一种适用于双燃料发动机的实验平台制造技术

本实用新型专利技术公开了一种适用于双燃料发动机的实验平台，包括将多缸改为单缸的柴油发动机及其单独的进排气、燃油供给系统；其中进排气系统主要包括：空气压缩机、进气流量计、空气稳压罐、进气加热器、进气冷却器、EGR阀、EGR冷却器、排气背压阀；燃油系统包括：氮气瓶、高压稳压罐、调压阀、GDI喷油器、柴油油泵、油轨及柴油喷油器；采集系统：缸压传感器、光电编码器、温度传感器、压力传感器。本实用新型专利技术能够通过精确控制发动机的进气温度、压力、EGR率及缸内混合气活性；排除了多缸机中缸与缸之间的干扰，设备简易，安装方便，操作性强，可操控参数多。

An experimental platform suitable for dual fuel engines

The experimental platform of the utility model discloses a suitable for dual fuel engine, including multi cylinder diesel engine cylinder to the exhaust and fuel supply system separately; the exhaust system includes: air compressor, air flow meter, air surge tank, air intake heater, cooler, EGR valve and the EGR cooler air pressure valve; fuel injection system includes a nitrogen cylinder, pressure stabilizing tank, pressure regulating valve, GDI injector, diesel oil pump, rail and diesel injector; acquisition system: cylinder pressure sensor, photoelectric encoder, temperature sensor, pressure sensor. The utility model can accurately control the engine intake air temperature, pressure, EGR ratio and the mixture activity; between the cylinder and the cylinder to exclude interference, multi cylinder machine simple equipment, convenient installation, strong operability, control parameters.

【技术实现步骤摘要】
一种适用于双燃料发动机的实验平台
本技术属于醇醚燃料清洁能源
，特别涉及一种适用于研究双燃料发动机的实验平台。
技术介绍
近年来，更低排放、更高效率的发动机研究任务成为人类经济发展的重中之重。直喷压燃式发动机(柴油发动机)以其高热效率成为公路交通最理想的动力源。为了使得柴油机实现更低的氮氧化物和碳烟排放，同时也达到更高的效率，许多新的燃烧模式逐渐被国内外研究者提出。其中RCCI(Reactivitycontrolledcompressionignition)燃烧模式通过在进气道内喷入辛烷值较高而十六烷值较低的燃油(如：汽油、甲烷、丁醇)，搭配柴油直喷策略的控制，在缸内建立的混合气活性的分层，这样可以在低EGR率的搭配下，通过调整不同负荷下的高低活性燃油的混合比例，使得缸内燃烧呈现顺序燃烧，即活性较高的柴油(十六烷值高)自燃，然后火焰逐渐扩展至活性较低的区域(辛烷值较高)并且燃烧始点维持在上止点附近，有实验证明这种燃烧模式，可以达到不使用后处理装置的情况下使得氮氧化物和碳烟降低得同时指示热效率增加。然而在实际发动机台架实验过程中，对于发动机缸内燃料燃烧的影响因素太多，特别是增压多缸发动机。比如：进气温度和进气压力，这两个参数直接影响发动机的充气效率，发动机循环与循环之间的充气效率存在差异将导致实验所得到的数据波动大。此外，对于进气道喷射的燃油，目前大多数采取的控制压力为0.3Mpa，在高负荷时，特别是需要更大的进气道喷射燃油量时，燃油压力过低和较小的喷油锥角将导致不能形成均匀的混合气和较高的混合比例，造成更多的燃油被附着在进气管上没有进入气缸参与燃烧，因此理论计算的结果与实验数据差别较大，影响研究的结论。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种适用于双燃料发动机的实验平台，此实验平台具有更高压力的进气管喷射装置和具有进气状态参数可控的单缸柴油机。本技术能够通过精确控制发动机的进气温度、压力、EGR率及缸内混合气活性。为解决上述技术问题，本技术采用的技术方案是：一种适用于双燃料发动机的实验平台，空气压缩机、气体稳压罐、进气加热器、电动旁通阀、进气流量计、进气冷却器、试验缸的进气岐管依次相连，试验缸的排气岐管依次通过EGR阀、EGR冷却器连接到进气流量计和进气冷却器的气道之间，排气岐管还依次通过排气背压阀、尾气取样阀连接到尾气分析仪器；氮气罐、一级调压阀、二级调压阀、高压稳压罐、调压阀、GDI喷油器依次相连，所述GDI喷油器连接到进气岐管；在试验缸上还设有直喷喷油器；所述GDI喷油器、直喷喷油器都连接到ECU，所述ECU连接到电脑；在进气流量计出气口设置有空气温度传感器、空气压力传感器，在进气冷却器出气口设置有进气温度传感器、进气压力传感器，在排气背压阀进气口设置有排气温度传感器、排气压力传感器，所述空气压力传感器、进气温度传感器、进气压力传感器、排气温度传感器、排气压力传感器都连接到NI采集卡；试验缸上设置有光电编码器和缸压传感器，所述光电编码器连接到NI采集卡；所述缸压传感器通过电荷放大器连接到NI采集卡，NI采集卡连接到电脑。根据上述方案，所述GDI喷油器安装于进气管上，其距离试验缸的进气门上游0.45m，且与水平线的夹角为30°。根据上述方案，所述缸压传感器安装在试验缸缸盖上并伸入发动机燃烧室，通过与发动机飞轮轴向连接的光电编码器触发定时，每0.5°曲轴转角采集一个信号。与现有技术相比，本技术的有益效果是：1)通过空气压缩机和气体稳压罐建立稳定且可调的进气压力，再通过进气加热器实现进气温度的调节，此外EGR率通过排气背压阀实现连续的调节，最大可以达到70％；2)通过氮气罐提供稳定的3MPA压力，通过一级调压阀对高压稳压罐内的燃油压力进行调节，再通过安装于进气管上的GDI喷油器喷射入进气管与发动机新鲜空气混合；3)温度、压力传感器、缸压传感器通过光电编码器触发信号，每0.5°曲轴转角采集一次数据，使得发动机的整个循环的状态参数得到时刻的监控；4)排除了多缸机中缸与缸之间的干扰，对研究醇醚双燃料发动机缸内的燃烧状态，具有设备简易，安装方便，操作性强，可操控参数多等优点。附图说明图1是本技术一种适用于双燃料发动机的实验平台的结构示意图。图中：1-空气压缩机；2-气体稳压罐；3-进气加热器；4-电动旁通阀；5-进气流量计；6-进气冷却器；7-进气岐管；8-排气岐管；9-EGR(ExhaustGasRecycling，排气再循环)阀；10-EGR冷却器；11-排气背压阀；12-尾气取样阀；13-尾气分析仪器；14-氮气罐；15-一级调压阀；16-二级调压阀；17-高压稳压罐；18-调压阀；19-GDI(GasolineDirectInjection，汽油直射)喷油器；20-直喷喷油器；21-ECU(ElectronicControlUnit，电子控制单元)；22-空气温度传感器；23-空气压力传感器；24-进气温度传感器；25-进气压力传感器；26-排气温度传感器；27-排气压力传感器；28-光电编码器；29-缸压传感器；30-电荷放大器；31-NI采集卡；32-电脑。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本技术作进一步详细的说明。如图1所示，本技术包括：安装于进气管上，处于气体稳压罐2上游的空气压缩机1和下游的进气加热器3，首先建立稳定的具有一定温度和压力的空气，与进气管相连的电动旁通阀4通过阀门的开启和关闭来调节进气管内的压力和流量，进气流量计5、空气温度传感器22、空气压力传感器23对进气管中空气的流量、温度、压力进行监控。排气管中的排气背压阀11通过调整其开度来控制排气背压来保证EGR能够正常引入进气管，EGR阀9的开度控制EGR率，EGR冷却器10和进气冷却器6对EGR和EGR与空气气的混合气进行冷却，进气温度传感器24和进气压力传感器25对此时的温度和压力进行监控。与高压稳压罐17相连的氮气罐14，通过一级调压阀15和二级调压阀16，实现在高压稳压罐17内部压力的调节，进气道喷射的燃油预先加入到高压稳压罐17内，通过高压管与GDI喷油器19连接，这样通过调节氮气罐14的输出压力，就能够实现GDI喷油器19供油压力的调节，压力最大可以达到3MPA，GDI喷油器19安装于进气管上，距离进气门0.45m处且呈与水平线30°夹角，GDI喷油器19通过控制线束与ECU21相连，由电脑32中的上位机程序控制。直喷喷油器20为原机喷油器，通过发动机高压油泵从油箱泵油，在油轨中建立压力，直喷喷油器20通过控制线束与ECU21相连，由电脑32中的上位机程序控制。缸压传感器29，安装于发动机缸盖上，伸入发动机燃烧室，通过电荷放大器30对信号放大后，接入NI采集卡31，光电编码器28与发动机飞轮轴向连接，每0.5°曲轴转角给NI采集卡31一个脉冲信号，用于采集信号的触发。温度传感器(22、24、26)，压力传感器(23、25、27)，通过信号线与NI采集卡31相连，光电编码器28的触发信号和在电脑32中的上位机采集程序进行采集。尾气分析仪器13通过尾气取样阀12从排气管中抽入样气对成分进行分析，并显示出读数。本更好地说明本技术，下面以丁醇为进气道喷射燃本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于双燃料发动机的实验平台，其特征在于，空气压缩机(1)、气体稳压罐(2)、进气加热器(3)、电动旁通阀(4)、进气流量计(5)、进气冷却器(6)、试验缸的进气岐管(7)依次相连，试验缸的排气岐管(8)依次通过EGR阀(9)、EGR冷却器(10)连接到进气流量计(5)和进气冷却器(6)的气道之间，排气岐管(8)还依次通过排气背压阀(11)、尾气取样阀(12)连接到尾气分析仪器(13)；氮气罐(14)、一级调压阀(15)、二级调压阀(16)、高压稳压罐(17)、调压阀(18)、GDI喷油器(19)依次相连，所述GDI喷油器(19)连接到进气岐管(7)；在试验缸上还设有直喷喷油器(20)；所述GDI喷油器(19)、直喷喷油器(20)都连接到ECU(21)，所述ECU(21)连接到电脑(32)；在进气流量计(5)出气口设置有空气温度传感器(22)、空气压力传感器(23)，在进气冷却器(6)出气口设置有进气温度传感器(24)、进气压力传感器(25)，在排气背压阀(11)进气口设置有排气温度传感器(26)、排气压力传感器(27)，所述空气压力传感器(23)、进气温度传感器(24)、进气压力传感器(25)、排气温度传感器(26)、排气压力传感器(27)都连接到NI采集卡(31)；试验缸上设置有光电编码器(28)和缸压传感器(29)，所述光电编码器(28)连接到NI采集卡(31)；所述缸压传感器(29)通过电荷放大器(30)连接到NI采集卡(31)，NI采集卡(31)连接到电脑。...

【技术特征摘要】
1.一种适用于双燃料发动机的实验平台，其特征在于，空气压缩机(1)、气体稳压罐(2)、进气加热器(3)、电动旁通阀(4)、进气流量计(5)、进气冷却器(6)、试验缸的进气岐管(7)依次相连，试验缸的排气岐管(8)依次通过EGR阀(9)、EGR冷却器(10)连接到进气流量计(5)和进气冷却器(6)的气道之间，排气岐管(8)还依次通过排气背压阀(11)、尾气取样阀(12)连接到尾气分析仪器(13)；氮气罐(14)、一级调压阀(15)、二级调压阀(16)、高压稳压罐(17)、调压阀(18)、GDI喷油器(19)依次相连，所述GDI喷油器(19)连接到进气岐管(7)；在试验缸上还设有直喷喷油器(20)；所述GDI喷油器(19)、直喷喷油器(20)都连接到ECU(21)，所述ECU(21)连接到电脑(32)；在进气流量计(5)出气口设置有空气温度传感器(22)、空气压力传感器(23)，在进气冷却器(6)出气口设置有进气温度传感器(24)、...

【专利技术属性】
技术研发人员：何文潇，马帅，赵家辉，田维，
申请(专利权)人：西华大学，
类型：新型
国别省市：四川,51