一种用于标定燃气喷嘴流量特性的设备制造技术

本发明专利技术涉及一种用于标定燃气喷嘴流量特性的设备。所述设备包括：用于提供燃气的燃气源１；用于对来自燃气源的燃气进行减压的减压装置２；用于对来自减压装置的燃气进行稳压的稳压装置３；用于对由待标定的喷嘴８喷射出的燃气进行收集和体积测量的集气装置１０；用于喷嘴前后端压力进行检测的压力检测的装置４ａ、４ｂ；以及控制系统６，所述控制系统包括：流量特性标定装置，用于标定喷嘴的流量随喷射持续期和喷射压力的变化特性；用于确定喷嘴的驱动电流特性并基于喷嘴电磁阀的响应特性确定适合该燃气喷嘴的驱动电流。本发明专利技术可以针对各种不同的燃气喷嘴进行流量特性的标定，确定其最佳工作区域同时优化其驱动特性，为燃气喷嘴的选型和应用提供精准的依据。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于标定燃气喷嘴的流量特性的设备，特别是用于标定氢气喷嘴的流量特性的设备。
技术介绍
随着石油能源的逐渐枯竭，现行能源结构面临着根本的变革。由于目前汽车的能 源消费占世界能源消费总量已达四分之一，未来汽车的数量仍会继续增加，使得代用燃料 越来越引起人们的关注；另外以石油为原料制得的汽油和柴油在燃烧时会产生CO， HC和 (A，对人类生存环境造成极大危害，这些都进一步促进了代用燃料的开发和利用。气体燃 料如压縮天然气CNG、液化天然气LND、液化石油气LPG、氢气H2等由于其物理、化学特性能 够有效改善石油能源难以克服的弱点，在车船用内燃机、发电机组等能源动力装置中已经 得到广泛的应用。 气体燃料喷嘴作为气体燃料能源动力装置的关键部件，其流量特性对能源动力装 置性能影响显著，尤其对要求混合气浓度范围宽广，且精确控制气体燃料供给量的动力装 置，如氢燃料内燃机等需要明确不同供氢压力、不同喷氢持续期对应的氢气喷射量，以确保 全工况下燃料供应精确合理，从而实现对氢燃料内燃机的精确控制。 根据气体燃料喷嘴流量特性可知，当小于某一喷射持续期t。时喷嘴流量不稳定 (如图1所示)，造成其使用过程中无法精确控制较短喷射持续期下对应的气体流量，导致 系统工作不稳定。然而目前对燃气喷嘴流量进行测定的装置较少且不完善，不能准确测定 喷嘴在较短喷射持续期下对应的气体流量，限制了燃气喷嘴的流量利用范围，造成一定程 度上的资源浪费。鉴于上述情况，对于气体燃料喷嘴流量特性进行标定的测试设备的开发 具有十分重要的意义。因此本专利技术提出了一种用于标定氢气喷嘴流量特性的设备，对氢气 喷嘴流量特性进行全面标定并确定其最佳工作区域，实现对氢内燃机燃料供应的精确控 制，从而为氢气喷嘴的选型和应用提供精准的依据，具有重大实用价值。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种用于标定燃气喷嘴流量特性的设备，特别是用于标定氢 气喷嘴的流量特性的设备。此装置可以设定燃气喷嘴喷射次数及相应的喷射持续期，全面 标定喷嘴流量特性，全面标定喷嘴流量特性并确定其最佳工作区域，同时可以实现对驱动 电路、程序进行优化设计，得到适合该燃气喷嘴的最佳驱动电流，使喷嘴保持最佳工作状 态。 为了实现本专利技术的目的，本专利技术提出了一种用于标定燃气喷嘴流量特性的设备， 特别是用于标定氢气喷嘴的流量特性的设备。所述装置包括用于提供燃气的燃气源；用 于对来自燃气源的燃气进行减压的减压装置；用于对来自减压装置的燃气进行稳压的稳压 装置；用于对来自稳压装置的燃气进行压力检测的第一压力检测装置；用于对由待标定的 喷嘴喷射出的燃气进行收集和体积测量的集气装置；用于对集气装置内的燃气进行压力检测的第二压力检测装置；以及控制系统，所述控制系统包括流量特性标定装置，用于标定喷嘴的流量随喷射持续期和喷射压力的变化特性；以及喷嘴驱动电流确定装置，用于确定喷嘴的驱动电流特性并基于喷嘴电磁阀的响应特性确定适合该燃气喷嘴的驱动电流，使喷嘴保持最佳工作状态。本专利技术可以针对各种不同的燃气喷嘴进行流量特性的标定，确定其最佳工作区域同时优化其驱动特性，为燃气喷嘴的选型和应用提供精准的依据。 优选的是，所述流量特性标定装置是电子控制单元，所述电子控制单元可以设定燃气喷嘴的喷射次数及及相应的喷射持续期，以及所述喷嘴驱动电流确定装置包括电流卡钳，用 于检测喷嘴驱动电流。 优选的是，所述燃气喷射装置包括与所述调压装置通过管路相连的燃气稳压腔和 与燃气稳压腔相连的燃气喷嘴，用于将稳压腔中的燃气在目标喷射压力下喷射到燃气装置 中。 优选的是，所述流量检测装置包括安装在稳压装置后的气体流量传感器，用于对 标定测定的喷嘴流量进行验证，以及用于根据所述喷嘴的流量系数对气体流量传感器进行 标定的装置。 优选的是，所述第一和第二压力检测装置是瞬态压力传感器，所述设备还包括数 据采集装置，用于采集瞬态压力传感器的信号，及显示和分析相应压力信号的燃烧分析仪； 以及所述流量特性标定装置基于标定的喷嘴几何结构尺寸和标定的喷嘴流量特性数据得 到不同条件下喷嘴的流量系数。 优选的是，所述燃气源包括高压储气瓶，所述减压装置包括燃气减压阀，所述稳压 装置包括稳压腔。 优选的是，所述流量特性标定装置根据喷嘴允许工作压力范围，选定某一目标喷射压力及喷射次数，变化喷射持续期，标定喷嘴在此燃料供给压力下的流量特性；改变目标喷射压力，重复上述标定过程，从而可以得到不同燃料供给压力下喷嘴流量特性。 优选的是，所述可控制系统还包括计算机，在标定过程中，计算机实时比较燃气喷射目标压力值与检测值，及时输出修正指令信号调节燃气减压阀实现对燃气压力的闭环控制，以保证燃气喷射压力维持恒定。附图说明 图1显示了燃气喷嘴喷射持续期小于某一时间t0时喷嘴流量不稳定，因此有必要 对喷嘴在小脉宽下工作时流量进行准确的测定。 图2显示了在不同供氢压力(由al增加至a6)下喷嘴流量随脉宽的变化规律，可 知供氢压力增加喷嘴流量随脉宽逐渐增大。 图3显示了不同喷氢持续期(由al增加至a3)，喷嘴流量随供氢压力的变化规律， 可知喷氢持续期增加喷嘴流量随供氢压力逐渐增大。 图4显示了实验工作过程中喷嘴上、下游即氢气稳压腔和集气装置内压力的变化 规律，压力变动周期与喷嘴喷射频率相同。 图5显示了通过对驱动电路、程序进行优化设计，得到的a、 b、 c、 d四种不同燃气 喷嘴驱动电流特性。 图6显示了氢气喷嘴流量特性的设备。4 图7显示了氢气喷嘴流量特性标定设备的功能模块图。 具体实施例方式附图6，7显示了根据本专利技术的一个实施例的用于标定氢气喷嘴流量特性的测试 系统及功能模块图，该系统包括存储氢的氢源l，来自氢气源1的高压氢气经过减压阀2减 压后进入氢气稳压腔3，从氢气稳压腔流出的低压氢气经氢气流量传感器最终到达氢气喷 嘴8前端。压力检测及数据采集装置利用压力传感器4a将稳压腔的氢气压力值显示在示 波器上，标定过程中计算机13实时比较氢气喷射目标压力值与检测值，及时输出修正指令 信号调节氢气减压阀实现对氢气压力的闭环控制。系统还包括对由喷嘴喷射出的气体进行 收集并进行体积测量的集气装置10，同时利用集气装置10内安置的压力传感器4b将喷嘴 背压显示在示波器上，用于分析其对喷嘴流量特性的影响。所述系统还包括控制该待标定 的燃气喷嘴进行标定测试的控制单元5，该控制单元可以设定氢气喷嘴喷射次数及相应的 喷射持续期，全面标定喷嘴流量特性，同时利用电流卡钳7检测喷嘴驱动电流，通过分析喷 嘴电磁阀的响应特性对驱动电路、程序进行优化设计，可以得到适合该燃气喷嘴的最佳驱 动电流，使喷嘴保持最佳工作状态，如图5所示不同驱动电流特性曲线曲线a，b表示驱动 喷嘴开启电流峰值与使保持喷嘴开启状态电流幅值相同，曲线a较曲线b于喷嘴开启、关闭 时电流响应速度较快；曲线c表示保持喷嘴开启状态电流幅值小于开启电流峰值，实现大 电流保证喷嘴及时开启，小电流维持开启状态；曲线d表示驱动电流无保持过程，电流形式 简单，仅有增大和减小过程。另外，该系统还包括一组提供从氢源1到氢气喷嘴8的管路。 整个系统的工作过程是首先根据喷嘴允许工作压力范围，选定某一目标喷射压 力，由计算机13输出控制指令信号调节氢气减压阀2将稳压腔3内本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于标定燃气喷嘴的流量特性的设备，所述设备包括：　　　　用于提供燃气的燃气源；　　　　用于对来自燃气源的燃气进行减压的减压装置；　　　　用于对来自减压装置的燃气进行稳压的稳压装置；　　　　用于对来自稳压装置的燃气进行压力检测的第一压力检测装置；　　　　用于对由待标定的喷嘴喷射出的燃气进行收集和体积测量的集气装置；　　　　用于对集气装置内的燃气进行压力检测的第二压力检测装置；以及控制系统，所述控制系统包括：流量特性标定装置，用于标定喷嘴的流量随喷射持续期和喷射压力的变化特性；以及　　　　喷嘴驱动电流确定装置，用于确定喷嘴的驱动电流特性并基于喷嘴电磁阀的响应特性确定适合该燃气喷嘴的驱动电流。

【技术特征摘要】
一种用于标定燃气喷嘴的流量特性的设备，所述设备包括用于提供燃气的燃气源；用于对来自燃气源的燃气进行减压的减压装置；用于对来自减压装置的燃气进行稳压的稳压装置；用于对来自稳压装置的燃气进行压力检测的第一压力检测装置；用于对由待标定的喷嘴喷射出的燃气进行收集和体积测量的集气装置；用于对集气装置内的燃气进行压力检测的第二压力检测装置；以及控制系统，所述控制系统包括流量特性标定装置，用于标定喷嘴的流量随喷射持续期和喷射压力的变化特性；以及喷嘴驱动电流确定装置，用于确定喷嘴的驱动电流特性并基于喷嘴电磁阀的响应特性确定适合该燃气喷嘴的驱动电流。2. 根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述流量特性标定装置是电子控制单元，所述电子控制单元设定燃气喷嘴的喷射次数及相应的喷射持续期，以及所述喷嘴驱动电流确定装置包括电流卡钳，用于检测喷嘴驱动电流。3. 根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述燃气喷射装置包括与所述调压装置通过管路相连的燃气稳压腔和与燃气稳压腔相连的燃气喷嘴，用于将稳压腔中的燃气在目标喷射压力下喷射到集气装置中。4. 根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述第一和第二压力检测装置是瞬态压力传感器，所述设备还包括数据采集装置，用于采集瞬态压力传感器的信号，及显示和分析相应压力...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙柏刚，刘福水，张冬生，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]