CN109915295B - 一种进气道式喷油器喷雾锥角的测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种进气道式喷油器喷雾锥角的测试方法，利用喷油器气路系统、控制系统、图像采集系统及计算机搭建汽油机喷油器喷雾特性测试台架；然后通过喷油器气路系统模拟汽油机进气道喷射时的压力、温度参数，控制系统控制测试台架上的喷油器进行喷雾，同时利用图像采集系统采集至少十张以上的喷油器喷雾图像；接着对所采集的图像进行数字图像处理；最后将处理好的图像进行叠加，测量出喷雾锥角。本发明能够减少物理接触，提升喷雾锥角测试的精确度。
Description
技术领域
本发明涉及发动机燃油供给系统技术领域，具体涉及一种进气道式喷油器喷雾锥角的测试方法。
背景技术
喷油器是汽油发动机的核心部件，其质量好坏直接关系汽油发动机的工作效率和综合性能。喷油器的喷雾特性是影响汽油燃烧质量的重要因素，其喷射时的油雾形状、雾化程度等性能指标对汽油的燃烧利用效率都有关键影响。其中，喷雾锥角是汽油机喷雾的一个重要参数，喷雾锥角的改变影响着燃油在气缸中的空间分布，从而影响混合气浓度的分布，对燃烧过程以及排放产生重要的影响。因此对汽油发动机喷油器的喷雾特性展开综合测试研究具有重要意义。
目前，确定喷油器喷孔喷雾锥角的常见方法有：机械测量、电子测量和光学测量。机械测量与电子测量主要利用实验设备进行测量，比如集油盘法、侵液法、电极法等。在进气道喷射中有代表性的是美国汽车工程协会SAE规定的集油盘法，利用集油盘收集喷油器喷雾分部，通过公式计算反推喷雾锥角形状，配合高速摄像机最终确定喷油器的喷雾锥角。这些都属于传统的接触式测量，会破坏喷雾本来的一些特性，且简化了部分参数，只能对喷雾进行大体的观察，测试精度不够，不能得到真正有用的参数。而普通的高速摄像机拍摄，只能得到模糊的图像，无法进行精确的测量。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种进气道式喷油器喷雾锥角的测试方法，能够减少物理接触，提升喷雾锥角测试的精确度。
本发明采取的技术方案如下：
一种进气道式喷油器喷雾锥角的测试方法，包括以下步骤：
步骤一，利用喷油器气路系统、控制系统、图像采集系统及计算机搭建汽油机喷油器喷雾特性测试台架；
步骤二，通过喷油器气路系统模拟汽油机进气道喷射时的压力、温度参数，控制系统控制测试台架上的喷油器进行喷雾，同时利用图像采集系统采集至少十张以上的喷油器喷雾图像；
步骤三，对所采集的图像进行数字图像处理；
步骤四，将处理好的图像进行叠加，测量出喷雾锥角。
有益效果：
本发明基于平行光线通过一个存在密度梯度的流场时会发生折射的光学原理，利用高速摄像技术对喷雾的空间特性进行测量。通过建立喷油器喷雾特性测试台架，利用高速相机拍摄多组喷雾图像，通过算法重叠多张图像得到清晰的图像，使得喷雾形态的边界分明，便于精确测量。通过光学测量和图像叠加处理相结合的方式，减少了接触式测量存在的误差，可以精确的测出喷油器的喷雾锥角。
附图说明
图1为本发明汽油机喷油器喷雾特性测试台架示意图；
图2为原始图像与三张图像叠加的对比图；
图3为原始图像与十张图像叠加的对比图。
其中，1-分析计算机、2-易控、3-低压四孔汽油机喷油器、4-共轨系统、5-储液罐、6-调压阀、7-氮气瓶、8-光源、9-高速摄像机。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
本实施例提供了一种进气道式喷油器喷雾锥角的测试方法，步骤一，利用喷油器气路系统、控制系统、图像采集系统及计算机搭建汽油机喷油器喷雾特性测试台架；
如图1所示，氮气瓶7、调压阀6、储液罐5及共轨系统4通过管路连接组成喷油器气路系统，氮气瓶7通过管路与储液罐5连接，在该管路上设置调压阀6，储液罐5通过管路与共轨系统4相连，共轨系统4中的喷油器采用低压四孔汽油机喷油器3；由易控2、分析计算机1通过数据信号线连接组成喷油器控制系统；将高速摄像机9和光源8分别对称放置在低压四孔汽油机喷油器3两侧，与分析计算机1组成图像采集系统，高速摄像机9的光轴与光源8光束垂直相交，低压四孔汽油机喷油器3轴线与光轴和光束所在平面垂直，并通过光轴和光束两者交点。
步骤二，根据SAE规定的喷油器测试标准，为更好的模拟汽油机进气道喷射工况，采用距低压四孔汽油机喷油器3尖端沿轴方向100mm处进行喷油，低压四孔汽油机喷油器3采用甲醇做燃料，调整喷油压力为0.9bar，温度为25℃，喷射持续时间为5ms，喷油器控制系统控制高速摄像机9连续拍摄采集喷油器喷雾图像，并根据高速摄像机9的拍摄精度确定两张图片间的拍摄时间间隔；
喷油器控制系统控制低压四孔汽油机喷油器3进行多次喷油，采集多组喷雾图像，通过Phantom Camera Control软件将采集的图像分解为100张图片；
步骤三，通过Photoshop软件对所采集图像中的喷油器进行标定，确定图像的x轴位置和y轴位置即确定图片中图像与实物的比例尺；
步骤四，用matlab软件对拍摄的原始图像首先进行RGB像素调整，使调整后的图像更符合图像去背景的要求；其次利用批处理的方式定位到需要处理的图像文件存储位置，然后利用grayimage灰度图像函数去背景，接着利用阈值法进行图像二值化处理，之后乘以降噪系数得到最终处理后的图像。最后从处理好的图片中选择几张图像利用imadd图形加法运算函数进行叠加，如图2、图3所示，分别为选择三张叠加处理和选择十张叠加处理后的图像，选择十张图像叠加效果最优，接着依据比例尺测量出喷雾锥角和贯穿距离。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种进气道式喷油器喷雾锥角的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，利用喷油器气路系统、控制系统、图像采集系统及计算机搭建汽油机喷油器喷雾特性测试台架；喷油器气路系统包氮气瓶、调压阀、储液罐及共轨系统，氮气瓶通过管路与储液罐连接，在所述管路上设置调压阀，储液罐通过管路与共轨系统相连；
图像采集系统包括高速摄像机、光源及分析计算机，高速摄像机和光源分别对称放置在共轨系统的喷油器两侧，高速摄像机的光轴与光源光束垂直相交，喷油器轴线与光轴和光束所在平面垂直，并通过光轴和光束两者交点；
步骤二，通过喷油器气路系统模拟汽油机进气道喷射时的压力、温度参数，控制系统控制测试台架上的喷油器进行喷雾，同时利用图像采集系统采集至少十张以上的喷油器喷雾图像；
步骤三，对所采集的图像进行数字图像处理；
所述步骤三中的数字图像处理方法具体为：
步骤301，用matlab软件对采集的原始图像进行RGB像素调整；
步骤302，利用批处理的方式定位到需要处理的图像文件存储位置；
步骤303，利用灰度图像函数去背景，然后利用阈值法进行图像二值化处理，之后乘以降噪系数得到最终处理后的图像；
步骤四，将处理好的图像进行叠加，测量出喷雾锥角。
2.如权利要求1所述的进气道式喷油器喷雾锥角的测试方法，其特征在于，所述喷油器采用甲醇做燃料。
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