CN109000918A - 气体发动机电控燃气喷射阀测试装置及其测试方法 - Google Patents

Abstract

一种气体发动机电控燃气喷射阀测试装置，包括空气供给机构和流量测试机构。流量测试机构包括第一、第二分支管路、第一压力调节阀、缓冲器、第一流量计、第一、第二压力传感器及用于放置待测的电控燃气喷射阀的第一工位台。第一分支管路的入口与空气供给机构连通，第一压力调节阀设在第一分支管路上，第一分支管路的出口用于连通电控燃气喷射阀的气体入口；第一压力传感器设置在第一分支管路上。第二分支管路的入口用于连通电控燃气喷射阀的气体出口，第二压力传感器、缓冲器和第一流量计沿气体输送方向依次设置在第二分支管路上。本发明还公开了气体发动机电控燃气喷射阀测试装置的测试方法。本发明能够测试电控燃气喷射阀的稳态流量和动态流量。

Description

气体发动机电控燃气喷射阀测试装置及其测试方法

技术领域

本发明涉及用于测试气体发动机电控燃气喷射阀的性能的测试装置及其测试方法。

背景技术

作为气体发动机燃气供给***的核心零部件，电控燃气喷射阀的作用是以一定的压力将一定的天然气喷入发动机进气道或者气缸内与空气混合，燃气进气量主要是通过调整喷射脉宽进行控制，其性能好坏直接关系到发动机的性能、燃烧以及排放。现有常见的燃气喷射阀的结构可参阅申请日为2016年8月31日、申请号为201610771921.7的中国发明专利申请的记载。现有的电控燃气喷射阀包括阀体、电磁铁和阀芯组件。电磁铁和阀芯组件均安装在阀体中，电磁铁位于阀芯组件的上方，并与阀体相连。阀芯组件包括衔铁、弹簧座、上阀盘、下阀盘、若干根弹簧和连接螺钉。衔铁位于电磁铁的下方，衔铁的下端伸入弹簧座的中心孔内。上阀盘位于衔铁的下方，连接螺钉穿过上阀盘的中心孔与衔铁连接。若干根弹簧位于弹簧座与上阀盘之间，各弹簧的上端和下端分别抵接弹簧座和上阀盘。弹簧座与阀体可拆卸地相互连接。下阀盘的底面开设有若干出气孔；上阀盘可在关断位置与开启位置之间移动，在电磁铁断电时，上阀盘处于关断位置，上阀盘的底面与下阀盘的顶面紧密贴合，形成密封平面，在电磁铁通电时，上阀盘处于开启位置，上阀盘的底面与下阀盘的顶面之间形成燃气通道，燃气通道与下阀盘的若干出气孔连通。

电控燃气喷射阀的主要性能参数包括静态阀盘泄漏量、稳定性需求、气量一致性、动态响应性及表面泄漏量等。当泄漏量过高时，会造成发动机性能和排放的恶化，甚至会产生***的危险。随着燃气喷射阀运行时间的增加，阀盘表面磨损加剧，泄漏量也会增加。理想情况下，当喷射脉宽相同时，每个燃气喷射阀的燃气量是相同的；但是实际情况下，阀与阀之间存在流量差异，且单个阀也存在流量漂移，因此需要对电控燃气喷射阀的一致性和稳定性进行测量。

因此，在电控燃气喷射阀产品开发和应用过程中需要对其性能参数进行试验验证， 然而，由于气体的可压缩性、压力波动较大和喷射频率较高等原因，测量电控燃气喷射阀单次喷射量和喷射规律非常困难，目前市场上尚没有专门用于测试电控燃气喷射阀的装置。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种能够测试气体发动机电控燃气喷射阀的稳态流量和动态流量的气体发动机电控燃气喷射阀测试装置。

本发明所要解决的另一技术问题在于提供一种能够测试气体发动机电控燃气喷射阀的阀盘间的泄漏量和阀体表面的泄漏量的气体发动机电控燃气喷射阀测试装置。

本发明所要解决的又一技术问题在于提供气体发动机电控燃气喷射阀的测试方法。

根据本发明实施例的一种气体发动机电控燃气喷射阀测试装置，包括空气供给机构和流量测试机构：流量测试机构包括第一分支管路、第二分支管路、第一压力调节阀、缓冲器、第一流量计、第一压力传感器、第二压力传感器以及用于放置待测试的电控燃气喷射阀的第一工位台；第一分支管路的入口与空气供给机构的出口连通，第一压力调节阀设置在第一分支管路上，第一分支管路的出口用于连通放置在第一工位台上的电控燃气喷射阀的气体入口；第一压力传感器设置在第一分支管路上，并位于第一压力调节阀与第一分支管路的出口之间；第二分支管路的入口用于连通放置在所述第一工位台上的电控燃气喷射阀的气体出口，第二压力传感器、缓冲器和第一流量计沿气体输送方向依次设置在第二分支管路上。

进一步地，上述的气体发动机电控燃气喷射阀测试装置包括泄漏量测试机构；泄露量测试机构包括第三分支管路、第四分支管路、第二压力调节阀、第一截止阀、第二流量计、第三压力传感器以及用于放置待测试的电控燃气喷射阀的第二工位台；所述第三分支管路的入口与所述空气供给机构的出口连通，第二压力调节阀设置在第三分支管路上，第三分支管路的出口用于连通放置在第二工位台上的电控燃气喷射阀的气体入口；第一截止阀和第二流量计沿气体输送方向依次设置在第四分支管路上；第三压力传感器设置在第三分支管路或第四分支管路上；当第三压力传感器设置在第三分支管路时，第三压力传感器位于第二压力调节阀与第三分支管路的出口之间，当第三压力传感器设置在第四分支管路时，第三压力传感器位于第四分支管路的入口与第一截止阀之间。

本发明提供了一种上述的气体发动机电控燃气喷射阀测试装置的测试方法，包括以下步骤：

将待测试的电控燃气喷射阀放置在第一工位台上，并将电控燃气喷射阀的气体入口和气体出口分别连接第一分支管路的出口和第二分支管路的入口；

控制电控燃气喷射阀处于常开状态，通过空气供给机构向电控燃气喷射阀输入气体，通过调整第一压力调节阀，使第一压力传感器的检测值与第二压力传感器的检测值之差达到第一压差设定值，并保持第一设定时间，记录第一流量计的流量测量值，将记录的流量测量值作为电控燃气喷射阀的稳态流量；

控制电控燃气喷射阀处于正常工作状态，通过调整第一压力调节阀，使第一压力传感器检测的检测值与第二压力传感器的检测值之差达到第二压差设定值，并保持第二设定时间，记录第一流量计的流量测量值，将记录的流量测量值作为电控燃气喷射阀的动态流量。

本发明还提供了一种上述的气体发动机电控燃气喷射阀测试装置的测试方法，包括以下步骤：

将待测试的电控燃气喷射阀放置在第二工位台上，并将电控燃气喷射阀的气体入口和气体出口分别连接第三分支管路的出口和第四分支管路的入口；

控制电控燃气喷射阀处于关闭状态，打开第一截止阀，通过空气供给机构向电控燃气喷射阀输入气体，通过调整第二压力调节阀，使电控燃气喷射阀的进口压力达到预定的第一测试压力，记录第二流量计的流量测量值，将记录的第二流量计的流量测量值作为电控燃气喷射阀关闭时阀盘间的泄漏量；

调整第二压力调节阀，使电控燃气喷射阀的进口压力达到预定的第二测试压力，第二测试压力大于所述第一测试压力，关闭第二压力调节阀和第一截止阀，根据第三压力传感器的压力测量值计算压力下降速率，将压力下降速率作为电控燃气喷射阀的阀体表面泄漏量的评估指标。

本发明具有以下优点：

1、在根据本发明实施例的气体发动机电控燃气喷射阀测试装置中，流量测试机构可以测量电控燃气喷射阀的稳态流量和动态流量，进而评估其一致性和稳定性要求。通过多次测量电控燃气喷射阀的稳态流量和动态流量，可以定性地评估电控燃气喷射阀的稳定性；更换待测的电控燃气喷射阀，可以定性地评估电控燃气喷射阀的一致性；

2、在根据本发明实施例的气体发动机电控燃气喷射阀测试装置中，泄漏量测试机构可以测量电控燃气喷射阀关闭时的阀盘间的泄漏量以及阀体表面的泄漏量；

3、根据本发明实施例的气体发动机电控燃气喷射阀测试装置实现了电控燃气喷射阀主要性能指标的测试，为产品研发和应用提供了良好的保障。

附图说明

图1示出了本发明气体发动机电控燃气喷射阀测试装置一实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做出进一步说明。

图1示出了本发明气体发动机电控燃气喷射阀测试装置一实施例的结构示意图。请参阅图1，根据本发明一实施例的气体发动机电控燃气喷射阀测试装置包括空气供给机构、流量测试机构和泄漏量测试机构。

空气供给***用于给流量测试机构和泄漏量测试机构提供一定压力的干燥纯净空气。空气供给机构包括气源11、第一储气罐21、干燥器13、过滤器15、第二截止阀32、第三截止阀33和主管路40。主管路40的入口与气源11的出口连通，主管路40的出口构成空气供给机构的出口。第一储气罐21、干燥器13、过滤器15、第二截止阀32和第三截止阀33沿气体输送方向依次设置在主管路40上。

在本实施例中，气源为空气压缩机。空气压缩机11将吸入的常压空气进行压缩，产生高压空气。第一储气罐21用于保证管路内的空气压力稳定。干燥机13将压缩空气进行干燥，去除压缩空气中的水分。过滤器15是对压缩空气进行精滤。第二截止阀32和第三截止阀33用于控制整个测试装置的压缩空气供给。在本实施例中，第二截止阀32采用球阀，第三截止阀33采用电磁阀，但不限于此。

流量测试机构用于测量电控燃气喷射阀全开时的流量（稳态流量）以及燃气喷射阀正常工作时的流量（动态流量），进而评估燃气喷射阀的一致性和稳定性需求。流量测试机构包括第一分支管路41、第二分支管路42、第一压力调节阀51、缓冲器61、第一流量计71、第一压力传感器81、第二压力传感器82以及用于放置待测试的电控燃气喷射阀的第一工位台91。第一分支管路41的入口与空气供给机构的出口连通，第一压力调节阀51设置在第一分支管路41上，第一分支管路41的出口用于连通放置在第一工位台91上的电控燃气喷射阀的气体入口。第一压力传感器81设置在第一分支管路41上，并位于第一压力调节阀51与第一分支管路41的出口之间。第二分支管路42的入口用于连通放置在第一工位台91上的电控燃气喷射阀的气体出口，第二压力传感器82、缓冲器61和第一流量计71沿气体输送方向依次设置在第二分支管路42上。

可选地，流量测试机构包括消音器63和第二储气罐22。消音器63设置在第二分支管路42的出口端，消音器63用于降低空气噪声。第二储气罐22的入口连通于第一压力调节阀51与第一分支管路41的出口之间的管段。第二储气罐22用于保证通过被测的电控燃气喷射阀的空气压力稳定。

可选地，流量测试机构还包括第四截止阀34，第四截止阀34设置在第一分支管路41上，并位于第一分支管路41的入口与第一压力调节阀51之间。在本实施例中，第四截止阀34为电磁阀。

泄漏量测试机构用于测量电控燃气喷射阀关闭时阀盘间的泄漏量以及阀体表面的泄漏量。泄露量测试机构包括第三分支管路43、第四分支管路44、第二压力调节阀52、第一截止阀31、第二流量计72、第三压力传感器83以及用于放置待测试的电控燃气喷射阀的第二工位台92。第三分支管路43的入口与空气供给机构的出口连通，第二压力调节阀52设置在第三分支管路43上，第三分支管路43的出口用于连通放置在第二工位台92上的电控燃气喷射阀的气体入口。第一截止阀31和第二流量计72沿气体输送方向依次设置在第四分支管路44上。第三压力传感器83设置在第三分支管路43或第四分支管路44上；当第三压力传感器83设置在第三分支管路43时，第三压力传感器83位于第二压力调节阀52与第三分支管路43的出口之间，当第三压力传感器83设置在第四分支管路84时，第三压力传感器83位于第四分支管路44的入口与第一截止阀31之间。

可选地，泄漏量测试机构包括第五截止阀35，第五截止阀35设置在第三分支管路43上，并位于第三分支管路43的入口与第二压力调节阀53之间。在实施例中，第五截止阀35为电磁阀，第一截止阀31为球阀。

进一步地，泄漏量测试机构包括单向阀65，单向阀65设置在第三分支管路43上，并位于第二压力调节阀52与第三分支管路43的出口之间。单向阀65仅允许气体从第二压力调节阀52的出口流向第三分支管路43的出口而不能回流。

在本实施例中，流量测试机构和泄漏量测试机构设置在一钢结构的测试装置试验台架上。

根据本发明实施例的另一方面还公开了采用前述的气体发动机电控燃气喷射阀测试装置的测试方法。

其中，用前述的气体发动机电控燃气喷射阀测试装置测试电控燃气喷射阀的稳态流量和动态流量的过程如下：

将待测试的电控燃气喷射阀100放置在第一工位台91上，并将电控燃气喷射阀100的气体入口和气体出口分别连接第一分支管路41的出口和第二分支管路42的入口；

控制电控燃气喷射阀100处于常开状态，通过空气供给机构向电控燃气喷射阀100输入气体，通过调整第一压力调节阀51，使第一压力传感器81的检测值与第二压力传感器82的检测值之差达到第一压差设定值，并保持第一设定时间，记录第一流量计71的流量测量值，将记录的流量测量值作为电控燃气喷射阀的稳态流量；

控制电控燃气喷射阀100处于正常工作状态，通过调整第一压力调节阀51，使第一压力传感器81检测的检测值与第二压力传感器82的检测值之差达到第二压差设定值，并保持第二设定时间，记录第一流量计71的流量测量值，将记录的流量测量值作为电控燃气喷射阀的动态流量。

对电控燃气喷射阀的控制可通过电控燃气喷射阀自带的控制器来实现。电控燃气喷射阀处于正常工作状态是指电控燃气喷射阀按照一定的频率反复开关，开关频率与电控燃气阀的型号有关。在一个具体的实施方式中，开关频率例如为9Hz。当测量动态流量时，缓冲器61能起到将电控燃气喷射阀100的动态流量转换成稳态流量的作用，以便于测量。通过多次测量电控燃气喷射阀100的稳态流量和动态流量，可以定性地评估电控燃气喷射阀100的稳定性；通过更换待测的电控燃气喷射阀，可以定性地评估电控燃气喷射阀的一致性。

第一压差设定值、第二压差设定值、第一设定时间及第二设定时间的具体值根据待测试的电控燃气喷射阀100的型号而定。在一个具体的应用实例中，第一压差设定值与第二压差设定值的大小均为1个大气压，第一设定时间和第二设定时间均为1分钟，但不限于此，在其它的实施方式中，第一压差设定值与第二压差设定值的大小不相等，第一设定时间和第二设定时间的长短也不一样。

用前述的气体发动机电控燃气喷射阀测试装置测试电控燃气喷射阀的阀盘间的泄漏量和阀体表面泄露量的过程如下：

将待测试的电控燃气喷射阀200放置在第二工位台92上，并将电控燃气喷射阀200的气体入口和气体出口分别连接第三分支管路43的出口和第四分支管路44的入口；

控制电控燃气喷射阀200处于关闭状态，打开第一截止阀31，通过空气供给机构向电控燃气喷射阀200输入气体，通过调整第二压力调节阀52，使电控燃气喷射阀200的进口压力达到预定的第一测试压力，记录第二流量计72的流量测量值，将记录的第二流量计的流量测量值作为电控燃气喷射阀关闭时阀盘间的泄漏量；

调整第二压力调节阀52，使电控燃气喷射阀200的进口压力达到预定的第二测试压力，第二测试压力大于第一测试压力，关闭第二压力调节阀52和第一截止阀31，根据第三压力传感器83的压力测量值计算压力下降速率，将压力下降速率作为电控燃气喷射阀的阀体表面泄漏量的评估指标。

上述的压力下降速率可以瞬时压力下降速率，也可以是平均压力下降速率，本申请对此不做限制。例如，关闭第二压力调节阀52和第一截止阀31后，立即记录下第三压力传感器83的压力测量值，然后经过预定的时间t1（例如30分钟）后，再次记录第三压力传感器83的压力测量值，以该两次压力测量值之差与t1的商作为压力下降速率，来作为电控燃气喷射阀的阀体表面泄漏量的评估指标。又比如，关闭第二压力调节阀52和第一截止阀31后，立即记录下第三压力传感器83的压力测量值，然后每过预定的时间t2（例如10分钟），就记录一次压力传感器83的压力测量值，一共记录n+1次，n为大于等于2的正整数。每个时间t2都对应一个压力下降速率，用n个压力下降速率之和除以n后所获得的平均压力下降速率来作为电控燃气喷射阀的阀体表面泄漏量的评估指标。压力下降速率越快，说明阀体表面的气体泄露量越大。

第一测试压力和第二测试压力的大小根据待测试的电控燃气喷射阀100的型号而定。在一个具体的应用实例中，第一测试压力的大小为2个大气压，第二测试压力的大小为5个大气压。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种气体发动机电控燃气喷射阀测试装置，其特征在于，包括空气供给机构和流量测试机构：

所述流量测试机构包括第一分支管路、第二分支管路、第一压力调节阀、缓冲器、第一流量计、第一压力传感器、第二压力传感器以及用于放置待测试的电控燃气喷射阀的第一工位台；所述第一分支管路的入口与所述空气供给机构的出口连通，所述第一压力调节阀设置在所述第一分支管路上，第一分支管路的出口用于连通放置在所述第一工位台上的电控燃气喷射阀的气体入口；所述第一压力传感器设置在第一分支管路上，并位于所述第一压力调节阀与第一分支管路的出口之间；所述第二分支管路的入口用于连通放置在所述第一工位台上的电控燃气喷射阀的气体出口，所述第二压力传感器、所述缓冲器和所述第一流量计沿气体输送方向依次设置在所述第二分支管路上。

2.如权利要求1所述的气体发动机电控燃气喷射阀测试装置，其特征在于，所述的气体发动机电控燃气喷射阀测试装置包括泄漏量测试机构；

所述泄露量测试机构包括第三分支管路、第四分支管路、第二压力调节阀、第一截止阀、第二流量计、第三压力传感器以及用于放置待测试的电控燃气喷射阀的第二工位台；所述第三分支管路的入口与所述空气供给机构的出口连通，所述第二压力调节阀设置在所述第三分支管路上，第三分支管路的出口用于连通放置在所述第二工位台上的电控燃气喷射阀的气体入口；所述第一截止阀和所述第二流量计沿气体输送方向依次设置在所述第四分支管路上；所述第三压力传感器设置在第三分支管路或第四分支管路上；当第三压力传感器设置在第三分支管路时，第三压力传感器位于第二压力调节阀与第三分支管路的出口之间，当第三压力传感器设置在第四分支管路时，第三压力传感器位于第四分支管路的入口与第一截止阀之间。

3.如权利要求1所述的气体发动机电控燃气喷射阀测试装置，其特征在于，所述空气供给机构包括气源、第二截止阀和主管路；所述主管路的入口与所述气源的出口连通，所述主管路的出口构成所述空气供给机构的出口；

所述第二截止阀设置在所述主管路上。

4.如权利要求3所述的气体发动机电控燃气喷射阀测试装置，其特征在于，所述空气供给机构包括第一储气罐、干燥器、过滤器和第三截止阀；所述第一储气罐、所述干燥器、所述过滤器、所述第二截止阀和所述第三截止阀沿气体输送方向依次设置在所述主管路上；

所述气源为空气压缩机。

5.如权利要求1所述的气体发动机电控燃气喷射阀测试装置，其特征在于，所述流量测试机构包括消音器和第二储气罐；所述消音器设置在所述第二分支管路的出口端；所述第二储气罐的入口连通于第一压力调节阀与第一分支管路的出口之间的管段。

6.如权利要求2所述的气体发动机电控燃气喷射阀测试装置，其特征在于，所述流量测试机构包括第四截止阀，所述第四截止阀设置在所述第一分支管路上，并位于第一分支管路的入口与所述第一压力调节阀之间；

所述泄漏量测试机构包括第五截止阀，所述第五截止阀设置在所述第三分支管路上，并位于第三分支管路的入口与所述第二压力调节阀之间。

7.如权利要求2或6所述的气体发动机电控燃气喷射阀测试装置，其特征在于，所述泄漏量测试机构包括单向阀，所述单向阀设置在所述第三分支管路上，并位于所述第二压力调节阀与所述第三分支管路的出口之间；该单向阀仅允许气体从第二压力调节阀的出口流向第三分支管路的出口而不能回流。

8.如权利要求1所述的气体发动机电控燃气喷射阀测试装置的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

将待测试的电控燃气喷射阀放置在所述第一工位台上，并将电控燃气喷射阀的气体入口和气体出口分别连接第一分支管路的出口和第二分支管路的入口；

控制电控燃气喷射阀处于常开状态，通过所述空气供给机构向电控燃气喷射阀输入气体，通过调整第一压力调节阀，使所述第一压力传感器的检测值与所述第二压力传感器的检测值之差达到第一压差设定值，并保持第一设定时间，记录第一流量计的流量测量值，将记录的流量测量值作为电控燃气喷射阀的稳态流量；

控制电控燃气喷射阀处于正常工作状态，通过调整第一压力调节阀，使所述第一压力传感器检测的检测值与所述第二压力传感器的检测值之差达到第二压差设定值，并保持第二设定时间，记录第一流量计的流量测量值，将记录的流量测量值作为电控燃气喷射阀的动态流量。

9.如权利要求2所述的气体发动机电控燃气喷射阀测试装置的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

将待测试的电控燃气喷射阀放置在所述第二工位台上，并将电控燃气喷射阀的气体入口和气体出口分别连接第三分支管路的出口和第四分支管路的入口；

控制电控燃气喷射阀处于关闭状态，打开第一截止阀，通过所述空气供给机构向电控燃气喷射阀输入气体，通过调整第二压力调节阀，使电控燃气喷射阀的进口压力达到预定的第一测试压力，记录第二流量计的流量测量值，将记录的第二流量计的流量测量值作为电控燃气喷射阀关闭时阀盘间的泄漏量；

调整第二压力调节阀，使电控燃气喷射阀的进口压力达到预定的第二测试压力，所述第二测试压力大于所述第一测试压力，关闭第二压力调节阀和第一截止阀，根据第三压力传感器的压力测量值计算压力下降速率，将压力下降速率作为电控燃气喷射阀的阀体表面泄漏量的评估指标。

10.如权利要求9所述的气体发动机非平衡式燃气喷射阀的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

将待测试的电控燃气喷射阀放置在所述第一工位台上，并将电控燃气喷射阀的气体入口和气体出口分别连接第一分支管路的出口和第二分支管路的入口；

控制电控燃气喷射阀处于常开状态，通过所述空气供给机构向电控燃气喷射阀输入气体，通过调整第一压力调节阀，使所述第一压力传感器的检测值与所述第二压力传感器的检测值之差达到第一压差设定值，并保持第一设定时间，记录第一流量计的流量测量值，将记录的流量测量值作为电控燃气喷射阀的稳态流量；

控制电控燃气喷射阀处于正常工作状态，通过调整第一压力调节阀，使所述第一压力传感器检测的检测值与所述第二压力传感器的检测值之差达到第二压差设定值，并保持第二设定时间，记录第一流量计的流量测量值，将记录的流量测量值作为电控燃气喷射阀的动态流量。