一种气动调节针阀升程的喷射试验装置的制作方法

1.本发明属于高压喷雾装置领域，尤其涉及一种气动调节针阀升程的喷射试验装置。


背景技术：

2.柴油机喷油器作为内燃机的重要部件，对柴油机的排放和燃油消耗有着重要影响，其中，喷油器内的针阀对燃油喷射、雾化过程有很重要的影响，因此，控制针阀升程进行喷射试验对燃油雾化有重要意义。现有的喷射试验装置对针阀抬升仅控制最大升程，针阀升程调节不方便，很难开展针阀升程对燃油雾化的研究，以及进一步的针阀行程对于燃油喷雾的控制策略开发。考虑到燃油喷射压力的高压特性和安全操作，亟需提出一种安全可靠的能够调节针阀升程的喷射试验装置。


技术实现要素：

3.为了实现喷射试验中针阀的启闭、快速抬升以及行程设定，本发明提出一种气动调节针阀升程的喷射试验装置，该装置通过计算机系统控制两个电磁阀的快速启闭来实现连续不断的压缩气体的进气和排气，使活塞和针阀升降实现喷嘴的开启或关闭，从而实现不同针阀特定升程下的燃油喷雾状态。微调节杆限制的针阀升程，不同的针阀升程导致喷嘴内燃油流量也不同，因此可以观察到不同燃料流量的燃油雾化状况。
4.为实现上述目的，本发明提供一种气动调节针阀升程的喷射试验装置，其包含：喷油箱部件，其包含的喷油观察箱顶部设置有喷嘴，且固定连接有阀体部件；所述阀体部件包括：阀体，其与喷油观察箱的顶部固定连接，且底部与喷嘴连通；针阀，其设置在阀体中，顶端对准喷嘴设置，可沿阀体内壁竖直移动；燃油进口，其开设在阀体的一侧，用于接收高压燃油的输入；接头，其一端嵌套设置在阀体的顶部，另一端连接有压缩部件；所述接头的内腔中设置有连接杆；所述压缩部件包括：缸体，其底部与接头固定连接；驱动盖，其固定设置在缸体的顶部，与缸体形成一封闭内腔；活塞，其设置在缸体的内腔，底部与连接杆固定连接；所述连接杆未与活塞连接的一端与针阀的尾端固定连接；气动控制部件，其包含的进气组件和排气组件设置在缸体的底部，控制活塞在缸体内的移动，进而带动连接杆和针阀的上升或下降；针阀限位部件，其设置在驱动盖的顶部，用于限制活塞的位移。
5.其中，所述喷油箱部件还包括：基座，其固定安装在所述喷油观察箱的底部，用于支撑整个喷射试验装置；可视化观察窗，其开设在所述喷油观察箱的侧壁上，可观测燃油从喷嘴射出的状态；法兰，其固定设置在喷油观察箱的顶部，并通过第一密封圈实现喷油观察箱与法兰之间的密封；所述法兰通过多个第一固定件与阀体固定连接；所述喷嘴嵌套设置在法兰的中心，且与阀体之间设置有密封盘根，用来防止燃油泄露；放油接头，其通过第二密封圈与喷油观察箱的底壁相连接，用于回收喷射试验喷出的燃油。
6.其中，所述进气组件包括：进气管，其输入端与压缩气体罐连接，输出端与缸体底部连通；第一电磁阀，其设置在进气管上，控制进气管的导通或关闭；所述进气组件对应设
置的排气组件包括：排气管，其输入端与缸体底部连通，输出端悬空；第二电磁阀，其设置在排气管上，控制排气管的导通或关闭。
7.优选地，所述驱动盖通过多个第二固定件固定设置于缸体的顶端；所述驱动盖的底部还设置有非接触式位移传感器，以获取活塞和针阀的实时位移数据。
8.其中，所述针阀限位部件包括：微调螺钉，其设置在驱动盖的顶部，且该微调螺钉的底部贯穿驱动盖伸入缸体内部；弹簧，其设置在缸体内部，一端与微调螺钉的底部固定连接，另一端与活塞的顶部固定连接；通过调节微调螺钉，改变弹簧的预紧力；微调节杆，其通过第三固定件贯穿设置于驱动盖的顶部，通过调节所述微调节杆的下端伸入缸体内部的长度，可调节并限制活塞上升的最大位移。
9.其中，当所述微调螺钉向下拧紧时，弹簧的预紧力增大，对活塞施加的压力增大，使活塞带动针阀抬升的速度减小；当微调螺钉向上松开时，弹簧的预紧力减小，对活塞施加的压力减小，使活塞带动针阀抬升的速度增大。
10.优选地，所述活塞上还套设有第三密封圈，第三密封圈与缸体的内壁紧密接触，用于密封缸体内的压缩气体，防止压缩气体逸出。
11.优选地，所述接头的下端与阀体之间设置有压紧针阀的密封组件，有效防止燃油泄漏；所述密封组件包括：止推垫圈、密封填料和下压垫；所述止推垫圈与接头的下端接触，所述密封填料位于止推垫圈的下方，所述下压垫位于密封填料的下方，且与阀体接触。
12.其中，所述燃油进口安装有配套的高压燃油供油系统，控制高压燃油供油系统包含的高压燃油泵向燃油进口供油。
13.其中，所述第一电磁阀、第二电磁阀、高压燃油供油系统和非接触式位移传感器均通过电路与计算机控制系统连接；当该喷射试验装置进行燃油喷射时，所述计算机控制系统控制第一电磁阀开启，同时控制第二电磁阀关闭，压缩气体通过进气管进入由活塞和缸体所形成的腔体内运动做功，压缩弹簧从而推动活塞抬升，活塞带动连接杆和针阀向上运动，直至活塞的顶部接触到微调节杆的底部，喷嘴与燃油进口之间的通道连通，高压燃油从喷嘴的喷孔喷出至喷油观察箱内；当燃油喷射试验完成后，计算机控制系统控制第一电磁阀关闭，同时控制第二电磁阀开启，缸体内的压缩气体通过排气管泄放，活塞在弹簧的作用下复位，带动连接杆和针阀下降并堵住喷嘴的喷孔，燃油进口与喷嘴之间的通道被封堵，停止高压燃油喷射。
14.综上所述，与现有技术相比，本发明提供的种气动调节针阀升程的喷射试验装置，具有如下有益效果：
15.1、两个电磁阀启闭的频率根据设定的针阀抬升速度和关闭速度进行控制，两个电磁阀的启闭时间根据针阀打开时间进行控制。通过计算机控制电磁阀的进气与排气，控制活塞和针阀不断往复运动，并实现针阀不同的运动速度。通过微调节杆调整的不同的针阀升程值，位移传感器实时反馈活塞和针阀的实时升程给计算机，进而可以调控喷油量；
16.2、通过手动调节微调节杆，可获得不同的针阀升程。不同的针阀升程导致喷嘴内燃油的流动截面积不同，燃油流量也不同，因此可以观察到不同燃料流量的燃油雾化状况。
17.3、试验人员可以根据试验需要，在特定针阀升程值下，操作计算机控制电磁阀的启闭从而实现在不同的针阀速度下进行多组喷射试验，记录并保存。试验人员可以根据控制计算机观察试验完成情况，再次调节微调节杆，进行多组不同针阀升程值的喷射试验。
18.4、试验人员可以使用高速摄像机通过喷油箱可视化观察窗来观察燃油喷射和雾化情况。
19.5、该装置使用的压缩气体对环境无污染，节能环保，可使用多种类型的燃油并可循环利用。
附图说明
20.图1为本发明的气动调节针阀升程的喷射试验装置结构示意图。
具体实施方式
21.以下将结合本发明实施例中的附图1，对本发明实施例中的技术方案、构造特征、所达成目的及功效予以详细说明。
22.需要说明的是，附图采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施方式的目的，并非用以限定本发明实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。
23.需要说明的是，在本发明中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括明确列出的要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
24.本发明提供了一种气动调节针阀升程的喷射试验装置，如图1所示，该喷射试验装置包括：喷油箱部件，其包含的喷油观察箱2顶部设置有喷嘴5，且固定连接有阀体部件；所述阀体部件包括：阀体10，其与喷油观察箱2的顶部固定连接，且底部与喷嘴5连通；针阀9，其设置在阀体10中，顶端对准喷嘴5设置，可沿阀体10内壁竖直移动；燃油进口8，其开设在阀体10的一侧，用于接收高压燃油的输入；接头26，其一端嵌套设置在阀体10的顶部，另一端连接有压缩部件；所述接头26的内腔中设置有连接杆23；所述压缩部件包括：缸体13，其底部与接头26固定连接；驱动盖16，其固定设置在缸体13的顶部，与缸体13形成一封闭内腔；活塞14，其设置在缸体13的内腔，底部与连接杆23固定连接；所述连接杆23未与活塞14连接的一端与针阀9的尾端固定连接；气动控制部件，其包含的进气组件和排气组件设置在缸体13的底部，控制活塞14在缸体13内的移动，进而带动连接杆23和针阀9的上升或下降；针阀限位部件，其设置在驱动盖16的顶部，用于限制活塞14的位移；其中，当进气组件向缸体13输送压缩气体时，缸体13中的活塞14受到压缩气体的推力后，带动连接杆23和针阀9上升，喷嘴5与燃油进口8之间的通道被连通，喷嘴5向喷油观察箱2内喷射燃油；当排气组件将缸体13内的压缩气体排出后，活塞14受到针阀限位部件的压力，推动连接杆23和针阀9下降，针阀9堵住喷嘴5，燃油进口8与喷嘴5之间的通道被封堵，喷嘴5停止向喷油观察箱2内喷射燃油。
25.其中，如图1所示，所述针阀9与连接杆23连接的尾端柱体与阀体10的内腔直径相匹配，顶部尖端与喷嘴5的形状相匹配，且所述顶部尖端可插入喷嘴5中。
26.其中，如图1所示，所述喷油箱部件还包括：基座1，其固定安装在所述喷油观察箱2的底部，用于支撑整个喷射试验装置；可视化观察窗3，其开设在所述喷油观察箱2的侧壁上，可观测燃油从喷嘴5射出的状态；法兰4，其固定设置在喷油观察箱2的顶部，并通过第一密封圈7实现喷油观察箱2与法兰4之间的密封；所述法兰4通过多个第一固定件30与阀体10固定连接(本实施例中使用4个螺栓作为第一固定件30，实现法兰4与阀体10之间的连接)；所述喷嘴5嵌套设置在法兰4的中心，且与阀体10之间设置有密封盘根6，用来防止燃油泄露；放油接头31，其通过第二密封圈32与喷油观察箱2的底壁相连接，用于回收喷射试验喷出的燃油，使从喷嘴5喷射出来的燃油可重新收集起来循环使用；本实施例中，采用矩形密封圈作为第二密封圈32。
27.进一步地，所述接头26的下端与阀体10之间设置有压紧针阀9的密封组件，防止高压燃油进入压缩部件；其中，如图1所示，所述密封组件包括：止推垫圈27、密封填料28和下压垫29；所述止推垫圈27与接头26的下端接触，所述密封填料28位于止推垫圈27的下方，所述下压垫29位于密封填料28的下方，且与阀体10接触，通过上述的多层密封设置可以有效防止燃油泄露。
28.其中，如图1所示，所述进气组件包括：进气管12，其输入端与压缩气体罐连接，输出端与缸体13底部连通；第一电磁阀11，其设置在进气管12上，控制进气管12的导通或关闭；所述排气组件包括：排气管25，其输入端与缸体13底部连通，输出端悬空，也就是说，从缸体13排出的压缩气体直接排放到空气中；第二电磁阀24，其设置在排气管25上，控制排气管的导通或关闭。
29.其中，如图1所示，所述驱动盖16通过多个第二固定件21固定设置于缸体13的顶端，本实施例中的第二固定件21为4个内六角螺栓；所述驱动盖16的底部还设置有非接触式位移传感器22，即非接触式位移传感器22位于缸体13的内腔中，以获取活塞14和针阀9的实时位移数据。
30.其中，如图1所示，所述针阀限位部件包括：微调螺钉19，其设置在驱动盖16的顶部，且该微调螺钉19的底部贯穿驱动盖16伸入缸体13内部；弹簧20，其设置在缸体13内部，一端与微调螺钉19的底部固定连接，另一端与活塞14的顶部固定连接；通过调节微调螺钉19，改变弹簧20的预紧力，具体地讲，当微调螺钉19向下拧紧时，弹簧20的预紧力增大，对活塞14施加的压力增大，使针阀9抬升的速度减小，相反地，当微调螺钉19向上松开时，弹簧20的预紧力减小，对活塞14施加的压力减小，使针阀9抬升的速度增大；其中，最小预紧力为0，即不压缩弹簧20，也不拉伸弹簧20；最大预紧力等于弹簧20的弹力极限；微调节杆18，其通过第三固定件17(本实施例采用连接螺母作为第三固定件17)贯穿设置于驱动盖16的顶部，所述微调节杆18的下端伸入缸体13内部的长度可用来限制活塞14和针阀9的最大位移；其中，所述微调节杆18由螺旋测位器改造而成，可以测量和微调针阀9的升程。
31.进一步地，所述活塞14上还套设有第三密封圈15，第三密封圈15与缸体13的内壁紧密接触，用于密封缸体13内的压缩气体，防止压缩气体逸出；其中，本实施例中采用o型密封圈作为第三密封圈15。
32.为了提供高压燃油，本装置安装有配套的高压燃油供油系统，控制高压燃油供油系统包含的高压燃油泵供油；所述燃油进口8与高压燃油泵通过管道连接，该高压燃油泵提供的高压燃油通过燃油进口8进入进油通道，流到喷嘴5内部，之后从喷嘴5的喷孔喷射到喷
油观察箱2的内部。
33.为了实现喷射试验装置的自动化，本装置还安装有配套的计算机控制系统，所述计算机控制系统分别与第一电磁阀11、第二电磁阀24、高压燃油供油系统和非接触式位移传感器22通过电路连接，形成闭环控制系统；具体地，当该喷射试验装置进行燃油喷射时，所述计算机控制系统控制第一电磁阀11开启，同时控制第二电磁阀24关闭，压缩气体通过进气管12进入由活塞14和缸体13所形成的腔体内运动做功，抵抗弹簧20的预紧力，从而推动活塞14抬升，由于输送压缩气体的压力不同，针阀9抬升的速度也不同；活塞14带动连接杆23和针阀9向上运动，直至活塞14的顶部接触到微调节杆18的底部，因受到微调节杆18的限位而停止继续向上运动，此时喷嘴5与燃油进口8之间的通道被连通打开，高压燃油从喷嘴5的喷孔喷出。当燃油喷射试验完成后，计算机控制系统控制第一电磁阀11关闭，同时控制第二电磁阀24开启，输入压缩气体的进气管12被切断，内部压缩气体通过排气管25泄放，活塞14在弹簧20的作用下迅速复位，使连接杆23带动针阀9下降并堵住喷嘴5的喷孔，燃油进口8与喷嘴5之间的通道被封堵，因此停止高压燃油喷射；整个过程实现了喷嘴5的自动开启和关闭，使高压燃油通过喷嘴5喷入喷油观察箱2；与此同时，非接触式位移传感器22实时记录整个喷射试验中活塞14的位移数值，并反馈给计算机控制系统。
34.需要说明的是，试验人员采用气动调节针阀升程的喷射试验装置进行高压燃油喷射试验之前，需要使用微调节杆18进行调整，调整到该次试验所要求特定的针阀升程；在此针阀升程下，计算机控制系统控制电磁阀的打开，时燃油喷射雾化，高速摄像机通过可视观察窗3同步摄像，从而观察到燃油喷雾情况；试验人员可以多次调节微调节杆18的位置，观察不同针阀升程下的喷雾情况。
35.其中，通过手动调节微调节杆18，可获得不同的针阀升程；不同的针阀升程导致喷嘴内5燃油的流动截面积不同，燃油流量也不同，因此可以观察到不同燃料流量的燃油雾化状况。
36.进一步地，两个电磁阀开启和关闭的频率根据设定的针阀抬升速度和关闭速度进行控制，两个电磁阀的开启和关闭时间根据针阀打开时间进行控制。通过计算机控制系统控制两个电磁阀的进气与排气，控制活塞14带动连接杆23和针阀9不断往复运动，并实现针阀9不同的运动速度。
37.其中，试验人员可以根据试验需要，在特定针阀升程下，操作计算机控制系统控制电磁阀的启闭频率从而实现在不同的针阀速度下进行多组喷射试验，记录并保存。试验人员可以根据控制计算机观察试验完成情况，再次调节微调节杆18，进行多组不同针阀升程值的喷射试验。
38.综上所述，与现有喷射试验装置相比，本发明所提供的气动调节针阀升程的喷射试验装置具有针阀升程可调整、喷射频率可控、节能环保等优势。
39.尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。