《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11、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2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。共轨试验台PC机高速摄影仪喷油器进油管回油管喷油器控制线试验台架光源网线图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）BOSCHCRI2型喷油器（4）试验台架（5）FASTCAMSA4高速摄影仪（6）电容频闪灯（7）PC机35、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4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序号喷射压力(MPa)时间(ms)0…1贯穿距(mm)喷雾锥角(deg)贯穿速率(m/s)2贯穿距(mm)喷雾锥角(deg)贯穿速率(m/s)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5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。