CN107727401B - 一种对置活塞发动机干涉喷雾测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种对置活塞发动机干涉喷雾测试装置，包括定容弹系统、进排气系统、燃油喷射系统、高速摄影系统、控制和采集系统，所述定容弹系统用于模拟对置活塞位于内止点时燃烧室的内部情况，实现燃油喷射碰撞雾化实验；所述进排气系统为定容弹系统的定容弹体内部提供相应的喷射背压，同时将实验过程中的油雾废气排出；所述燃油喷射系统用于建立符合实验需求的油压，并实现燃油喷射；所述高速摄影系统用于捕捉喷雾场内的喷雾结构并将其记录下来；所述控制和采集系统进行喷雾方向、喷油压力、拍摄过程的控制，并实现燃油喷射雾化的拍摄控制，并获取喷雾发展过程图像，完成测试数据的采集。本发明一方面能有效模拟缸内的喷射背压，另一方面能够实现不同角度干涉喷雾的灵活调节。

Description

一种对置活塞发动机干涉喷雾测试装置

技术领域

本发明属于发动机技术领域，具体涉及一种对置活塞发动机干涉喷雾测试装置。

背景技术

对置活塞二冲程柴油机往往采用双喷油器进行燃油喷射，喷油器在布置过程中受结构条件约束，油束很容易发生碰撞。油束碰撞加速了燃油液滴的二次破碎，是获得均匀喷雾的一个有效手段。

目前对燃油碰撞、破碎、蒸发的机理认识尚不清楚，因此针对燃油喷雾的研究多采取试验的方法。目前研究缸内喷油过程主要采用3种方法：可视化单缸试验机、快速压缩膨胀机和定容弹系统。其中，定容弹系统因具有结构简单、成本较低、试验周期短、可靠性高等特点，对于研究缸内气流运动、混合气形成有着不可替代的作用，是研究燃油喷射及混合气形成过程、设计喷油器和燃烧室及其匹配优化的重要的辅助手段。现有的定容弹测试技术已经十分成熟，主要用于定容喷雾、定容燃烧等测试。针对新型对置活塞二冲程发动机两个喷油器在气缸套侧壁布置的干涉喷雾测试，目前往往是对已有的定容弹进行改进设计，不能较好的满足不同角度干涉喷雾测试的需求。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术中存在的问题，提供一种对置活塞发动机干涉喷雾测试装置，作为新型对置活塞二冲程发动机缸内不同角度干涉喷雾研究的基础实验平台，该测试装置一方面能有效模拟缸内的喷射背压，另一方面能够实现不同角度干涉喷雾的灵活调节。

本发明的技术方案是：一种对置活塞发动机干涉喷雾测试装置，包括定容弹系统、进排气系统、燃油喷射系统、高速摄影系统、控制和采集系统，所述定容弹系统用于模拟对置活塞位于内止点时燃烧室的内部情况，实现燃油喷射碰撞雾化实验；所述进排气系统为定容弹系统的定容弹体内部提供相应的喷射背压，同时将实验过程中的油雾废气排出；所述燃油喷射系统用于建立符合实验需求的油压，并实现燃油喷射；所述高速摄影系统用于捕捉喷雾场内的喷雾结构并将其记录下来；所述控制和采集系统进行喷雾方向、喷油压力、拍摄过程的控制，并实现燃油喷射雾化的拍摄控制，并获取喷雾发展过程图像，完成测试数据的采集。

上述定容弹系统包括定容弹体、喷油器，所述定容弹体以光学玻璃作为左右侧壁，定容弹体的顶面内壁、以及前后两个侧壁内壁均设有一用于安装所述喷油器的孔座，至少有两个孔座各安装一喷油器，未安装喷油器的孔座被密封住；所述定容弹体还分别与压力表、压力传感器以及进排气管相连接，其中压力传感器设于定容弹体内壁上，压力表安装于定容弹体外壁上，压力表与压力传感器电连接，压力表与压力传感器用于检测定容弹体内的压力值；进排气管设于定容弹体底部，进排气管与进排气系统连接，用于高压气体的导入与排出。

上述喷油器包括旋转机构、喷油器套筒、舵机、定位台，所述定位台固定于孔座内，舵机的输出轴与旋转机构的球体旋转轴连接，舵机的输出轴转动带动球体旋转轴转动，进而带动旋转机构的球体转动。

上述进排气管包括分别与定容弹体内部连通的进气管和排气管；所述进排气系统包括进气系统和排气系统，所述进气系统包括高压气瓶、进气阀以及进气管，进气系统采用氮气作为环境气体；所述高压气瓶与进气阀连接，进气阀与进气管连接，进气阀设于定容弹体侧壁上；所述排气系统包括排气管、排气阀以及排气收集装置；排气收集装置通过排气阀与排气管连接；所述进气系统通过高压气瓶向定容弹体内加压，以模拟喷射背压；高压气瓶通过一号进气管与调压阀相连接，再通过二号进气管与定容弹体相连接，通过调压阀可以调节不同喷射背压。排气系统包括与定容弹体相连接的排气阀以及排气收集装置，以实现对喷油油雾的清除和收集。

上述高速摄影系统包括高速摄像机、反射式纹影仪、凸透镜、滤光片以及光源；所述光源通过凸透镜产生平行光，由定容弹体一侧的视窗投射到喷雾雾束，高速摄像机则通过定容弹体另一侧的视窗对喷雾雾束进行高速拍摄，通过滤光片进行拍摄虑光。

上述控制和采集系统由计算机进行控制，一方面通过高速摄像机数据线和喷油压力数据线采集高速摄像机的图像信息和高压油轨的压力信息，另一方面控制各个喷油器的喷油时刻、喷油压力和喷射方向以及高速摄像机的拍摄频率。

本发明的有益效果：本发明提供了一种对置活塞发动机干涉喷雾测试装置，其整个测试装置由光路、油路、电路构成一个整体。光路从光源射出，通过凸透镜产生平行光进入整个弹体内部，将弹体内部燃油碰撞雾化情况全部带入高速摄影机。高速摄影机将光信号转换为电信号，最终由数字图像的形式储存在图像采集计算机中。油路是喷射雾化实验的主要通路，以高压油泵为界分为高压油路与低压油路，低压油路只是将燃油从油箱源源不断的将燃油输送到高压油泵入口。在高压泵的作用下，低压燃油变为高压燃油，高压燃油经喷油器进入弹体完成喷射雾化。电路串连着所有电气设备，是整个实验系统的神经系统，其中控制单元主要针对高速摄影系统、喷油系统、定容弹系统和进排气系统进行控制。各个子系统上的传感器不断发出与接收测量信号，实验人员通过控制系统下达指令，均通过电信号得以实现。本发明的喷油器可在一个平面内多角度旋转，以不同角度对喷，进行燃油喷雾碰撞干涉实验。作为新型对置活塞二冲程发动机缸内不同角度干涉喷雾研究的基础实验平台，本发明一方面能有效模拟缸内的喷射背压，另一方面能够实现不同角度干涉喷雾的灵活调节。

附图说明

图1是本发明的干涉喷雾测试装置平面示意图；

图2是本发明的定容弹弹体结构示意图；

图3是本发明的干涉喷雾喷油器安装结构三维示意图；

图4是本发明的干涉喷雾喷油器安装结构平面示意图；

图5是本发明的干涉喷雾喷油器空间布置示意图；

图6是本发明的喷油器安装结构示意图；

图7是本发明的喷油器驱动方式示意图；

图8是本发明的喷油器安装平台结构示意图；

图9是本发明的喷油器安装套结构示意图；

图10是本发明的干涉喷雾喷射角度调节示意图。

其中：1.计算机，2.高速摄像机数据线，3.高速摄像机，4.喷油压力数据线，5.高压进油孔，6.喷油压力表，7.高压油轨，8.一号高压油管,9.一号喷油器,10.二号高压油管，11.二号喷油器，12.凸透镜，13.光源，14.定容弹体，15.高压氮气瓶，16.一号进气管,17.调压阀，18.二号进气管,19.三号喷油器,20.三号高压油管,21.排气阀，22.滤光片，23.一号喷油器安装孔，24.定容弹体后盖，25.弹体压力表，26.二号喷油器安装孔,27.定容弹体前盖，28.定容弹体盖视窗，29.定容弹体盖螺栓孔，30.一号舵机,31.二号舵机，32.三号舵机，33.一号喷油器安装平台,34.二号喷油器安装平台,35.三号喷油器安装平台，36.喷油器套铰接轴，37.喷油器套，38.喷油器定位孔，39.舵机安装孔，40.喷油器安装平台内十字槽，41.喷油器安装平台铰接孔。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的一个具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

本发明提供了一种对置活塞发动机干涉喷雾测试装置，包括定容弹系统、进排气系统、燃油喷射系统、高速摄影系统、控制和采集系统，所述定容弹系统用于模拟活塞位于内止点时燃烧室内的内部情况，实现燃油喷射碰撞雾化实验；所述进排气系统为定容弹系统的定容弹体内部提供相应的喷射背压，同时将实验过程中的油雾废气排出；所述燃油喷射系统用于建立符合实验需求的油压，并实现燃油喷射；所述高速摄影系统用于捕捉喷雾场内的喷雾结构并将之记录下来；所述控制和采集系统进行喷雾方向、喷油压力、拍摄过程的控制，并实现燃油喷射雾化的拍摄控制，并获取喷雾发展过程图像，完成测试数据的采集。

进一步地，所述定容弹系统包括定容弹体、喷油器，所述定容弹体以光学玻璃作为左右侧壁，定容弹体的顶面内壁、以及前后两个侧壁内壁均设有一用于安装所述喷油器的孔座，至少有两个孔座各安装一喷油器，未安装喷油器的孔座被密封住；所述定容弹体还分别与压力表、压力传感器以及进排气管相连接，其中压力传感器设于定容弹体内壁上，压力表安装于定容弹体外壁上，压力表与压力传感器电连接，压力表与压力传感器用于检测定容弹体14(即定容室)内的压力值；进排气管设于定容弹体底部，进排气管与进排气系统连接，用于高压气体的导入与排出。

进一步地，所述喷油器包括旋转机构、喷油器套筒、舵机、定位台，所述定位台固定于孔座内，舵机的输出轴与旋转机构的球体旋转轴连接，舵机的输出轴转动带动球体旋转轴转动，进而带动旋转机构的球体转动。

进一步地，所述进排气管包括分别与定容弹体内部连通的进气管和排气管；所述进排气系统包括进气系统和排气系统，所述进气系统包括高压气瓶、进气阀以及进气管，进气系统采用氮气作为环境气体；所述高压气瓶与进气阀连接，进气阀与进气管连接，进气阀设于定容弹体侧壁上；所述排气系统包括排气管、排气阀以及排气收集装置；排气收集装置通过排气阀与排气管连接；所述进气系统通过高压气瓶向定容弹体内加压，以模拟喷射背压；高压气瓶通过一号进气管与调压阀相连接，再通过二号进气管与定容弹体相连接，通过调压阀可以调节不同喷射背压。排气系统包括与定容弹体相连接的排气阀以及排气收集装置，以实现对喷油油雾的清除和收集。

进一步地，所述高速摄影系统包括高速摄像机、反射式纹影仪、凸透镜、滤光片以及光源；所述光源通过凸透镜产生平行光，由定容弹体一侧的视窗投射到喷雾雾束，高速摄像机则通过定容弹体另一侧的视窗对喷雾雾束进行高速拍摄，通过滤光片进行拍摄虑光。

进一步地，所述控制和采集系统由计算机进行控制，一方面通过高速摄像机数据线和喷油压力数据线采集高速摄像机的图像信息和高压油轨的压力信息，另一方面控制各个喷油器的喷油时刻、喷油压力和喷射方向以及高速摄像机的拍摄频率。

下面，通过附图进一步详细介绍本发明的结构组成：

参见附图1-附图10，本发明根据各个组成部分的组成结构与功能关系，由定容弹系统、进排气系统、燃油喷射系统、高速摄影系统、控制和采集系统组成。

(1)定容弹系统：用于模拟活塞位于内止点时燃烧室内的内部情况，装置的设计用于实现燃油喷射碰撞雾化实验，能够承受高温高压，同时为其他设备预留接口。

(2)进排气系统：为弹体内部提供相应的喷射背压，同时将实验过程中的油雾废气排出。

(3)燃油喷射系统：建立符合实验需求的油压，并实现燃油喷射。

(4)高速摄影系统：是整个喷雾可视化试验系统的核心，主要由高速CCD摄像机以及反射式纹影仪组成，其功能是捕捉喷雾场内的喷雾结构并通过高速摄影系统将之记录下来。

(5)控制和采集系统：进行喷雾方向、喷油压力、拍摄过程的控制，并实现燃油喷射雾化的拍摄，并获取喷雾发展过程图像，完成试验数据的采集。

整个测试装置由光路、油路、电路构成一个整体。

光路从光源射出，通过凸透镜产生平行光进入整个弹体内部，将弹体内部燃油碰撞雾化情况全部带入高速摄影机。高速摄影机将光信号转换为电信号，最终由数字图像的形式储存在图像采集计算机中。

油路是喷射雾化实验的主要通路，以高压油泵为界分为高压油路与低压油路，低压油路只是将燃油从油箱源源不断的将燃油输送到高压油泵入口。在高压泵的作用下，低压燃油变为高压燃油，高压燃油经喷油器进入弹体完成喷射雾化。

电路串连着所有电气设备，是整个实验系统的神经系统，其中控制单元主要针对高速摄影系统、喷油系统、定容弹系统和进排气系统进行控制。各个子系统上的传感器不断发出与接收测量信号，实验人员通过控制系统下达指令，均通过电信号得以实现。

1、定容弹系统

定容弹作为研究燃油喷雾碰撞雾化实验的理想装置，其创新之处相比传统弹体的优势在于，喷油器可在一个平面内多角度旋转，以不同角度对喷，进行燃油喷雾碰撞干涉实验。为了便于光线的聚汇和图像的采集，弹体中心必须处于焦点位置。除了安有光学玻璃的两侧外，弹体顶面和两个侧面都分布有一个用于安装喷油器的孔座，使弹体最多可以同时布置三个喷油器同时喷射。试验时将其中一个孔封住，便可实现其余两个喷油器在弹体内碰撞。另外，弹体还分别可以与压力表、压力传感器以及进排气管相连接，压力传感器用于检测弹体内的压力情况，以便模拟气缸内背压情况；进排气管安装在弹体底侧，以便于高压气体的导入与排出。

弹体两侧安装弹体端盖，其凹槽内安装视窗石英玻璃。光学石英玻璃采用两块JGS-2紫外光学石英玻璃，分布在弹体两侧的凹槽中。定容弹在设计过程中最关键的问题就是其密封性，本装置采用橡胶密封圈密封的方法。在设计中预留了3mm距离来安装密封圈，在石英玻璃两侧各自布置一个材料为聚四氟乙烯的橡胶密封圈，在端盖上排有12颗螺栓，利用螺栓将石英玻璃压紧在弹体的凹槽中，由于石英玻璃受压，就会产生形变使得玻璃与橡胶圈之间形成一个密封面。

2、进排气系统

定容弹进气系统由高压气瓶，进气阀，压力表等组成。采用高压气瓶作为气源充气模拟实验要求背压。实验不考虑燃烧，且尽可能模拟空气背压环境，因此选用氮气作为环境气体。因为高压气瓶压力普遍偏高，故在实验时先打开进气阀，在打开减压阀，将高压气体减压至所需压力，直至弹体内部达到预设压力，按照先关减压阀再关进气阀的顺序关闭阀门，结束充气过程。

弹体排气系统由排气管、排气阀以及排气收集装置组成。一般可以通过真空泵抽气或用高压气扫气两种方法来清除弹体内的残留气。考虑到废气中含有油滴，不宜采用真空泵抽吸，因此本试验中采用氮气扫气的方法，在试验结束之后依次打开排气阀与进气阀，利用新鲜高压氮气将弹体内的废气通过排气管扫出实现废气的置换。最后在排气管末端装有专门的排气收集装置，完成废气的回收采集。

3、燃油喷射系统

燃油喷射系统作为实验被测对象，在喷雾可视化试验中，在各种设定的工况下，将柴油的压力提升到预定的压力后喷入定容燃烧弹内部形成喷雾状态，是燃油喷射系统的主要任务。现今，在柴油机上已经广泛使用了高压共轨燃油喷射系统，主要包括由低压油管、齿轮泵等组成的低压回路与由高压油泵、高压油管、共轨管和喷油器等组成的高压回路两部分组成。

4、高速摄影系统

高速摄影系统是整个喷雾可视化试验系统的核心，主要由高速CCD摄像机以及光源组成，其功能是捕捉喷雾场内的喷雾结构并通过高速摄影系统将之记录下来。为了能捕捉到喷雾特征，喷雾可视化试验要求测试系统能够在较短的曝光时间和足够的拍摄视场前提下获得清晰的图片，高速CCD摄像机采用“快摄慢放”技术将快速瞬变的喷雾场流动过程放慢到人眼可辨别的画面。

5、控制和采集系统

为了完整记录喷雾碰撞的全过程，试验系统需要控制两个喷油器的同步喷射与高速摄影机图像采集的同步。当控制系统接收到触发信号后，单片机输出控制喷油器电磁阀开启关闭的控制脉冲及触发高速摄影机和采集卡的脉冲信号。

如图1所示，为干涉喷雾测试装置平面示意图。对置活塞发动机干涉喷雾测试装置，包括定容弹系统、进气系统、排气系统、燃油喷射系统、高速摄影系统、控制和采集系统。定容弹系统的主体结构为定容弹体14，与传统的定容弹体结构一致，定容弹体14的中截面上布置有一号喷油器9、二号喷油器11和三号喷油器19。进气系统主要通过高压氮气瓶15将定容弹体14内加压，模拟喷射背压。高压氮气瓶15通过一号进气管16与调压阀17相连接，再通过二号进气管18与定容弹体14相连接，通过调压阀17可以调节不同喷射背压。排气系统包括与定容弹体14相连接的排气阀21以及排气收集装置，实现对喷油油雾的清除和收集。燃油喷射系统主要包括一号喷油器9、二号喷油器11和三号喷油器19，其中一号喷油器9和三号喷油器19呈180度对称布置，二号喷油器11与一号喷油器9和三号喷油器19互为垂直。一号喷油器9、二号喷油器11和三号喷油器19分别通过一号高压油管8、二号高压油管10和三号高压油管20与高压油轨7相连接。高压油轨7上安装有喷油压力表6，一端留有与高压油管相连接的高压进油孔5。高速摄影系统主要由光源13通过凸透镜12产生平行光，由定容弹体14一侧的视窗投射到喷雾雾束，高速摄像机3则通过定容弹体14另一侧的视窗对喷雾雾束进行高速拍摄，其中中间由滤光片22进行拍摄虑光。控制和采集系统主要由计算机1进行，一方面通过高速摄像机数据线2和喷油压力数据线4采集高速摄像机的图像信息3和高压油轨7的压力信息，另一方面控制一号喷油器9、二号喷油器11和三号喷油器19的喷油时刻、喷油压力和喷射方向以及高速摄像机3的拍摄频率等。

如图2所示，为定容弹弹体结构示意图。定容弹体14上设计有一号喷油器安装孔23、二号喷油器安装孔26以及与一号喷油器安装孔23相对置的三号喷油器安装孔。上述三个喷油器安装孔的轴线位于同一平面，即定容弹体14的中截面，且采用中空式球面凹坑结构，具有相同的结构尺寸。定容弹体14上面安装有弹体压力表25用来检测弹体内部的压力状态。定容弹体14的两侧安装有定容弹体后盖24和定容弹体前盖27，二者采用相同的结构。定容弹体后盖24和定容弹体前盖27均设置有定容弹体盖视窗28和定容弹体盖螺栓孔29，定容弹体盖螺栓孔29采用均匀布置设计。

如图3所示，为干涉喷雾喷油器安装结构三维示意图。定容弹体14上安装有一号喷油器9、二号喷油器11和三号喷油器19，三个喷油器的结构相同，均采用相同的单孔喷射，喷油孔中心线与喷油器的轴线重合。三个喷油器分别通过一号舵机30,二号舵机31和三号舵机32控制其喷射方向，实现不同角度的碰撞喷雾，三个舵机采用相同的规格型号。

如图4所示，为干涉喷雾喷油器安装结构平面示意图。一号喷油器9、二号喷油器11和三号喷油器19分别通过一号喷油器安装平台33、二号喷油器安装平台34和三号喷油器安装平台35与一号喷油器安装孔23、二号喷油器安装孔26以及与一号喷油器安装孔23相对的三号喷油器安装孔配套使用，完成对三个喷油器的安装。三个喷油器安装平台采用相同的结构设计。

如图5所示，为干涉喷雾喷油器空间布置示意图。一号喷油器9和三号喷油器19呈180度对称布置，二号喷油器11与一号喷油器9和三号喷油器19互为垂直。同时，一号舵机30,二号舵机31和三号舵机32分别安装固定在一号喷油器安装平台33、二号喷油器安装平台34和三号喷油器安装平台35。

如图6所示，为喷油器安装结构示意图。以一号喷油器9为例，说明喷油器的安装和调节方式。一号喷油器9首先安装在喷油器套37内，并通过喷油器定位孔38实现对喷油器9的销孔定位，确保一号喷油器9和喷油器套37可靠固定。喷油器套37中部采用球面结构设计，与一号喷油器安装孔23的中空式球面凹坑结构相配合，二者具有相同的曲率。喷油器套37在一号舵机30的驱动下可以绕着喷油器套铰接轴36实现旋转，同时喷油器套37中部的球面结构与一号喷油器安装孔23的中空式球面凹坑结构保持配合，实现弹体14的密封。舵机30上面设计有舵机安装孔39，完成舵机30的定位安装。

如图7所示，为喷油器驱动方式示意图。喷油器套37在一号舵机30的驱动下可以绕着喷油器套铰接轴36旋转，实现燃油喷射方向的调节。一号喷油器套铰接轴36安装在一号喷油器安装平台33的喷油器安装平台铰接孔41，见图8和图9所示。一号喷油器套铰接轴36的一端与一号舵机30采用螺纹连接，保证二者之间的有效传动。一号喷油器安装平台33内设计有喷油器安装平台内十字槽40，一方面便于一号喷油器套37在一号喷油器安装平台33的铰接安装，另一方面能够实现一号舵机30对喷油器套37的有效驱动，完成喷射方向的调节。

如图10所示，为干涉喷雾喷射角度调节示意图。一号喷油器9和三号喷油器19呈180度对称布置，二号喷油器11与一号喷油器9和三号喷油器19互为垂直。三个喷油器在舵机的驱动下，可以实现摆动，其中左右摆动量的±α。本实施例的摆动角α为22.5°。针对一号喷油器9和三号喷油器19呈180度对称布置的特点，二者之间的干涉喷雾喷射角的范围为：135°～180°；针对二号喷油器11与一号喷油器9和三号喷油器19呈90度对称布置的特点，二号喷油器11与一号喷油器9或三号喷油器19之间的干涉喷雾喷射角的范围为：45°～135°。因此，通过三个喷油的在不同位置的布置和各自的调节范围，可以实现干涉喷雾喷射角的范围为：45°～180°的调节。

综上所述，本发明提供了一种对置活塞发动机干涉喷雾测试装置，包括定容弹系统、进气系统、燃油喷射系统、高速摄影系统、控制和采集系统，所述定容弹系统用于模拟活塞位于内止点时燃烧室内的内部情况，实现燃油喷射碰撞雾化实验；所述喷油器包括旋转机构、喷油器套筒、舵机、定位台，所述定位台固定于孔座内，舵机输出轴与球体旋转轴连接，输出轴转动带动球体转动；所述进排气系统为弹体内部提供相应的喷射背压，同时将实验过程中的油雾废气排出；所述进排气系统包括进气系统和排气系统，所述进气系统包括高压气瓶，进气阀，压力表，进气系统采用氮气作为环境气体；所述高压气瓶与进气阀连接，进气阀设于定容弹体侧壁上；所述排气系统包括排气管、排气阀以及排气收集装置；所述燃油喷射系统用于建立符合实验需求的油压，并实现燃油喷射；所述高速摄影系统用于捕捉喷雾场内的喷雾结构并将之记录下来；高速摄影系统包括高速CCD摄像机以及反射式纹影仪，所述控制和采集系统进行喷雾方向、喷油压力、拍摄过程的控制，并实现燃油喷射雾化的拍摄，并获取喷雾发展过程图像，完成试验数据的采集。

本发明的整个测试装置由光路、油路、电路构成一个整体。光路从光源射出，通过凸透镜产生平行光进入整个弹体内部，将弹体内部燃油碰撞雾化情况全部带入高速摄影机。高速摄影机将光信号转换为电信号，最终由数字图像的形式储存在图像采集计算机中。油路是喷射雾化实验的主要通路，以高压油泵为界分为高压油路与低压油路，低压油路只是将燃油从油箱源源不断的将燃油输送到高压油泵入口。在高压泵的作用下，低压燃油变为高压燃油，高压燃油经喷油器进入弹体完成喷射雾化。电路串连着所有电气设备，是整个实验系统的神经系统，其中控制单元主要针对高速摄影系统、喷油系统、定容弹系统和进排气系统进行控制。各个子系统上的传感器不断发出与接收测量信号，实验人员通过控制系统下达指令，均通过电信号得以实现。本发明的喷油器可在一个平面内多角度旋转，以不同角度对喷，进行燃油喷雾碰撞干涉实验。

以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是，本发明实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种对置活塞发动机干涉喷雾测试装置，其特征在于，包括定容弹系统、进排气系统、燃油喷射系统、高速摄影系统、控制和采集系统；所述定容弹系统用于模拟对置活塞位于内止点时燃烧室的内部情况，实现燃油喷射碰撞雾化实验；所述进排气系统为定容弹系统的定容弹体内部提供相应的喷射背压，同时将实验过程中的油雾废气排出；所述燃油喷射系统用于建立符合实验需求的油压，并实现燃油喷射；所述高速摄影系统用于捕捉喷雾场内的喷雾结构并将其记录下来；所述控制和采集系统进行喷雾方向、喷油压力、拍摄过程的控制，并实现燃油喷射雾化的拍摄控制，并获取喷雾发展过程图像，完成测试数据的采集；所述定容弹系统包括定容弹体、喷油器，所述定容弹体以光学玻璃作为左右侧壁，定容弹体的顶面内壁、以及前后两个侧壁内壁均设有一用于安装所述喷油器的孔座，至少有两个孔座各安装一喷油器，未安装喷油器的孔座被密封住；所述定容弹体还分别与压力表、压力传感器以及进排气管相连接，其中压力传感器设于定容弹体内壁上，压力表安装于定容弹体外壁上，压力表与压力传感器电连接，压力表与压力传感器用于检测定容弹体内的压力值；进排气管设于定容弹体底部，进排气管与进排气系统连接，用于高压气体的导入与排出；所述喷油器包括旋转机构、喷油器套筒、舵机、定位台，所述定位台固定于孔座内，舵机的输出轴与旋转机构的球体旋转轴连接，舵机的输出轴转动带动球体旋转轴转动，进而带动旋转机构的球体转动；所述喷油器首先安装在喷油器套内，并通过喷油器定位孔实现对喷油器的销孔定位，确保喷油器和喷油器套可靠固定；喷油器套中部采用球面结构设计，喷油器安装孔的中空式球面凹坑结构相配合，二者具有相同的曲率；喷油器套在舵机的驱动下可以绕着喷油器套铰接轴实现旋转，同时喷油器套中部的球面结构与喷油器安装孔的中空式球面凹坑结构保持配合，实现弹体的密封；舵机上面设计有舵机安装孔，完成舵机的定位安装；其中一个喷油器套铰接轴的一端与一个舵机采用螺纹连接，保证二者之间的有效传动；该喷油器安装平台内设计有喷油器安装平台内十字槽，一方面便于该喷油器套在该喷油器安装平台的铰接安装，另一方面能够实现盖舵机对喷油器套的有效驱动，完成喷射方向的调节；所述进排气管包括分别与定容弹体内部连通的进气管和排气管；所述进排气系统包括进气系统和排气系统，所述进气系统包括高压气瓶、进气阀以及进气管，进气系统采用氮气作为环境气体；所述高压气瓶与进气阀连接，进气阀与进气管连接，进气阀设于定容弹体侧壁上；所述排气系统包括排气管、排气阀以及排气收集装置；排气收集装置通过排气阀与排气管连接；所述进气系统通过高压气瓶向定容弹体内加压，以模拟喷射背压；高压气瓶通过一号进气管与调压阀相连接，再通过二号进气管与定容弹体相连接，通过调压阀可以调节不同喷射背压；排气系统包括与定容弹体相连接的排气阀以及排气收集装置，以实现对喷油油雾的清除和收集；所述高速摄影系统包括高速摄像机、反射式纹影仪、凸透镜、滤光片以及光源；所述光源通过凸透镜产生平行光，由定容弹体一侧的视窗投射到喷雾雾束，高速摄像机则通过定容弹体另一侧的视窗对喷雾雾束进行高速拍摄，通过滤光片进行拍摄虑光；

该装置由光路、油路、电路构成一个整体；光路从光源射出，通过凸透镜产生平行光进入整个弹体内部，将弹体内部燃油碰撞雾化情况全部带入高速摄影机；高速摄影机将光信号转换为电信号，最终由数字图像的形式储存在图像采集计算机中；油路是喷射雾化实验的主要通路，以高压油泵为界分为高压油路与低压油路，低压油路只是将燃油从油箱源源不断的将燃油输送到高压油泵入口；在高压泵的作用下，低压燃油变为高压燃油，高压燃油经喷油器进入弹体完成喷射雾化；电路串连着所有电气设备，是整个实验系统的神经系统，其中控制单元主要针对高速摄影系统、喷油系统、定容弹系统和进排气系统进行控制；各个子系统上的传感器不断发出与接收测量信号，实验人员通过控制系统下达指令，均通过电信号得以实现；该装置的喷油器能够在一个平面内多角度旋转，以不同角度对喷，进行燃油喷雾碰撞干涉实验。

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