基于机器视觉的汽油机喷油器喷雾形态检测系统

发布时间：2020-11-08 17:10

　　 喷油器作为汽车发动机的核心部件,其产品性能对发动机的工作效率及燃油经济性有直接影响。喷油器的喷雾形态是影响发动机工作性能的重要因素。因此,研究汽油机喷油器喷雾形态的检测技术与评价方法有着重大意义。根据美国汽车工程师协会发布的SAE J2715-2007和全国汽车标准化技术委员会制定的QC/T 967-2014等标准,本文以视觉检测技术为基础搭建了汽油机喷油器喷雾形态检测系统,包括恒温恒压控制系统、燃油喷射控制系统、高速摄影法视觉检测系统、HR(High-Resolution)处理分析系统,该检测系统研究了汽油机喷油器喷雾形态的测试方法。主要工作包括:(1)设计开发了基于机器视觉的汽油机喷油器喷雾形态检测系统,主要包括集缸内直喷式喷油器和进气道式喷油器于一体的燃油控制系统、喷雾瞬态图像采集系统和图像处理分析系统等。(2)针对缸内直喷式喷油器喷雾形态检测,本文采用高速摄影法进行研究。利用Vision Research生产的Phantom系列高速相机检测喷油器SOF(Start of Fuel)出油时间并采集喷雾标准时刻图像,结合图像算法,计算出该状态下的喷雾夹角、偏转角以及贯穿距离等喷雾形态参数。(3)针对进气道式喷油器,根据标准要求,本文设计了H-R处理分析系统。首先利用收集盘采集燃油质量分布,用H-R系统对收集盘单元中的燃油质量进行逐个采集处理,分析喷雾在各个收集单元小孔内的燃油质量分布,从而分析出喷油器喷雾形态分布特征,本文给出了详细的检测方法及算法实现。(4)根据现场现有的六孔缸内直喷式喷油器和四孔双油束进气道式喷油器进行了完整的喷雾形态检测并验证了本文设计的系统的稳定性。同时也分析了缸内直喷式喷油器在不同压力下对SOF出油时刻、喷雾角度、贯穿距离等方面的影响,对比了缸内直喷式喷油器和进气道式喷油器各自的喷雾形态特点,通过综合分析得知缸内直喷式喷油器喷射压力大,雾化程度高,油束比较松散,在未来有广阔的前景。
【学位单位】：天津理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U464.171;TP391.41
【部分图文】：

第一章 绪论启动时，燃料会在进气门背部和气道内产生瞬时的液体油膜，这些积累的燃料会体进入的过程逐步蒸发并会移动到气缸内，致使气缸内空燃比不能得到精确有效14-15]。GDI 喷油器如图 1-1（b）所示，其安装方式不同于 PFI 喷油器，GDI 喷油有安装在进气门处，而是将其安装在气缸内壁，喷油器会把燃料喷到发动机的气缸过火花塞点燃后进行燃烧，这样缸内直接喷射方式不仅可以避免在进气道处燃油象，而且在进行燃油喷射时可以精确的控制气缸内的空燃比，同时 GDI 燃油喷射高压喷射，可以使燃油颗粒得到有效雾化，如GDI喷油器喷射压力一般在4MPa-20间，喷射夹角在 60°左右，喷雾油束比较松散，油雾粒径一般小于 30 m等，这在起动过程中开始两个循环不需要另外供油就可以实现稳定燃烧，这样在 GDI 冷起动时可以有效降低 HC（Hydrocarbons）排放[16-17]。从另一方面来讲，在中荷时，PFI 发动机通过节气门来使负荷得到有效控制，虽然目前节气门控制方法较为成熟，但是采用节气门控制会对泵气造成一定流失，从而使得 PFI 发动机的不高。GDI 发动机在中、小负荷时可以利用分层充气的方式，通过控制进入气缸料来控制发动机的负荷，降低了泵气损失和传热损失[18-19]。

高速相机

3.4）、（3.5）可得出Tu 如公式（3.6）T0 0 1 1u w u w u公式（3.7）所示： 2 220 0 1 12 2 20 0 0 1 0 0 2 2 2 2 20 0 1 1 0 0 1 1 0 0 2 20 0 0 1 1 1 0 1 0 120 1 0 12+(1 ) 1 2B T TT T Tw u u w u uw u u u w w w u ww u w u u w u w u w u w u w w u w w w u uw w u u 内按序取值，使2B 最大的 值即为 OT差分图像进行阈值分割，提取出来的油束，油束信息较为完整。
【参考文献】

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本文编号：2875080