本發(fā)明屬于噴油器加工與精密檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種共軌噴油器回油的油氣分離及檢測(cè)裝置。

背景技術(shù)：

已有的研究表明，共軌噴油器在高壓噴射下，控制閥反復(fù)的開(kāi)啟和關(guān)閉過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生燃油壓力的急劇變化，而當(dāng)壓力降低到低于燃油的飽和蒸汽壓時(shí)，燃油中將會(huì)有氣體產(chǎn)生。

以目前市場(chǎng)上常用的160MPa的噴油器舉例，當(dāng)噴油器內(nèi)的壓力為160MPa，通過(guò)控制閥之后到回油口的壓力為2-5bar(1bar＝0.1MPa)，在通過(guò)截面積急劇變化的通道，易于產(chǎn)生空化現(xiàn)象。

圖2是控制閥的局部放大圖，可以看到控制閥閥體和密封球能夠達(dá)到密封效果。由于流動(dòng)在各個(gè)圓周方向的相似性，這里進(jìn)行了局部計(jì)算，如圖3所示，可以清楚看到在密封面附近沿著控制閥座面的方向存在局部氣體的區(qū)域，也就是說(shuō)該區(qū)域發(fā)生了空化現(xiàn)象，由于空化的氣泡的破裂會(huì)沖擊固體表面而對(duì)固體表面產(chǎn)生穴蝕破壞，圖4中的實(shí)物照片可以清楚地看到在控制閥閥體的密封面附近發(fā)生了穴蝕破壞，也說(shuō)明在噴射過(guò)程中的確有氣體產(chǎn)生，而日常的試驗(yàn)研究中通過(guò)透明管路也非常容易觀測(cè)到在回油中存在氣泡。

目前的噴油器回油測(cè)量采取的是200次連續(xù)穩(wěn)定噴射，讓回油中的氣體自然釋放在空氣中，液體滴入常溫環(huán)境內(nèi)的試管，人工讀取刻度來(lái)記錄回油液體的體積，不對(duì)靜態(tài)回油及動(dòng)態(tài)回油進(jìn)行獨(dú)立測(cè)量及區(qū)分。

液態(tài)的回油不能確定噴油器的性能，特別是噴油量特性的好壞，原因在于液態(tài)的回油中包含靜態(tài)泄漏部分和動(dòng)態(tài)泄漏部分，而只有在噴射過(guò)程中的動(dòng)態(tài)泄漏才產(chǎn)生氣體，靜態(tài)泄漏不產(chǎn)生氣體，因此用回油量這樣籠統(tǒng)的檢測(cè)方法無(wú)法區(qū)分噴油器的質(zhì)量。

多次噴射過(guò)程累積的噴油量的體積測(cè)量的方法需要在恒溫的狀態(tài)下才有效。溫度對(duì)密度的影響非常大，而通常的測(cè)試直接在常溫的狀態(tài)下測(cè)量，忽視了溫度對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。

目前采取的200次連續(xù)穩(wěn)定噴射的檢測(cè)方法存在以下缺點(diǎn)：

(1)回油液體體積的測(cè)量評(píng)價(jià)忽視了回油中氣體的存在。

(2)液態(tài)的回油中包含靜態(tài)泄漏部分和動(dòng)態(tài)泄漏部分；從控制活塞、針閥導(dǎo)向以及孔板密封平面的靜態(tài)泄漏并不產(chǎn)生氣體，而只有在噴射過(guò)程中的動(dòng)態(tài)泄漏才產(chǎn)生氣體；回油中氣體的測(cè)量可以用來(lái)分析噴油器噴射過(guò)程中的動(dòng)態(tài)泄漏，而動(dòng)態(tài)泄漏影響噴油器的噴油量；現(xiàn)有方案測(cè)量沒(méi)有區(qū)分回油組成中的靜態(tài)泄漏和動(dòng)態(tài)泄漏，容易造成噴油器工作特性分組的誤判。

(3)累積測(cè)量多次噴射的回油液體體積會(huì)受到溫度的影響，測(cè)試結(jié)果受環(huán)境溫度的影響較大。

目前的噴油器的生產(chǎn)制造采用噴油量和回油量進(jìn)行控制，對(duì)滿(mǎn)足檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的噴油器進(jìn)行分組。但是由于影響噴油器噴油量的主要因素在于動(dòng)態(tài)的回油特性，目前的回油液體體積包含了噴油器制造誤差造成的靜態(tài)泄漏的差別。所以現(xiàn)有的噴油器分組評(píng)價(jià)不精確。

需要一種能將回油中的液體和氣體分開(kāi)測(cè)量的檢測(cè)裝置，由于回油中的氣體量較小，因此，回油中氣體量的測(cè)量分析將精確顯示出噴射的噴油量的差別，通過(guò)回油中氣體的量對(duì)噴油器進(jìn)行分級(jí)，則多缸發(fā)動(dòng)機(jī)的各缸噴油器均勻性更好。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明需要解決的問(wèn)題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)忽視了回油中氣體的存在，容易造成噴油器工作特性分組的誤判，測(cè)試結(jié)果受環(huán)境溫度的影響較大的不足，而提供一種利用回油中的氣體量的測(cè)量分析，放大噴射的噴油量的差別，而且檢測(cè)結(jié)果不受環(huán)境溫度影響的共軌噴油器回油的油氣分離及檢測(cè)裝置。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種共軌噴油器回油的油氣分離及檢測(cè)裝置，包括泵油組件、噴油器、液氣檢測(cè)組件和保溫組件,泵油組件將燃油加壓后供給噴油器，噴油器的回油管與液氣檢測(cè)組件連接,液氣檢測(cè)組件設(shè)于保溫組件內(nèi)，

所述的液氣檢測(cè)組件包括液氣分離器、氣體流量計(jì)、液體流量計(jì)和控制和顯示單元，回油管將經(jīng)噴油器的回油口溢出的燃油輸入液氣分離器中，液氣的分離采用了重力沉降法來(lái)實(shí)現(xiàn)，氣體則聚集在液氣分離器的上部，而液體流入液氣分離器的下部，液氣分離器的上部連接有排氣管，排氣管上設(shè)有氣體流量計(jì)，氣體通過(guò)氣體流量計(jì)之后排出到大氣，液氣分離器的側(cè)邊連接有出油管，出油管上設(shè)有液體流量計(jì)，氣體流量計(jì)和液體流量計(jì)將檢測(cè)到的結(jié)果輸送給控制和顯示單元；

所述的保溫組件包括恒溫箱和恒溫裝置，恒溫裝置設(shè)于恒溫箱內(nèi)，恒溫裝置通過(guò)控制和顯示單元調(diào)控。

噴油器的噴油嘴插入單次噴射儀，單次噴射儀通過(guò)泄油管與集油箱連接，泄油管上設(shè)有用于檢測(cè)每循環(huán)的噴油量的噴油量監(jiān)測(cè)單元，噴油量監(jiān)測(cè)單元將檢測(cè)到的結(jié)果輸送給控制和顯示單元，單次噴射儀內(nèi)經(jīng)過(guò)檢測(cè)的燃油回流入集油箱，集油箱內(nèi)的燃油通過(guò)低壓油管供給泵油組件。

所述的泵油組件的泵油量通過(guò)高壓泵上設(shè)置的轉(zhuǎn)速傳感器測(cè)得的角度來(lái)測(cè)定，轉(zhuǎn)速傳感器將測(cè)得的角度信號(hào)輸送給控制和顯示單元，

控制和顯示單元與ECU連接，ECU計(jì)算得到單位時(shí)間內(nèi)的液體回油量和氣體量，可以獲得固定的時(shí)間段內(nèi)高壓泵供應(yīng)的燃油的量、噴油嘴的噴油量、回油口溢出的燃油量和排出的氣體量，從而在控制和顯示單元上根據(jù)客戶(hù)的需要選擇性顯示。

液氣分離器內(nèi)的燃油通過(guò)液體流量計(jì)后流入集油箱。

恒溫裝置設(shè)定的溫度范圍為40℃-140℃，精度為±0.5℃。

氣體流量計(jì)為小流量氣體體積流量測(cè)量?jī)x，液體流量計(jì)為小流量液體體積流量測(cè)量?jī)x，流量范圍均為0.01mL/s--10mL/s，流量測(cè)試結(jié)果為數(shù)字化的電信號(hào)。液體流量計(jì)的測(cè)量結(jié)果可通過(guò)已知的不同溫度下的燃油密度換算成質(zhì)量流量。

噴油器的回油管引入口和氣體的引出口均布置在液氣分離器的上部，出油管的引出口在液氣分離器的中部。

出油管的引出口的位置低于液氣分離器內(nèi)液面的高度，且液體流量計(jì)的位置與液氣分離器內(nèi)液面的高度保持一致。

噴油器性能評(píng)價(jià)方法中的回油中含有的氣體量、液體量與噴油器的噴射時(shí)間相關(guān)，ECU中的控制脈寬的信號(hào)須參與噴油器的性能評(píng)價(jià)中，噴油器的回油的氣體和液體的穩(wěn)態(tài)測(cè)量須折算到噴油器不同控制脈寬對(duì)應(yīng)的單次循環(huán)結(jié)果中。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

(1)通過(guò)液氣分離器，可以將回油當(dāng)中的氣體和液體進(jìn)行分離，得到了回油當(dāng)中氣、液兩相流體恒溫下的流速，對(duì)氣、液兩相進(jìn)行獨(dú)立測(cè)量，區(qū)分靜態(tài)回油量及動(dòng)態(tài)回油量，該檢測(cè)結(jié)果與單次噴射儀配合，可以建立噴油器噴油、回油、回油中的氣體的評(píng)價(jià)體系。

(2)回油中的氣體含量與動(dòng)態(tài)噴射過(guò)程中的噴油量正相關(guān)，通過(guò)氣體檢測(cè)的結(jié)果可以有效地分析出噴油器噴射過(guò)程中泄漏量的大小，與噴油器的動(dòng)態(tài)噴油量對(duì)應(yīng)起來(lái)，避免了因?yàn)楦鲊娪推髦圃煺`差帶來(lái)的靜態(tài)泄漏的差別。

(3)由于氣體量較小，氣體流量檢測(cè)結(jié)果放大了同批次各個(gè)噴油器噴油之間的差別，與單次噴油量結(jié)合，可以對(duì)噴油器進(jìn)行更為細(xì)致的分組，有效評(píng)價(jià)噴油器的動(dòng)態(tài)回油特性，利于生產(chǎn)中的噴油器的測(cè)試和分級(jí)處理，

(4)故障噴油器的免拆解快速故障分析，根據(jù)靜態(tài)泄漏量可以快速準(zhǔn)確的分析評(píng)價(jià)噴油器的控制閥磨損故障。

(5)可以通過(guò)噴油器的回油量迅速判斷出檢測(cè)噴油器的回油量是否超差。

(6)是噴油器的性能開(kāi)發(fā)的得力工具和重要檢驗(yàn)方法。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的共軌噴油器回油的油氣分離及檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是控制閥的局部放大圖；

圖3是密封面附近沿著控制閥座面的方向的氣壓分布圖；

圖4是發(fā)生了穴蝕破壞的控制閥閥體的密封面的結(jié)構(gòu)示意圖。

其中，1-電動(dòng)機(jī)；2-高壓油管；3-高壓泵；4-轉(zhuǎn)速傳感器；5-壓力傳感器；6-ECU；7-共軌管；8-進(jìn)油口；9-噴油器；10-電磁鐵；11-回油管；12-恒溫箱；13-液氣分離器；14-排氣管；15-出油管；16-氣體流量計(jì)；17-控制和顯示單元；18-恒溫裝置；19-集油箱；20-液體流量計(jì)；21-泄油管；22-噴油量監(jiān)測(cè)單元；23-噴油嘴；24-單次噴射儀；25-控制閥；26-密封球；27-控制閥閥體；28-回油口，29-低壓油管。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。這些附圖均為簡(jiǎn)化的示意圖，僅以示意方式說(shuō)明本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)，因此其僅顯示與本發(fā)明有關(guān)的構(gòu)成。

如圖1所示，一種共軌噴油器回油的油氣分離及檢測(cè)裝置，包括泵油組件、噴油器9、液氣檢測(cè)組件和保溫組件,泵油組件將燃油加壓后供給噴油器9，噴油器9的回油管11與液氣檢測(cè)組件連接,液氣檢測(cè)組件設(shè)于保溫組件內(nèi)，

所述的液氣檢測(cè)組件包括液氣分離器13、氣體流量計(jì)16、液體流量計(jì)20和控制和顯示單元17，回油管11將經(jīng)噴油器9的回油口28溢出的燃油輸入液氣分離器13中，液氣的分離采用了重力沉降法來(lái)實(shí)現(xiàn)，氣體則聚集在液氣分離器13的上部，而液體流入液氣分離器13的下部，液氣分離器13的上部連接有排氣管14，排氣管14上設(shè)有氣體流量計(jì)16，氣體通過(guò)氣體流量計(jì)16之后排出到大氣，液氣分離器13的側(cè)邊連接有出油管15，出油管15上設(shè)有液體流量計(jì)20，氣體流量計(jì)16和液體流量計(jì)20將檢測(cè)到的結(jié)果輸送給控制和顯示單元17；通過(guò)液氣分離器13，可以將回油當(dāng)中的氣體和液體進(jìn)行分離，得到了回油當(dāng)中氣、液兩相流體恒溫下的流速，對(duì)氣、液兩相進(jìn)行獨(dú)立測(cè)量，區(qū)分靜態(tài)回油量及動(dòng)態(tài)回油量，該檢測(cè)結(jié)果與單次噴射儀24配合，可以建立噴油器9噴油、回油、回油中的氣體的評(píng)價(jià)體系；

所述的保溫組件包括恒溫箱12和恒溫裝置18，恒溫裝置18設(shè)于恒溫箱12內(nèi)，恒溫裝置18通過(guò)控制和顯示單元17調(diào)控；氣、液相的體積測(cè)量比較容易實(shí)現(xiàn)，但體積測(cè)量容易忽視油溫和環(huán)境溫度的影響，采用保溫組件可以保證樣本采集和測(cè)量的過(guò)程均在恒溫狀態(tài)下進(jìn)行，很好的克服這一缺陷。

噴油器9的噴油嘴23插入單次噴射儀24，單次噴射儀24通過(guò)泄油管21與集油箱19連接，泄油管21上設(shè)有用于檢測(cè)每循環(huán)的噴油量的噴油量監(jiān)測(cè)單元22，噴油量監(jiān)測(cè)單元22將檢測(cè)到的結(jié)果輸送給控制和顯示單元17，單次噴射儀24內(nèi)經(jīng)過(guò)檢測(cè)的燃油回流入集油箱19，集油箱19內(nèi)的燃油通過(guò)低壓油管29供給泵油組件。與單次噴油量結(jié)合，可以對(duì)噴油器9進(jìn)行更為細(xì)致的分組，有效評(píng)價(jià)噴油器9的動(dòng)態(tài)回油特性，利于生產(chǎn)中的噴油器9的測(cè)試和分級(jí)處理，

液氣檢測(cè)組件與單次噴射儀24配合使用，回油中的氣體含量與動(dòng)態(tài)噴射過(guò)程中的噴油量正相關(guān)，通過(guò)氣體檢測(cè)的結(jié)果可以有效地分析出噴油器9噴射過(guò)程中泄漏量的大小，與噴油器9的動(dòng)態(tài)噴油量對(duì)應(yīng)起來(lái)，避免了因?yàn)楦鲊娪推?制造誤差帶來(lái)的靜態(tài)泄漏的差別。

所述的泵油組件包括電動(dòng)機(jī)1、高壓泵3、共軌管7和電子控制單元ECU6，高壓泵3上設(shè)有轉(zhuǎn)速傳感器4，共軌管7上設(shè)有壓力傳感器5；在ECU6的控制之下，集油箱19內(nèi)的燃油在電動(dòng)機(jī)1的帶動(dòng)下，從低壓油管29進(jìn)入高壓泵3，高壓泵3對(duì)燃油進(jìn)行壓縮，壓縮后的燃油經(jīng)過(guò)高壓油管2通往共軌管7，共軌管7上其中一路的燃油經(jīng)過(guò)另一根高壓油管2接入噴油器9的進(jìn)油口8進(jìn)入噴油器9；

所述的ECU6內(nèi)預(yù)設(shè)有開(kāi)始噴油時(shí)的共軌管7內(nèi)壓力值，共軌管7內(nèi)壓力的大小通過(guò)共軌管7上布置的壓力傳感器5反饋給ECU6，未達(dá)到預(yù)設(shè)壓力值且無(wú)ECU6噴油指令時(shí)，噴油器9的噴油嘴23不噴油，且高壓泵3持續(xù)供油，燃油在共軌管7、高壓油管2和另一根高壓油管2的容腔內(nèi)形成高壓，泵油量通過(guò)高壓泵3上設(shè)置的轉(zhuǎn)速傳感器4測(cè)得的角度來(lái)測(cè)定，轉(zhuǎn)速傳感器4將測(cè)得的角度信號(hào)反饋給ECU6，壓力傳感器5測(cè)量得到的壓力值等于ECU6預(yù)設(shè)的壓力值后，ECU6根據(jù)預(yù)設(shè)程序發(fā)出噴油指令，驅(qū)動(dòng)設(shè)置在噴油器9上面的電磁鐵10，電磁鐵10控制控制閥25開(kāi)啟，噴油器9的工作原理決定控制閥25能夠控制噴油嘴23開(kāi)啟和關(guān)閉來(lái)完成一次噴油過(guò)程；

轉(zhuǎn)速傳感器4將檢測(cè)到的結(jié)果輸送給控制和顯示單元17，

控制和顯示單元17與ECU6連接，ECU6計(jì)算得到單位時(shí)間內(nèi)的液體回油量和氣體量，可以獲得固定的時(shí)間段內(nèi)高壓泵3供應(yīng)的燃油的量、噴油嘴23的噴油量、回油口28溢出的燃油量和排出的氣體量，從而在控制和顯示單元17上根據(jù)客戶(hù)的需要選擇性顯示。

液氣分離器13內(nèi)的燃油通過(guò)液體流量計(jì)20后流入集油箱19。

恒溫裝置18設(shè)定的溫度范圍為40℃-140℃，精度為±0.5℃，恒溫裝置18的恒溫功能可將檢測(cè)溫度設(shè)定成標(biāo)準(zhǔn)溫度以保證測(cè)量環(huán)境不受到季節(jié)和溫度的影響，保證流量測(cè)量數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性，利于噴油器9的性能檢測(cè)和一致性評(píng)價(jià)。

由于經(jīng)過(guò)液氣分離器13出來(lái)通過(guò)排氣管14的流體為氣態(tài)，其流速慢，流量小，密度低；所以氣體流量計(jì)16為小流量氣體體積流量測(cè)量?jī)x；由于氣體量較小，氣體流量檢測(cè)結(jié)果放大了同批次各個(gè)噴油器9噴油之間的差別，

由于液態(tài)回油量要比氣體大，但與噴油量相比還是比較小，所以液體流量計(jì)20為小流量液體體積流量測(cè)量?jī)x，由于燃油的質(zhì)量流量易受制于密度的變化，所以也采用體積型流量計(jì)，流量范圍均為0.01mL/s--10mL/s，流量測(cè)試結(jié)果為數(shù)字化的電信號(hào)；

液體流量計(jì)20的測(cè)量結(jié)果可通過(guò)已知的不同溫度下的燃油密度換算成質(zhì)量流量。

噴油器9的回油管11引入口和氣體的引出口均布置在液氣分離器13的上部，出油管15的引出口在液氣分離器13的中部。

出油管15的引出口的位置低于液氣分離器13內(nèi)液面的高度，且液體流量計(jì)20的位置與液氣分離器13內(nèi)液面的高度保持一致，位置高度的制定原則是要保證回油管11出來(lái)的燃油流入液氣分離器13時(shí)，產(chǎn)生的波動(dòng)不會(huì)影響到測(cè)試結(jié)果，能夠保證排氣管14上的氣體流量計(jì)16和出油管15上設(shè)置的液體流量計(jì)20獲得穩(wěn)定的測(cè)試數(shù)據(jù)。

噴油器9性能評(píng)價(jià)方法中的回油中含有的氣體量、液體量與噴油器9的噴射時(shí)間相關(guān)，ECU6中的控制脈寬的信號(hào)須參與噴油器9的性能評(píng)價(jià)中，噴油器9的回油的氣體和液體的穩(wěn)態(tài)測(cè)量須折算到噴油器9不同控制脈寬對(duì)應(yīng)的單次循環(huán)結(jié)果中，可具體根據(jù)不同噴油器9特性設(shè)定靜態(tài)回油量及動(dòng)態(tài)回油量檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)而對(duì)噴油器9進(jìn)行有效評(píng)判。結(jié)合單次噴射儀24的每循環(huán)噴油量，本發(fā)明專(zhuān)利就可以完整評(píng)價(jià)噴油器9的工作特性。

圖2是控制閥的局部放大圖，可以看到控制閥閥體27和密封球26能夠達(dá)到密封效果。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：在免拆解的情況下，可以根據(jù)靜態(tài)泄漏量快速準(zhǔn)確的分析評(píng)價(jià)噴油器的控制閥磨損故障；可以通過(guò)噴油器的回油量迅速判斷出檢測(cè)噴油器的回油量是否超差；是噴油器的性能開(kāi)發(fā)的得力工具和重要檢驗(yàn)方法。

以上述依據(jù)本發(fā)明的理想實(shí)施例為啟示，通過(guò)上述的說(shuō)明內(nèi)容，相關(guān)工作人員完全可以在不偏離本項(xiàng)發(fā)明技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進(jìn)行多樣的變更以及修改。本項(xiàng)發(fā)明的技術(shù)性范圍并不局限于說(shuō)明書(shū)上的內(nèi)容，必須要根據(jù)權(quán)利要求范圍來(lái)確定其技術(shù)性范圍。