基于激光测距技术的喷油器喷油速率在线监测方法及系统

本发明涉及动力能源，特别是涉及一种基于激光测距技术的喷油器喷油速率在线监测方法及系统

背景技术：

1、内燃机由于热效率高等优势被广泛应用于各行各业。而随着能源短缺和环境污染问题不断被呼吁和重视，对于内燃机污染物法规也日益严格。现如今对于内燃机的研究大多从经济性、动力性和排放性进行衡量和优化。

2、柴油机的喷油器将一定量燃油通过控制系统的安排喷射到气缸中，喷射出的油雾和空气使得形成油气混合物并在压缩升温中燃烧释放出热能并对活塞做功。可以说喷油器是研究柴油发动机性能优化绕不开的研究对象，对喷油器喷油速率和喷油量的了解十分必要。而电控高压共轨燃油喷射技术具备精确控制喷油压力、喷油时刻和喷油量的能力，使柴油机能够在最佳工况下运行。同时，该技术还能有效降低柴油机的排放，在船舶柴油机领域得到了广泛应用和发展。作为高压共轨系统的核心组件之一，电控喷油器的工作状态直接影响喷入气缸的燃油特性，进而对整个柴油机的性能产生重要影响。

3、传统研究喷油速率的方法主要有定容积法、bosch长管法、位移法等，这些方式都需要专门的实验装置甚至专门的实验台，测量过程比较繁琐并且脱离了柴油机实际的工作条件。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种基于激光测距技术的喷油器喷油速率在线监测方法及系统，以实现简化测量过程。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种基于激光测距技术的喷油器喷油速率在线监测方法，所述方法包括：

3、根据第一反射时间t1和第二反射时间t2计算激光测距仪测得的速度和激光测距仪测得的均值时间；

4、对喷雾贯穿距公式进行简化处理，获得喷雾贯穿简化公式；

5、将所述激光测距仪测得的均值时间和所述激光测距仪测得的速度带入所述喷雾贯穿简化公式，求得喷雾贯穿系数；

6、将所述喷雾贯穿系数带入喷雾贯穿简化公式，并基于破碎时间确定喷油器的喷油速率。

7、可选地，所述方法还包括：

8、根据所述喷油器的喷油速率计算喷油器管内喷油流量。

9、可选地，所述对喷雾贯穿距公式进行处理，获得喷雾贯穿简化公式，具体步骤包括：

10、根据喷雾贯穿距与时间的关系构建喷雾贯穿距公式；

11、对所述喷雾贯穿距公式进行求导以及简化，获得喷雾贯穿简化公式。

12、可选地，所述将所述喷雾贯穿系数带入喷雾贯穿简化公式，并基于破碎时间确定喷油器的喷油速率，具体计算公式为：

13、

14、

15、其中，v表示喷油器的喷油速率，x表示两个激光器测距仪的间隔距离，t1表示第一激光测距仪接收到第一波动信号的时间作为第一反射时间，t2表示第二激光测距仪接收到第二波动信号的时间作为第二反射时间，ρl表示燃油的密度，dn表示喷油器孔径，δp表示喷雾压力，ρa表示空气密度，tb表示破碎时间，s表示贯穿距，t表示时间变化量。

16、可选地，所述将所述激光测距仪测得的均值时间和所述激光测距仪测得的速度带入所述喷雾贯穿简化公式，求得喷雾贯穿系数，具体计算公式为：

17、

18、其中，a表示喷雾贯穿系数，t1表示第一激光测距仪接收到第一波动信号的时间作为第一反射时间，t2表示第二激光测距仪接收到第二波动信号的时间作为第二反射时间，x表示两个激光器测距仪的间隔距离。

19、本发明还公开一种基于激光测距技术的喷油器喷油速率在线监测系统，所述系统包括：

20、激光测距仪参数确定模块，用于根据第一反射时间t1和第二反射时间t2计算激光测距仪测得的速度和激光测距仪测得的均值时间；

21、简化处理模块，用于对喷雾贯穿距公式进行简化处理，获得喷雾贯穿简化公式；

22、喷雾贯穿系数确定模块，用于将所述激光测距仪测得的均值时间和所述激光测距仪测得的速度带入所述喷雾贯穿简化公式，求得喷雾贯穿系数；

23、喷油速率确定模块，用于将所述喷雾贯穿系数带入喷雾贯穿简化公式，并基于破碎时间确定喷油器的喷油速率。

24、可选地，所述系统还包括：

25、喷油流量确定模块，用于根据所述喷油器的喷油速率计算喷油器管内喷油流量。

26、可选地，所述将所述喷雾贯穿系数带入喷雾贯穿简化公式，并基于破碎时间确定喷油器的喷油速率，具体计算公式为：

27、

28、

29、其中，v表示喷油器的喷油速率，x表示两个激光器测距仪的间隔距离，t1表示第一激光测距仪接收到第一波动信号的时间作为第一反射时间，t2表示第二激光测距仪接收到第二波动信号的时间作为第二反射时间，ρl表示燃油的密度，dn表示喷油器孔径，δp表示喷雾压力，ρa表示空气密度，tb表示破碎时间，s表示贯穿距，t表示时间变化量。

30、本发明还公开一种基于激光测距技术的喷油器喷油速率在线监测系统，所述系统包括：

31、两个激光测距仪，间隔设置在喷油器对应的测试区域一侧，用于当喷雾经过，接收返射回来的第一波动信号和第二波动信号；

32、控制器，分别与各激光测距仪和喷油器连接，用于控制各激光测距仪和喷油器开始工作，还用于分别记录第一波动信号和第二波动信号反射回来的时间，即分别为第一反射时间和第二反射时间，以使后续采用上述方法来计算喷油器喷油速率。

33、可选地，所述系统还包括：

34、滑轨，用于滑动设置两个激光测距仪。

35、根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

36、本发明公开一种基于激光测距技术的喷油器喷油速率在线监测方法及系统，首先根据第一反射时间t1和第二反射时间t2计算激光测距仪测得的速度和激光测距仪测得的均值时间；其次对喷雾贯穿距公式进行简化处理，获得喷雾贯穿简化公式；然后将激光测距仪测得的均值时间和激光测距仪测得的速度带入所述喷雾贯穿简化公式，求得喷雾贯穿系数；最后将喷雾贯穿系数带入喷雾贯穿简化公式，并基于破碎时间确定喷油器的喷油速率。本发明仅仅通过测得第一反射时间、第二反射时间两个激光测量仪之间的距离就能够确定喷油器的喷油速率，相比于传统测量方法而言，测量方法简单，无需特殊试验台就能直接测量喷油器喷油的速率，并且直接在现场测量，并没有脱离柴油机实际的工作条件。

技术特征：

1.一种基于激光测距技术的喷油器喷油速率在线监测方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的基于激光测距技术的喷油器喷油速率在线监测方法，其特征在于，所述方法还包括：

3.根据权利要求1所述的基于激光测距技术的喷油器喷油速率在线监测方法，其特征在于，所述对喷雾贯穿距公式进行处理，获得喷雾贯穿简化公式，具体步骤包括：

4.根据权利要求1所述的基于激光测距技术的喷油器喷油速率在线监测方法，其特征在于，所述将所述喷雾贯穿系数带入喷雾贯穿简化公式，并基于破碎时间确定喷油器的喷油速率，具体计算公式为：

5.根据权利要求3所述的基于激光测距技术的喷油器喷油速率在线监测方法，其特征在于，所述将所述激光测距仪测得的均值时间和所述激光测距仪测得的速度带入所述喷雾贯穿简化公式，求得喷雾贯穿系数，具体计算公式为：

6.一种基于激光测距技术的喷油器喷油速率在线监测系统，其特征在于，所述系统包括：

7.根据权利要求6所述的基于激光测距技术的喷油器喷油速率在线监测系统，其特征在于，所述系统还包括：

8.根据权利要求6所述的基于激光测距技术的喷油器喷油速率在线监测系统，其特征在于，所述将所述喷雾贯穿系数带入喷雾贯穿简化公式，并基于破碎时间确定喷油器的喷油速率，具体计算公式为：

9.一种基于激光测距技术的喷油器喷油速率在线监测系统，其特征在于，所述系统包括：

10.根据权利要求9所述的基于激光测距技术的喷油器喷油速率在线监测系统，其特征在于，所述系统还包括：

技术总结本发明公开一种基于激光测距技术的喷油器喷油速率在线监测方法及系统，首先根据第一反射时间和第二反射时间计算激光测距仪测得的速度和激光测距仪测得的均值时间；其次对喷雾贯穿距公式进行简化处理，获得喷雾贯穿简化公式；然后将激光测距仪测得的均值时间和激光测距仪测得的速度带入所述喷雾贯穿简化公式，求得喷雾贯穿系数；最后将喷雾贯穿系数带入喷雾贯穿简化公式，并基于破碎时间确定喷油器的喷油速率。本发明仅仅通过测得第一反射时间、第二反射时间两个激光测量仪之间的距离就能够确定喷油器的喷油速率，相比于传统测量方法而言，测量方法简单，无需特殊试验台就能直接测量喷油器喷油的速率，并且直接在现场测量。技术研发人员：董全,王克奥,乔彦宇,王迪受保护的技术使用者：哈尔滨工程大学技术研发日：技术公布日：2024/7/11