基于定容燃烧室的可视化试验平台开发

发布时间：2017-07-20 11:09

  本文关键词：基于定容燃烧室的可视化试验平台开发

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【摘要】：微粒生成和演化过程发生在高温、高压的缸内环境中,同时伴随着复杂的化学动力学反应和剧烈的燃烧运动变化。依托于传统尾气分析设备的试验研究,无法将测试技术应用于第一现场,即无法直接监测缸内有害物生成情况。况且采样条件的不同还会影响测试结果的准确性,测试结果在时间和空间维度得不到很好的保障。近年来光学测试技术和高速成像技术的成功应用,将测试结果提高了一个维度,可视化的实验结果携带的信息量更大,方便研究人员从不同的角度对问题进行分析和研究。本课题针对缸内直喷汽油机微粒生成过程可视化研究,设计搭建基于定容燃烧室的可视化试验平台。采用基于微粒消光原理的光源前置消光法测量微粒生成过程。仅需一个光学窗口进行激光双级消光作用,实现燃料燃烧和微粒生成过程随时间、空间变化的联合采集分析。平台主要包括定容燃烧室、进排气系统、高压燃油供给系统、电控系统、以及数据采集系统。设计的定容燃烧室经过理论校核和密封测试,满足使用要求;利用乙炔预燃烧还原发动机缸内高温高压环境,根据吉布斯等温等容定律进行气体组分配比分析,合理设计进排气系统;基于自由活塞式高压油缸,设计高压燃油供给系统,并进行保压测试和喷嘴标定;开发基于NI PCIe-6361多功能数据采集卡的试验平台控制系统,采用模块化的硬件提高系统稳定性和便捷性,设计基于Lab VIEW的上位机操作界面;设计基于消光原理的光学数据采集系统,所选Phantom V7.3摄像机可高速记录燃烧过程中微粒生成及氧化演化历程,选取AVL GH14DK缸压传感器和2P2G电荷放大器进行缸压数据采集。以汽油燃料为研究对象,对缸内燃烧及微粒生成情况进行可视化光学测量。测试平台成功完成功能验证,基于消光原理的光源前置消光法,激光经两次消光,提高系统测量精度,实现了缸内微粒生成过程在时间、空间维度上的高速采集,为后续缸内微粒生成过程影响因素研究奠定坚实的实验基础。
【关键词】：光学测量 微粒生成过程 Lab VIE 消光法
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TK417
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-19
• 1.1 引言9-11
• 1.2 发动机测试技术概述11-16
• 1.2.1 发动机排气微粒的组成和危害11-12
• 1.2.2 发动机传统测试技术12-13
• 1.2.3 发动机可视化测试技术13-16
• 1.3 课题主要研究内容16-19
• 第2章 可视化试验平台主体设计与开发19-39
• 2.1 定容燃烧室设计及校核21-26
• 2.1.1 定容燃烧室设计22-24
• 2.1.2 定容燃烧室校核24-26
• 2.2 可视化试验平台进排气系统开发26-30
• 2.2.1 进排气系统设计27-29
• 2.2.2 进气组分配比计算29-30
• 2.3 可视化试验平台高压燃油供给系统开发30-37
• 2.3.1 高压燃油供给系统设计32-35
• 2.3.2 高压燃油喷嘴标定试验35-37
• 2.4 本章小结37-39
• 第3章 可视化试验平台电控系统设计与开发39-59
• 3.1 试验平台控制流程设计39-41
• 3.2 基于NI多功能DAQ设备的控制器41-44
• 3.3 执行硬件选型与驱动设计44-52
• 3.3.1 电磁阀驱动设计44
• 3.3.2 步进电机工作原理与选型44-47
• 3.3.3 直喷喷油器驱动设计47-50
• 3.3.4 火花塞驱动设计50-52
• 3.4 基于LabVIEW软件的上位机程序52-58
• 3.4.1 LabVIEW软件简介52-53
• 3.4.2 程序结构设计53-54
• 3.4.3 子程序设计54-58
• 3.5 本章小结58-59
• 第4章 可视化平台光学测量与数据采集系统设计与开发59-77
• 4.1 基于前置光源消光法的图像采集59-67
• 4.1.1 光源前置消光法测量原理60-63
• 4.1.2 光路设计63-65
• 4.1.3 高速摄像设备与控制65-67
• 4.2 可视化试验平台数据采集67-71
• 4.2.1 缸压传感器与信号调理68-69
• 4.2.2 系统数据传感器与信号调理69-71
• 4.2.3 基于LabVIEW的上位机数据采集程序71
• 4.3 可视化试验平台功能验证71-75
• 4.4 本章小结75-77
• 第5章 全文总结及工作展望77-81
• 5.1 研究内容总结77-78
• 5.2 工作展望78-81
• 参考文献81-85
• 作者简介及科研成果85-86
• 致谢86

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本文编号：567696