一种柴油机线空化促进方法及装置与流程

1.本技术涉及柴油机雾化领域，具体涉及一种柴油机线空化促进方法及装置。


背景技术：

2.柴油机的燃烧品质直接影响其动力性、经济性及排放特性等一系列性能指标，而柴油雾化的优劣是决定燃烧状况的关键环节。良好的雾化效果是实现高效燃烧的前提，对节能、净化具有重要意义。
3.高压柴油机喷嘴在针阀开启、稳定和关闭阶段会因结构的不同产生不同的空化现象，这种现象会增大喷嘴内部流动的湍动能，同时也会促进油束喷出后的内爆现象，从而促进雾化过程。其中，线空化对雾化促进作用最强，喷雾锥角最大。目前，对线空化现象的促进方法基本都为优化喷嘴参数，需要改变喷油器结构，缺少在不改变喷油器结构的前提下促进线空化的方法。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本技术提供了一种柴油机线空化促进方法及装置，能够在不改变喷油器结构的前提下，将喷油器喷射最大限度地调整为线空化喷射，获得最好的雾化效果。
5.一方面，本技术实施例提供了一种柴油机线空化促进方法，所述方法包括：针对不同的喷油量对测试发动机进行多组喷雾锥角测试，同一组喷雾锥角测试包括多次喷雾锥角测试，所述多次喷雾锥角测试包括多个单次喷雾锥角测试，所述多次喷雾锥角测试对应的喷油量相同、喷射压力不同，所述喷油量用于标识所述测试发动机中喷油器每个循环喷入气缸的油量；根据所述多组喷雾锥角测试，确定在每个喷油量分别对应的最佳喷射压力，所述最佳喷射压力用于标识所对应喷油量的多次喷雾锥角测试中最大喷。雾锥角对应的喷射压力；保存不同喷油量与最佳喷射压力的映射关系；基于从目标发动机采集到的目标喷油量，将根据所述映射关系确定的所述目标喷油量对应的最佳喷射压力调整为所述目标发动机的喷射压力。
6.可选的，所述单次喷雾锥角测试包括：在一个喷射脉宽内，采集瞬时喷雾锥角随时间变化的信号，所述喷射脉宽由所述喷雾锥角测试对应的喷油量与喷射压力确定；根据所述信号，计算瞬时喷雾锥角在所述喷射脉宽内的平均值；所述平均值用于标识所述喷雾锥角测试对应的喷射压力下的喷雾锥角。
7.可选的，所述多次喷雾锥角测试中，第i次的喷射压力小于第i 1次的喷射压力，最后一次的喷射压力为额定压力；或，第i次的喷射压力大于第i 1次的喷射压力，第1次的喷射压力为额定压力；i≥1。
8.可选的，所述方法还包括：根据所述映射关系和所述目标发动机各工况的喷油量，得到所述目标发动机各工况下的最佳喷射压力map；将所述最佳喷射压力map输入到所述目标发动机中。
9.可选的，所述采集瞬时喷雾锥角随时间变化的信号包括：根据定容弹和相机采集瞬时喷雾锥角随时间变化的信号。
10.另一方面，本技术实施例还提供了一种柴油机线空化促进装置，所述装置包括：喷雾锥角测试单元，用于针对不同的喷油量对测试发动机进行多组喷雾锥角测试，同一组喷雾锥角测试包括多次喷雾锥角测试，所述多次喷雾锥角测试包括多个单次喷雾锥角测试，所述多次喷雾锥角测试对应的喷油量相同、喷射压力不同，所述喷油量用于标识所述测试发动机中喷油器每个循环喷入气缸的油量；最佳喷射压力确定单元，用于根据所述多组喷雾锥角测试，确定在每个喷油量分别对应的最佳喷射压力，所述最佳喷射压力用于标识所对应喷油量的多次喷雾锥角测试中最大喷雾锥角对应的喷射压力；映射关系保存单元，用于保存不同喷油量与最佳喷射压力的映射关系；喷射压力调整单元，用于基于从目标发动机采集到的目标喷油量，将根据所述映射关系确定的所述目标喷油量对应的最佳喷射压力调整为所述目标发动机的喷射压力。
11.可选的，所述喷雾锥角测试单元还包括：喷雾锥角计算子单元，用于在一个喷射脉宽内，采集瞬时喷雾锥角随时间变化的信号，所述喷射脉宽由所述喷雾锥角测试对应的喷油量与喷射压力确定；根据所述信号，计算瞬时喷雾锥角在所述喷射脉宽内的平均值；所述平均值用于标识所述喷雾锥角测试对应的喷射压力下的喷雾锥角。
12.可选的，所述装置还包括：最佳喷射压力map确定单元，用于根据所述映射关系和所述目标发动机各工况的喷油量，得到所述目标发动机各工况下的最佳喷射压力map；将所述最佳喷射压力map输入到所述目标发动机中。
13.另一方面，本技术实施例还提供了一种设备，所述设备包括：处理器和存储器；所述存储器，用于存储指令；所述处理器，用于执行所述存储器中的所述指令，执行以上方面所述的方法。
14.另一方面，本技术实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有程序代码或指令，当其在计算机上运行时，使得所述计算机执行以上方面所述的方法。
15.由此可见，本技术具有以下有益效果：通过针对不同的喷油量对测试发动机进行多组喷雾锥角测试，同一组喷雾锥角测试包括多次喷雾锥角测试，多次喷雾锥角测试对应的喷油量相同、喷射压力不同，从而通过同一组喷雾锥角测试得到在相同喷油量下最大喷雾锥角所对应的喷射压力；由于线空化比常规喷射的喷雾锥角更大，在相同喷油量下，喷雾锥角最大时，雾化效果相对最好，喷射为线空化的可能性也最大，将对应的喷射压力标识为最佳喷射压力，即对线空化促进效果最佳的喷射压力；根据多组喷雾锥角测试，确定在每个喷油量分别对应的最佳喷射压力，并保
存不同喷油量与最佳喷射压力的映射关系；再基于从目标发动机采集到的目标喷油量，将根据映射关系确定目标喷油量对应的最佳喷射压力调整为目标发动机的喷射压力，从而实现在不改变喷油器结构的前提下，将喷油器喷射状态最大限度地调整为线空化喷射，使喷油器一直运行在雾化最优的状态。
附图说明
16.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
17.图1是本技术实施例提供的一种传统壁面空化和线空化对比图；图2是本技术实施例提供的一种柴油机线空化促进方法的流程图；图3是本技术实施例提供的一种瞬时喷雾锥角随时间变化的信号图；图4是本技术实施例提供的一种多次喷雾锥角测试的流程图；图5是本技术实施例提供的一种离线喷雾试验台示意图；图6是本技术实施例提供的一种柴油机线空化促进装置的组成连接图。
具体实施方式
18.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
19.雾化是一种通过机械能或借助于其他介质的能量将燃料油变成雾状油滴的过程；柴油机中的柴油雾化则是利用压力，使柴油经喷嘴中喷出到环境气体中而破碎成离散液滴的过程。柴油机的燃烧品质直接影响其动力性、经济性及排放特性等一系列性能指标，而柴油雾化的优劣是决定燃烧状况的关键环节。良好的雾化效果是实现高效燃烧的前提，对节能、净化具有十分重要意义。
20.高压柴油机喷嘴在针阀开启、稳定和关闭阶段会因结构的不同产生不同的空化现象，这种现象会增大喷嘴内部流动的湍动能，同时也会促进油束喷出后的内爆现象，从而促进雾化过程。其中，线空化是柴油经喷嘴喷出时，喷嘴压力室和喷孔内因强烈的涡流形成低压涡核区，沿涡核区产生气泡，导致射流呈中空喷雾形态、喷雾锥角大大增加的现象。线空化对雾化促进作用最强、喷雾锥角最大，通常为无空化或传统壁面空化两倍以上。如图1所示，为本技术实施例提供的一种传统壁面空化和线空化对比图，图1（a）为传统壁面空化，图1（b）为线空化。
21.目前对线空化的研究有如下不足：（1）主要研究线空化的发生机理、测试手段，缺少对线空化的控制策略研究；（2）对线空化的促进主要通过改变喷油器的结构参数实现，对喷油器改动大；（3）对线空化的研究通常在离线可视化试验台进行研究，缺少在产品喷油器上的直接应用。
22.因此，本技术提供一种柴油机线空化促进方法，主要基于线空化比常规喷射喷雾锥角大的特点，在不改变喷油器结构的前提下，将喷油器喷射最大限度地调整为线空化喷射，获得最好的雾化效果。
23.为了便于理解，下面结合附图对本技术实施例提供的一种柴油机线空化促进方法及装置进行详细的说明。
24.参考图2所示，为本技术实施例提供的一种柴油机线空化促进方法的流程图，该方法可以包括以下步骤。
25.s101：针对不同的喷油量对测试发动机进行多组喷雾锥角测试。
26.其中，同一组喷雾锥角测试包括多次喷雾锥角测试，所述多次喷雾锥角测试包括多个单次喷雾锥角测试，所述多次喷雾锥角测试对应的喷油量相同、喷射压力不同，所述喷油量用于标识所述测试发动机中喷油器每个循环喷入气缸的油量。
27.在本技术实施例中，针对不同的喷油量对测试发动机进行多组喷雾锥角测试，目的是对测试发动机进行的喷雾锥角测试能够尽可能覆盖测试发动机的各种工况，从而，可以将测试结果实际应用到各种工况中。发动机的工况即发动机的运行情况；具体地，可以通过调节测试发动机的转速和油门开度等参数，根据测试发动机的万有特性曲线，对测试发动机的喷油量进行调节。
28.一种可能的实现方式中，所述单次喷雾锥角测试包括：在一个喷射脉宽内，采集瞬时喷雾锥角随时间变化的信号，所述喷射脉宽由所述喷雾锥角测试对应的喷油量与喷射压力确定；根据所述信号，计算瞬时喷雾锥角在所述喷射脉宽内的平均值；所述平均值用于标识所述喷雾锥角测试对应的喷射压力下的喷雾锥角。
29.本技术实施例中，在单次喷雾锥角测试中，由于喷射压力和喷油量是确定的，则一次喷油的时间宽度，即喷射脉宽也可由喷射压力和喷油量确定。在实际测试中，由于针阀的开启与关闭会产生轻微扰动，导致在一个喷射脉宽内，瞬时喷雾锥角并不是恒定不变的；因此为了确定较为准确的喷雾锥角，计算瞬时喷雾锥角在喷射脉宽内的平均值，将平均值用于标识本次喷雾锥角测试对应的喷射压力下的喷雾锥角。
30.具体地，如图3所示，为本技术实施例提供的一种瞬时喷雾锥角随时间变化的信号图，由图可先计算出瞬时喷雾锥角和时间的积分值，用积分值除以喷射脉宽即可得到瞬时喷雾锥角在喷射脉宽内的平均值。
31.一种可能的实现方式中，所述多次喷雾锥角测试中，第i次的喷射压力小于第i 1次的喷射压力，最后一次的喷射压力为额定压力；或，第i次的喷射压力大于第i 1次的喷射压力，第1次的喷射压力为额定压力；i≥1。
32.在本技术实施例中，喷雾锥角测试中使用的喷射压力不能超过额定压力，额定压力由具体的测试发动机确定。为了方便同一组中多次喷雾锥角测试的进行，可以对喷射压力从小到大调节，也可以对喷射压力从大到小调节；在其他可能的实现方式中，也可以不按照喷射压力的大小次序对喷射压力进行调节。
33.具体地，为了方便多次喷雾锥角测试中喷雾锥角大小的比较，本技术实施例提供了一种多次喷雾锥角测试的流程图，如图4所示。图4中多次喷雾锥角测试的喷射压力是基
于喷射压力的大小次序调节的。
34.如图4，首先令max=0，从i=1开始，读取第i次喷雾锥角测试的喷射压力；判断喷射压力是否处于[0，额定压力]之间，若否，则结束流程；若是，则采集瞬时喷雾锥角随时间变化的信号；计算喷雾锥角的平均值θi；判断θi是否大于等于max；若是，则将max赋值为θi，再i=i 1，进入下一次喷雾锥角测试；若否，则i=i 1，直接进入下一次喷雾锥角测试。
[0035]
一种可能的实现方式中，所述采集瞬时喷雾锥角随时间变化的信号包括：根据定容弹和相机采集瞬时喷雾锥角随时间变化的信号。
[0036]
具体地，参考图5，为本技术实施例提供的一种离线喷雾试验台示意图。如图5所示，离线喷雾试验台包括定容弹、相机、照明光源和均光器等，实际应用中相机可以为高速相机，试验台上还应包括燃油喷射系统。
[0037]
s102：根据所述多组喷雾锥角测试，确定在每个喷油量分别对应的最佳喷射压力。
[0038]
其中，所述最佳喷射压力用于标识所对应喷油量的多次喷雾锥角测试中最大喷雾锥角对应的喷射压力。
[0039]
本技术实施例中，由于线空化比常规喷射的喷雾锥角更大，在相同喷油量下，喷雾锥角最大时，雾化效果相对最好，喷射为线空化的可能性也最大，因此将对应的喷射压力标识为最佳喷射压力，即对线空化促进效果最佳的喷射压力。
[0040]
s103：保存不同喷油量与最佳喷射压力的映射关系。
[0041]
s104：基于从目标发动机采集到的目标喷油量，将根据所述映射关系确定的所述目标喷油量对应的最佳喷射压力调整为所述目标发动机的喷射压力。
[0042]
一种可能的实现方式中，所述方法还包括：根据所述映射关系和所述目标发动机各工况的喷油量，得到所述目标发动机各工况下的最佳喷射压力map；将所述最佳喷射压力map输入到所述目标发动机中。
[0043]
具体地，将最佳喷射压力map输入到目标发动机的ecu（electronic control unit，电子控制单元）中，从而实现对目标发动机各工况下最佳线空化的控制，从而促进雾化，提高热效率，降低排放。
[0044]
本技术实施例提供的方法通过针对不同的喷油量对测试发动机进行多组喷雾锥角测试，同一组喷雾锥角测试包括多次喷雾锥角测试，多次喷雾锥角测试对应的喷油量相同、喷射压力不同，从而通过同一组喷雾锥角测试得到在相同喷油量下最大喷雾锥角所对应的喷射压力；由于线空化比常规喷射的喷雾锥角更大，在相同喷油量下，喷雾锥角最大时，雾化效果相对最好，喷射为线空化的可能性也最大，将对应的喷射压力标识为最佳喷射压力，即对线空化促进效果最佳的喷射压力；根据多组喷雾锥角测试，确定在每个喷油量分别对应的最佳喷射压力，并保存不同喷油量与最佳喷射压力的映射关系；再基于从目标发动机采集到的目标喷油量，将根据映射关系确定目标喷油量对应的最佳喷射压力调整为目标发动机的喷射压力，从而实现在不改变喷油器结构的前提下，将喷油器喷射状态最大限度地调整为线空化喷射，使喷油器一直运行在雾化最优的状态。
可以表示：只存在a，只存在b以及同时存在a和b三种情况，其中a，b可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指这些项中的任意组合，包括单项（个）或复数项（个）的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项（个），可以表示：a，b，c，“a和b”，“a和c”，“b和c”，或“a和b和c”，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。
[0056]
还需要说明的是，在本文中，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那些要素，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。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0057]
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器（ram）、内存、只读存储器（rom）、电可编程rom、电可擦除可编程rom、寄存器、硬盘、可移动磁盘、cd-rom、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
[0058]
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本技术。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本技术的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本技术将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。