CN105842282A - 一种柴油着火的光学测试系统及其工作方法 - Google Patents

一种柴油着火的光学测试系统及其工作方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种柴油着火的光学测试系统，主要包括：气瓶(1)、油泵和电机(4)、油箱(5)、电磁阀(6)、喷油器(7)、氙灯(8)、定容燃烧弹(9)、高速摄像机(10)、背景条件控制柜(11)、控制计算机(12)、ECU单元(13)。本发明还提供了上述一种柴油着火的光学测试系统的工作方法，通过气瓶(1)、压力调节阀(2)，将特定体积比例的O2/CO2气体通入定容燃烧弹(9)并调整其内部压力及温度来模拟柴油压燃着火工况，然后通过控制计算机(12)控制油泵和电机(4)将柴油喷入定容燃烧弹(9)实现柴油着火。同时控制计算机(12)控制高速摄像机(10)将柴油着火过程拍摄下来。为研究柴油在O2/CO2环境下的着火机理及着火与熄火边界的问题提供了重要的基础数据。

Description

一种柴油着火的光学测试系统及其工作方法
技术领域
本发明属于柴油机技术领域，具体涉及一种柴油着火的光学测试系统及其工作方法。
背景技术
柴油机作为一种机械动力源，因动力性好、功率大、寿命长以及良好的经济性等优点，一直以来都是研究的热点。但随着科技的发展及环保法规的日趋严格，其尾气排放量较高的缺点成为了限制其发展的主要问题。
目前,柴油机缸内燃烧的光学测试是研究柴油着火过程及相关机理的有效手段之一。可视化测试技术是光学测试技术中重要基础技术之一，可视化指的是利用仪器把柴油机缸内燃烧过程的光学信号转化为图像等来进行分析处理和相关研究。可以采用高速摄影来研究柴油的着火和燃烧过程的影响，也可以研究不同燃料对碳烟生成的影响。其结果数据多为具有直观性图像，对柴油燃烧场的干扰为零。
本发明着重对光学测试方法进行了系统性研究，依托于定容燃烧弹设计了一套研究柴油着火的光学测试系统。
发明内容
本发明的目的是为了研究柴油在O2/CO2环境下着火过程，设计了一套依托于定容燃烧弹的研究柴油着火光学测试系统。
本发明提供了一种柴油着火的光学测试系统，主要包括气瓶、油泵和电机、油箱、电磁阀、喷油器、氙灯、定容燃烧弹、高速摄像机、背景条件控制柜、控制计算机、ECU单元；
气瓶经电磁阀与定容燃烧弹连接；
电磁阀连接背景条件控制柜；
定容燃烧弹下部设置有加热瓦；背景条件控制柜连接定容燃烧弹的加热瓦；
氙灯与高速摄像机对置于定容燃烧弹两侧；
油箱连接喷油器，喷油器伸至定容燃烧弹内；
油箱与喷油器之间连接有油泵和电机；
控制计算机分别连接高速摄像机和ECU单元；
ECU单元分别连接油泵和电机、喷油器、高速摄像机。
作为优选，气瓶中存储有特定体积比例的O2/CO2混合气体。
进一步地，定容燃烧弹上部为透明容器。
进一步地，气瓶与电磁阀之间的气体管路上依次连接有压力调节阀和压力表。
本发明还提供了上述一种柴油着火的光学测试系统的工作方法：
在进行柴油着火实验时，首先背景条件控制柜控制电磁阀向定容燃烧弹进气；
同时背景条件控制柜控制定容燃烧弹中的加热瓦进行加热；
控制计算机通过ECU单元控制油泵和电机来升高喷油压力；
当定容燃烧弹内温度和压力以及喷油压力达到柴油着火实验要求时，控制计算机发出指令，通过ECU单元控制喷油器进行喷油；
同时ECU单元控制高速摄像机的触发；
随后高速摄像机将拍摄的结果传回控制计算机进行存储，从而实现了对柴油喷射、着火过程的完整记录。
进一步地，进气过程中，背景条件控制柜控制电磁阀调整其阀口开度来调整进气速度和进气量，使得进气更加稳定
进一步地，在柴油着火实验过程中开启氙灯。
本发明是通过背景条件控制柜控制定容燃烧弹的背景条件来满足实验要求，并通过控制计算机控制油泵和电机、ECU单元、和喷油器来实现柴油的喷射着火，并控制高速摄像机进行拍摄，从而实现了对柴油喷射着火过程的完整记录。
采用本发明可以用背景条件控制柜远程调控向容燃烧弹的背景条件，保障实验人员安全。并且ECU单元可以根据喷油器的触发延迟时间控制高速摄像机的触发，减少无用的拍摄数据，提高了实验效率。
附图说明
图1是本发明的总体方案流程图。
图中：1、气瓶；2、压力调节阀；3、压力表；4、油泵和电机；5、油箱；6、电磁阀；7、喷油器；8、氙灯；9、定容燃烧弹；10、高速摄像机；11、背景条件控制柜；12、控制计算机；13、ECU单元。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述：
本发明提供了一种柴油着火的光学测试系统，主要包括气瓶1、油泵和电机4、油箱5、电磁阀6、喷油器7、氙灯8、定容燃烧弹9、高速摄像机10、背景条件控制柜11、控制计算机12、ECU单元13。ECU单元13即柴油机的整车电气控制单元，为常规现有技术。
其中，气瓶1中存储有特定体积比例的O2/CO2混合气体。
定容燃烧弹9上部为透明容器，下部设置有加热瓦。
参见附图1所示，气瓶1经电磁阀6与定容燃烧弹9连接。气瓶1与电磁阀6之间的气体管路上依次连接有压力调节阀2和压力表3。
电磁阀6连接背景条件控制柜11。同时背景条件控制柜11连接定容燃烧弹9的加热瓦。
氙灯8与高速摄像机10对置于定容燃烧弹9两侧。
油箱5连接喷油器7，喷油器7伸至定容燃烧弹9内，为定容燃烧弹9提供雾化柴油。油箱5与喷油器7之间连接有油泵和电机4。
控制计算机12分别连接高速摄像机10和ECU单元13。
ECU单元13分别连接油泵和电机4、喷油器7、高速摄像机10。
在本发明中，背景条件控制柜(11)控制电磁阀(6)向容燃烧弹(9)进气，同时控制容燃烧弹(9)中的加热瓦进行加热，从而模拟实验所要求的柴油着火工况。
本发明还提供了上述一种柴油着火的光学测试系统的工作方法，具体描述如下。
根据流程图1，在进行柴油着火实验时，首先背景条件控制柜11控制电磁阀6向定容燃烧弹9进气来升高其内部压力，进气过程中背景条件控制柜11可控制电磁阀6调整其阀口开度来调整进气速度和进气量，使得进气更加稳定；同时背景条件控制柜11控制定容燃烧弹9中的加热瓦进行加热；控制计算机12通过ECU单元13控制油泵和电机4来升高喷油压力；当定容燃烧弹9内温度和压力以及喷油压力达到实验要求时，控制计算机12发出指令，通过ECU单元13控制喷油器7进行喷油，同时ECU单元13会根据喷油器7的触发延迟时间控制高速摄像机10的触发，即保证喷油与摄像同步，随后高速摄像机10将拍摄的结果传回控制计算机12进行存储，从而实现了对柴油喷射着火过程的完整记录。在柴油着火实验过程中开启氙灯8。
本发明的背景条件控制柜11可远程调控定容燃烧弹9的进行实验，保障实验人员安全。
本发明的系统可以进行高速摄影，将柴油喷射着火过程进行完整的记录，为研究柴油着火提供了重要的基础数据。同时还可以通过改变气瓶中气体组分，来研究不同气体环境下柴油的着火过程。
本发明不限于以上对实施例的描述，本领域技术人员根据本发明揭示的内容，在本发明基础上不必经过创造性劳动所进行的改进和修改，比如ECU单元的选择设置等，都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种柴油着火的光学测试系统，主要包括气瓶(1)、油泵和电机(4)、油箱(5)、电磁阀(6)、喷油器(7)、氙灯(8)、定容燃烧弹(9)、高速摄像机(10)、背景条件控制柜(11)、控制计算机(12)、ECU单元(13)；其特征在于：
气瓶(1)经电磁阀(6)与定容燃烧弹(9)连接；电磁阀(6)连接背景条件控制柜(11)；定容燃烧弹(9)下部设有加热瓦，背景条件控制柜(11)连接定容燃烧弹(9)的加热瓦；氙灯(8)与高速摄像机(10)对置于定容燃烧弹(9)两侧；油箱(5)连接喷油器(7)，喷油器(7)伸至定容燃烧弹(9)内；油箱(5)与喷油器(7)之间连接有油泵和电机(4)；控制计算机(12)分别连接高速摄像机(10)和ECU单元(13)；ECU单元(13)分别连接油泵和电机(4)、喷油器(7)、高速摄像机(10)。
2.根据如权利要求1所述的一种柴油着火的光学测试系统，其特征在于：气瓶(1)中存储有O2/CO2混合气体。
3.根据如权利要求1所述的一种柴油着火的光学测试系统，其特征在于：气瓶(1)与电磁阀(6)之间的气体管路上依次连接有压力调节阀(2)和压力表(3)。
4.根据如权利要求1所述的一种柴油着火的光学测试系统，其特征在于：定容燃烧弹(9)上部透明。
5.一种柴油着火的光学测试系统的工作方法，基于权利要求1-4任一项所述的一种柴油着火的光学测试系统，其特征在于，在进行柴油着火实验时：
首先背景条件控制柜(11)控制电磁阀(6)向定容燃烧弹(9)进气；同时背景条件控制柜(11)控制定容燃烧弹(9)中的加热瓦进行加热；控制计算机(12)通过ECU单元(13)控制油泵和电机(4)来升高喷油压力；当定容燃烧弹(9)内温度和压力以及喷油压力达到柴油着火实验要求时，控制计算机(12)发出指令，通过ECU单元(13)控制喷油器(7)进行喷油；同时ECU单元(13)控制高速摄像机(10)的触发；随后高速摄像机(10)将拍摄的结果传回控制计算机(12)进行存储，从而实现了对柴油喷射、着火过程的完整记录。
6.根据如权利要求5所述的一种柴油着火的光学测试系统的工作方法，其特征在于：进气过程中，背景条件控制柜(11)控制电磁阀(6)调整其阀口开度来调整进气速度和进气量。
7.根据如权利要求5所述的一种柴油着火的光学测试系统的工作方法，其特征在于：在柴油着火实验过程中开启氙灯(8)。
8.根据如权利要求5所述的一种柴油着火的光学测试系统的工作方法，其特征在于：背景条件控制柜(11)实现远程控制。
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