较少，生成的碳烟更低，且不会产生铅、苯等有害物质。故而，作为理想的内燃机燃料，天然气的应用越来越广泛。

在天然气发动机中，缸内直喷技术可有效提高进气效率，供气特性稳定，改善发动机动力性、经济性和排放特性，因此缸内直喷技术渐渐地受到重视。在采用高压直喷的燃气系统中，喷射量影响着燃烧特性，且对发动机控制系统的开发有着重要的影响。掌握实际进气道内的燃气喷射过程有利于直喷技术的利用和发展，从而进一步解决天然气发动机功率不足的问题，提高发动机的燃油经济性。

目前，尚未有十分成熟而广泛的测量技术或装置用来测量燃气喷射量等喷射特性。国内研究表明，测量燃气喷射阀喷气特性的方法主要有排水法、质量流量计法、称重法和定容积法等，并且是针对单次喷气量以及稳态流量的测量。

排水法的原理是根据喷嘴喷气时排出的水量，经换算后得到喷气的体积。通常情况下需要连续多次喷射后称量总量，最后计算平均值。利用排水法测得的误差较小，但仅能测出单次的喷气总量。

质量流量计法是指在喷射装置处安装质量流量计，在喷射稳定后，用流量计测量，计算机处理出结果。质量流量计法测量的精度较高，可以用于测试喷射阀稳态流量。

称重法仅适用于发动机台架测试，精度较低，不便于控制误差。

定容积法测燃气喷射量是从压力法测喷油规律演变而来的，且精度较高。具体操作为：向固定容积的气室内以一定的压力喷射气体，气室内会发生压力、温度变化，结合气体状态方程等公式进行推导后，就可以计算出喷射量。

综上所述，掌握燃气喷射量的喷射特性有利于发动机缸内直喷技术的发展，从而促进天然气发动机技术的应用，降低排放保护环境，因此，发明一种适用于天然气发动机燃气喷射量的测量装置很有必要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可实现发动机燃气喷射规律测量且可在一套系统中同时使用定容积法及质量流量计法的测量天然气发动机燃气喷射量的试验装置及使用这种装置进行天然气发动机燃气喷射量测量的方法。

本发明的目的是这样实现的：

本发明公开了一种测量天然气发动机燃气喷射量的试验装置，包括气瓶1、稳压模块、控制模块、测量模块及信息处理模块；

稳压模块包括减压阀2、第一管道3、第一气阀4及稳压气室5，第一管道3连接气瓶1与稳压气室5，减压阀2与第一气阀4安装在第一管道3上，减压阀2安装于气瓶1与第一气阀4之间；

控制模块包括燃气喷射阀6、喷射阀阀座7、喷管8及喷射阀驱动器15，燃气喷射阀6通过螺栓固定在喷射阀阀座7上，分别与稳压气室5及喷射阀驱动器15相连接，喷管8从燃气喷射阀6后伸出；