《内燃机原理》喷油器喷雾特性测量实验指导书

喷油器喷雾特性测量

实验指导书

课程名称：内燃机原理

试验名称：喷油器喷雾特性测量

针对专业：热能与动力工程．车用内燃机方向

1、实验目的

（1）掌握喷雾的现代测量方法和手段，了解影响喷雾特性的因素（2）定量的测量喷雾过程中，各个时间点的喷雾锥角与贯穿距离（3）根据各个时间点的喷雾贯穿距离，计算得到雾束贯穿速率（4）比较不同喷射压力下，喷雾锥角、雾束贯穿距离以及雾束贯穿速率随时间的变化情况

2、实验内容

（1）实验原理与实验方法介绍

（2）高速摄影仪操作方法介绍及演示

（3）高压共轨试验台操作方法介绍及演示

（4）喷雾特性参数的测量（喷雾锥角、喷雾贯穿距离）

（5）实验数据整理、分析

3、实验原理

（1）高速摄影仪系统工作原理

高速摄影仪是记录高速瞬变现象的空间-时间信息，空间信息以画幅图像显示，时间信息通常已摄影频率来说明。实现高速摄影的基本原理是：曝光时，记录光场和记录介质相对静止，或把相对运动控制在容许范围之内；不曝光时，记录光场和记录介质作高速相对运动。使不同时刻的图像成在记录介质的不同位置上。

本次实验采用的是数字式高速摄影仪，其工作原理为在像平面使用快速响应CCD（CMOS）面阵传感器，高速现象的数字图像通过接口实时传输、直接进入微机，由存储器存储。无需胶片记录图像，无机械运动系统。其特点是通过微机操作、简单方便、易于同步、可靠捕捉现象，处理和复制所摄图像，通过图像处理软件可以改善像质。

（2）喷雾特性测量原理

本次实验的实验台系统图如图1所示。该实验台主要有两部分组成，分别为

燃油喷射系统与测量系统。燃油喷射系统主要由共轨试验台，喷油器以及试验台架组成。测量系统主要由光源与高速摄影仪组成。

实验时通过共轨试验台控制燃油喷射参数，包括喷射压力、喷射频率、喷油脉宽。采用高速摄影仪拍摄燃油喷雾过程，用MATLAB或其它图像处理软件对图像进行后处理，测量燃油喷射过程中，不同时刻喷雾雾束的锥角以及贯穿距离，并根据贯穿距离计算不同时刻的喷雾雾束的贯穿速率。

图1 喷雾特性测量实验台系统图

4、实验设备

（1）高压共轨试验台

（2）单孔喷嘴

（3）BOSCH CRI2型喷油器

（4）试验台架

（5）FASTCAM SA4高速摄影仪

（6）电容频闪灯

（7）PC机

5、实验前准备

（1）在试验台架上安装好喷油器，并连接好进回油管与控制线（2）将喷射压力设定为30MPa，调试燃油喷射系统。要求最终确保喷油器工作正常，油管连接处无漏油情况发生

（3）将喷射压力设定为150MPa，调试试燃油喷射系统。要求最终能确保在高压喷射情况下，油管连接处无漏油情况发生（3）安装高速摄影系统，包括：安装照明设备、高速摄影仪、将网线连接到PC机

（4）将喷射压力设定为30MPa，启动共轨试验台，调试高速摄影系统

（5）将喷射压力设定为150MPa，启动共轨试验台，调试高速摄影系统

5、实验步骤

（1）实验原理及方法学习

了解高速摄影仪的原理与使用方法、实验台的基本构成及各部分功能、共轨试验台的基本使用方法、图片处理方法以及试验过程中的安全注意事项。（2）设定燃油喷射参数

安全检查完成后，设定燃油喷射参数。包括燃油喷射频率、喷射压力、喷油脉宽。实验中，喷油频率为16.67Hz，喷油脉宽为1ms，喷射压力根据对各个小组的要求进行设定。

（3）设定高速摄影仪控制参数

高速摄影仪控制参数包括拍照频率，曝光时间以及照片分辨率。实验中，拍照频率为10000fps，分辨率为768×512。曝光时间采用设备默认值。

（4）喷雾特性测量

启动共轨试验台，观察试验台控制界面上的实际轨压值，等到实际轨压上升

到设定的目标值后，启动高速摄影仪，然后迅速按下喷油器控制开关并持续1s 左右，关闭喷油器控制开关，并停止油泵工作。

（5）导出测量数据

在PC机上的高速摄影仪控制软件中，选择后处理所需的照片范围与数据导出的格式，然后将数据导出，学生用自带的U盘将其拷走。

6、实验数据记录表

表1 喷雾特性测量实验数据记录表

7、试验报告要求

（1）明确实验目的及内容

（2）理解喷嘴喷雾特性测量实验原理

（3）对图片进行精确测量

正确测量图片中的喷雾锥角与喷雾贯穿距离，将数据记录在表1所示的表格中。并根据各个时间点的贯穿距计算油雾贯穿速率，填入到表1中的相应位置。表1中的时间终点为喷雾贯穿距超出高速摄影仪视野范围的时间点。

（4）绘制试验分析曲线

①以时间为横坐标，贯穿距离为纵坐标，绘制不同喷射压力下贯穿距离随时间变化的曲线；

②以时间为横坐标，喷雾锥角为纵坐标，绘制不同喷射压力下喷雾锥角随时间变化的曲线；

③以时间为横坐标，雾束贯穿速率为纵坐标，绘制不同喷射压力下雾束贯穿

速率随时间变化的曲线。

（5）分析实验数据

根据实验所得数据与曲线，比较不同燃油喷射压力下，喷雾锥角，喷雾贯穿距离以及喷雾贯穿速率随时间变化情况，并分析产生差异的原因。

研究单次喷射过程中喷雾锥角随时间的变化情况，并分析其产生变化的原因。

与前人总结的经验公式（规律）进行比较

（6）内容及格式

实验报告应有以下内容：实验名称、实验人、实验时间、实验地点、实验目的、实验内容、实验方法、实验数据、实验分析曲线。格式按照上述各项分条列出。