CN108132152A - 一种喷雾可视化试验台控制装置及其应用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种喷雾可视化试验台控制装置及其应用方法，包含：控制箱箱体，设置在所述控制箱体内部的电源、断路器、熔断器、隔离开关、NI模块单元和路由器；电源为控制装置提供工作电源；断路器和熔断器与隔离开关连接，隔离开关还与NI模块单元信号连接；NI模块单元与路由器信号连接；路由器接入网络与控制箱箱体外部进行通讯。本发明具有对船内柴油机喷雾燃烧过程进行流场无干扰的观测喷雾、气流运动、火焰扩展等物理过程进行可视化监控的优点。

Description

一种喷雾可视化试验台控制装置及其应用方法
技术领域
本发明涉及柴油雾化检测技术领域，特别涉及一种喷雾可视化试验台控制装置及其应用方法。
背景技术
柴油机喷雾燃烧过程是柴油机工作循环的核心，直接影响着柴油机动力性、经济性和排放特性。面对日益严格的排放法规和能源危机，实现柴油机的清洁高效燃烧，必须加深对其扩散式的燃烧方式的理解。因此需要对柴油机喷雾燃烧过程进行可视化监控。
发明内容
本发明的目的是提供一种喷雾可视化试验台控制装置及其应用方法，通过融合了计算机技术、激光技术和图像处理技术，实现对船内柴油机喷雾燃烧过程进行流场无干扰的观测喷雾、气流运动、火焰扩展等物理过程，易于获得喷雾燃烧过程的时空变化图像的目的。
为了实现以上目的，本发明通过以下技术方案实现：
一种喷雾可视化试验台控制装置，包含：控制箱箱体，设置在所述控制箱体内部的电源、断路器、熔断器、隔离开关、NI模块单元和路由器；所述电源为所述控制装置提供工作电源；所述断路器和熔断器与所述隔离开关连接，所述隔离开关还与所述NI模块单元信号连接；所述NI模块单元与所述路由器信号连接；所述路由器接入网络与箱体外部进行通讯。
优选地，所述断路器和熔断器在输入电源过载时切断电路。
优选地，所述控制箱箱体设有用于密封的发泡泡棉。
优选地，所述路由器设有延伸到控制箱箱体外部的2.4G天线。
优选地，所述电源采用型号为NIPS-16的电源，其输出24V直流电。
本发明另一个技术方案为一种上文所述的喷雾可视化试验台控制装置的应用方法，包含以下过程：将所述喷雾可视化试验台控制装置与喷雾可视化系统的同步控制系统进行信号连接；
通过同步控制系统采集发动机的止点信号、发动机的电压与电流信号和气缸内压力信号并将上述信号经所述隔离开关发送至所述NI模块单元，
通过编码器采集并发送发动机的转速和角度信号；
通过所述NI模块单元分别将发动机的止点信号、发动机的电压与电流信号、气缸内压力信号、发动机的转速和角度信号处理成数据包，然后将上述含有发动机的电压、电流、缸内压力、止点信号、转速和角度等信号的数据包通过路由器发送给PC端；
所述PC端驱动高速数码摄像机及光学系统对发动机内部进行内燃机喷雾燃烧的影像数据采集；
所述PC端对内燃机喷雾燃烧的影像数据和接收到的所述数据包进行处理并根据处理结果调节控制缸压变送器对气缸内压力进行调节；
以及通过同步控制系统发出指令给气门执行器，当需要向气缸内喷油时，同步控制系统控制气门执行器开启气门，不需要喷油时，其控制气门执行器关闭气门。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
箱体达到IP55防护等级，并具有整齐合理的元件布置。适用于各类型船用双燃料机的燃气电磁阀的监测调试。
本发明通过光学系统和高速数码摄像机组成摄影系统采集止点信号和编码器数据采集系统，连接PC端通过显示器观察内燃机喷雾燃烧过程以及通过同步控制系统将画面和数据采集至PC端，从而起到监测喷雾贯穿距离和喷雾锥角。
本发明融合了计算机技术、激光技术和图像处理技术，实现对船内柴油机喷雾燃烧过程进行流场无干扰的观测喷雾、气流运动、火焰扩展等物理过程，易于获得喷雾燃烧过程的时空变化图像。
附图说明
图1为本发明喷雾可视化试验台控制装置应用到喷雾可视化系统中的一个实施例的结构示意图；
图2为本发明一种喷雾可视化试验台控制装置的主要元件组成结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图，通过详细说明一个较佳的具体实施例，对本发明做进一步阐述。
如图2所示，本发明一种喷雾可视化试验台控制装置，包含：设置在控制箱内部的电源、断路器、熔断器、隔断开关、NI模块数据采集单元和路由器。控制箱内部的电源通过熔断器和断路器向箱体内的NI模块数据采集单元提供工作电源，所述断路器和熔断器与所述隔离开关连接，所述隔离开关还与所述NI模块单元信号连接；所述NI模块单元与所述路由器信号连接；所述路由器接入网络与箱体外部进行通讯。
在本实施例中，由于发动机主机运行环境限制，上述控制箱的箱体达到IP55防护等级。对箱体进行两次折边处理；同时采用发泡泡棉代替常规的橡皮圈，以达到更好的紧密效果，门锁采用戴乐克拉紧锁，更进一步提升了箱体的密闭效果。
通过使用2.4G天线延长线将路由器的天线延伸到上述油箱的箱体外部，提高箱体内部通讯信号，实现PC端可以在远端分析数据。
在本实施例中，上述电源采用NIPS-16电源，其输出24V直流电，上述电量变换器将上述24V直流电。
将本发明喷雾可视化试验台控制装置设置在喷雾可视化结构系统中，如图1所示，喷雾可视化结构系统包含：分别与所述同步控制系统连接的设置在气缸内部的发动机、PC端、气门执行器和供油执行机构。喷油器，其分别与所述供油执行机构和发动机连接；缸压变送器，其分别与所述PC端和发动机连接。高速数码摄像机，其通过光学系统与发动机连接。编码器，其与所述PC端连接。
所述喷雾可视化试验台控制装置与上述同步控制系统信号连接；
当将上述发动机调节至所需要转速时，启动同步控制系统采集发动机的止点信号、本系统设有的各个传感器的电压与电流信号和气缸内压力信号，所述同步控制系统将其采集的所有信号通过隔离开关发送至所述NI模块单元，所述NI模块单元还接收来自PC端发动机的转速和角度信号，并分别将其接收的所有信号处理成数据包，然后将上述含有电压、电流、缸内压力、止点信号以及编码器采集的转速和角度等信号的数据包通过路由器与同步控制系统和PC端进行通讯，通过同步控制系统发出指令给气门执行器，当需要向气缸内喷油时，同步控制系统控制气门执行器开启气门，不需要喷油时，其控制气门执行器关闭气门。同时通过供油执行机构控制喷油器向设有发动机的气缸内部喷油，根据PC端预设的软件程序驱动高速数码摄像机及光学系统对发动机内部进行内燃机喷雾燃烧的影像数据采集。上述PC端对内燃机喷雾燃烧的影像数据进行处理以及显示并根据处理结果调节控制缸压变送器对气缸内压力进行调节，达到控制燃油喷射的目的。
在本实施例中，上述发动机是由电磁拖动的。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (6)

1.一种喷雾可视化试验台控制装置，其特征在于，包含：控制箱箱体，设置在所述控制箱体内部的电源、断路器、熔断器、隔离开关、NI模块单元和路由器；所述电源为所述控制装置提供工作电源；所述断路器和熔断器与所述隔离开关连接，所述隔离开关还与所述NI模块单元信号连接；所述NI模块单元与所述路由器信号连接；所述路由器接入网络与箱体外部进行通讯。
2.如权利要求1所述的喷雾可视化试验台控制装置，其特征在于，所述断路器和熔断器在输入电源过载时切断电路。
3.如权利要求1所述的喷雾可视化试验台控制装置，其特征在于，所述控制箱箱体设有用于密封的发泡泡棉。
4.如权利要求1所述的喷雾可视化试验台控制装置，其特征在于，所述路由器设有延伸到控制箱箱体外部的2.4G天线。
5.如权利要求1所述的喷雾可视化试验台控制装置，其特征在于，
所述电源采用型号为NIPS-16的电源，其输出24V直流电。
6.一种如权利要求1~5任意一项所述的喷雾可视化试验台控制装置的应用方法，其特征在于，包含以下过程：将所述喷雾可视化试验台控制装置与喷雾可视化系统的同步控制系统进行信号连接；
通过同步控制系统采集发动机的止点信号、发动机的电压与电流信号和气缸内压力信号并将上述信号经所述隔离开关发送至所述NI模块单元，
通过编码器采集并发送发动机的转速和角度信号；
通过所述NI模块单元分别将发动机的止点信号、发动机的电压与电流信号、气缸内压力信号、发动机的转速和角度信号处理成数据包，然后将上述含有发动机的电压、电流、缸内压力、止点信号、转速和角度等信号的数据包通过路由器发送给PC端；
所述PC端驱动高速数码摄像机及光学系统对发动机内部进行内燃机喷雾燃烧的影像数据采集；
所述PC端对内燃机喷雾燃烧的影像数据和接收到的所述数据包进行处理并根据处理结果调节控制缸压变送器对气缸内压力进行调节；
以及通过同步控制系统发出指令给气门执行器，当需要向气缸内喷油时，同步控制系统控制气门执行器开启气门，不需要喷油时，其控制气门执行器关闭气门。
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