CN104948369A - 一种柴油机共轨喷油器近场喷雾成像装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于柴油机共轨喷油器喷雾雾化机理研究领域的一种柴油机共轨喷油器近场喷雾成像装置，包括供油装置、控制计算机、柴油机喷油器控制器、高速数码相机、纳秒闪光灯控制器、纳秒闪光灯和电控喷油器；采用纳秒闪光灯光源强度高、持续时间纳秒级的特点，结合数码相机的前端连接有长距工作显微镜头；实现纳秒闪光灯、电控喷油器和高速数码相机三者同步，成功地解决了采用普通持续光源配合高速显微成像技术拍摄高速运动物体时的“重影”问题，实现对高速运动物体的“冻结”以及连续快速成像，图像质量更高，此装置使用方便，且相对于使用超高速摄像机成本更低，性价比更高，适用性更好，可广泛应用于对柴油机近场喷雾结构进行拍摄。

Description

一种柴油机共轨喷油器近场喷雾成像装置

技术领域

本发明属于柴油机共轨喷油器喷雾雾化机理研究领域，具体涉及一种柴油机共轨喷油器近场喷雾成像装置。

背景技术

柴油机喷雾图像采集装置已有相关专利。专利CN1335537A提出一种高速瞬变图像的实时采集***，采用红宝石持续光源和普通CCD相机，通过该***设定不同延时对高速瞬态柴油机瞬变喷雾图像进行实时采集和处理，但是由于采用连续红宝石光源，所以拍摄高速瞬变喷雾图像时会产生“重影”，图像质量低。专利CN103792090A提出一种柴油机缸内喷雾与燃烧可视化测试装置，采用频闪枪和频闪观测仪采集喷雾与燃烧图像，但是该图像采集装置曝光时间长，采集图像时依旧会产生“重影”，无法获得详细图像动态信息。专利CN103712771A提出一种发动机喷雾流场近场区光学诊断***，该***主要包括飞秒激光入射方向放置的分光***、复用***、光克尔门选通成像***以及比较成像***；分光***将入射飞秒脉冲激光分成具有不同波长和偏振特征，时间间隔可调的三束光脉冲，三束光脉冲通过复用***分别记录不同时刻喷雾流场近场区的信息，并经过光克尔门选通成像***分别成像，该套***不仅复杂度高，成本也高。

相关专利的缺陷可以归纳为：其一，部分专利由于其原理上的问题，喷雾图像“重影”严重，图像质量低；其二，专利CN103712771A提出的诊断***复杂度和成本较高，实用性不强。

发明内容

本发明的目的是提供一种柴油机共轨喷油器近场喷雾成像装置，可方便快捷地获得柴油机喷油器近场喷雾结构，不仅稳定性好、分辨率高、时间可精确调节、使用方便，而且成本相对低廉，性价比高。

本发明的技术方案是：一种柴油机共轨喷油器近场喷雾成像装置，包括供油装置、控制计算机、柴油机喷油器控制器、数码相机、纳秒闪光灯控制器、纳秒闪光灯和电控喷油器；

所述供油装置包括共轨管，所述共轨管与所述电控喷油器通过油管连接；

所述控制计算机与所述柴油机喷油器控制器的输入端连接；

所述柴油机喷油器控制器的输出端与所述数码相机连接，控制所述数码相机快门的开闭；

所述柴油机喷油器控制器的输出端与所述电控喷油器连接，控制所述电控喷油器电磁阀的开闭；

所述数码相机的输出端与所述控制计算机连接，将拍摄的图像传送至所述控制计算机；

所述数码相机的输出端与所述纳秒闪光灯控制器的输入端连接，所述纳秒闪光灯控制器的输出端与所述纳秒闪光灯连接，控制所述纳秒闪光灯的开闭；

所述纳秒闪光灯与所述电控喷油器之间放置凸透镜；

所述数码相机的前端连接有显微镜头；

所述纳秒闪光灯、所述凸透镜、所述电控喷油器的头部和所述显微镜头位于同一轴线平面。

上述方案中，所述数码相机为高速数码相机。

上述方案中，所述显微镜为长距工作显微镜头。

上述方案中，所述电控喷油器为电控单孔喷油器。

上述方案中，所述供油装置包括油箱、低压油泵、高压油泵、变频电机和溢压阀；

所述油箱通过管道依次与所述低压油泵、所述高压油泵、所述变频电机和所述共轨管连接。

进一步的，所述共轨管一端设置有共轨压力传感器，所述共轨压力传感器与所述控制计算机的输入端电连接，所述控制计算机的输出端与所述高压油泵上设置的燃油计量阀电连接，所述高压油泵还通过油管直接与所述油箱连接。

进一步的，所述共轨管还包括溢流阀，所述溢流阀设置在所述共轨管的上方，所述溢流阀通过油管与所述油箱连接。

本发明的有益效果是：

1、本发明采用所述纳秒闪光灯光源强度高、持续时间纳秒级的特点，成功地解决了采用普通持续光源配合高速显微成像技术拍摄高速运动物体时的“重影”问题，实现对高速运动物体的“冻结”以及连续快速成像，图像质量更高，此装置使用方便，且相对于使用超高速摄像机成本更低，性价比更高，适用性更好，可广泛应用于对柴油机近场喷雾结构进行拍摄。

2、所述的纳秒闪光灯点光源通过所述凸透镜转换为平行光，照亮近场喷雾。

3、所述高速数码相机前安装所述长距工作显微镜头，使用长距工作显微镜头可以对尺寸很小的物体进行放大，从而实现清晰成像和现有装置使用的超高清相机相比成本相对降低，性价比高，能达到同样的分辨率。

4、本发明优先选用所述电控单孔喷油器，可使得试验测试更加简单可行。

5、所述控制计算机给出控制信号驱动所述柴油机喷油器控制器，所述柴油机喷油器控制器给出两路驱动信号，驱动所述电控喷油器与所述高速数码相机同步工作，所述电控喷油器接收信号之后开始喷油，所述高速数码相机接收信号之后打开快门，并同时向所述纳秒闪光灯控制器输出驱动信号，所述纳秒闪光灯控制器接收驱动信号后发出信号驱动所述纳秒闪光灯工作，实现高频高能量纳秒闪光灯、电控喷油器和高速数码相机三者同步，成功获取柴油机共轨喷油器近场喷雾“冻结”图像。

6、本发明通过所述供油装置进行供油，通过所述共轨压力传感器检测到共轨管的油压，并将信号发送给所述控制计算机，所述控制计算机向所述燃油计量阀发出共轨管油压过高信号，所述燃油计量阀将开度增大，使更多的燃油回流到油箱，达到控制共轨管中油压的目的。

7、当所述共轨管中压力超过安全压力时所述溢流阀就会自动打开，开始回油，起到安全保护的作用。

附图说明

图1为本发明的示意图。

图中，1，柴油滤清器；2，油箱；3，低压油泵；4，高压油泵；5，燃油计量阀；6，变频电机；7，溢压阀；8，共轨管；9，共轨压力传感器；10，控制计算机；11，柴油机喷油器控制器；12，数码相机；13，显微镜头；14，纳秒闪光灯控制器；15，凸透镜；16，纳秒闪光灯；17，电控喷油器。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的 另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面结合附图具体实施方式对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不限于此。

如图1所示，一种柴油机共轨喷油器近场喷雾成像装置，包括供油装置、控制计算机10、柴油机喷油器控制器11、数码相机12、纳秒闪光灯控制器14、纳秒闪光灯16和电控喷油器17。

所述供油装置包括柴油滤清器1、油箱2、低压油泵3、高压油泵4、变频电机6、溢压阀7和共轨管8。

所述柴油滤清器1安装在所述油箱2的底部，用于去除柴油中的焦油沥青质和机械杂质；所述油箱2通过管道依次与所述低压油泵3、所述高压油泵4、所述变频电机6和所述共轨管8连接。

所述共轨管8一端设置有共轨压力传感器9，所述共轨压力传感器9与所述控制计算机10的输入端电连接，所述控制计算机10的输出端与所述高压油泵4上设置的燃油计量阀5电连接，所述高压油泵4还通过油管直接与所述油箱2连接。

本发明通过所述供油装置进行供油，通过所述共轨压力传感器9检测到所述共轨管8的油压，并将信号发送给所述控制计算机10，所述控制计算机10向所述燃油计量阀5发出共轨管油压过高信号，通过所述燃油计量阀5调节所述高压油泵4与所述油箱2直接连接段的油管流量，使更多的燃油通过回流到所述油箱2，达到控制所述共轨管8中油压的目的。

所述共轨管8还包括溢流阀7，所述溢流阀7设置在所述共轨管8的上方，所述溢流阀7通过油管与所述油箱2连接。当所述共轨管8中压力超过安全压力时所述溢流阀7就会自动打开，开始回油，起到安全保护的作用。

所述共轨管8与所述电控喷油器17通过油管连接。

所述柴油机喷油器控制器11的输入端与所述控制计算机10连接，输出端分别与所述数码相机12和所述电控喷油器17连接；所述数码相机12的输出端分别与所述控制计算机10和所述纳秒闪光灯控制器14的输入端连接，所述纳秒闪光灯控制器14的输出端与所述纳秒闪光灯16连接；

所述纳秒闪光灯16与所述电控喷油器17之间放置凸透镜15；

所述数码相机12的前端连接有显微镜头13；

所述纳秒闪光灯16、所述凸透镜15、所述电控喷油器17的头部和所述显微镜头13位于同一轴线平面。

所述数码相机12为高速数码相机。

所述显微镜13为长距工作显微镜头。

所述电控喷油器17为电控单孔喷油器。

本发明在正对所述电控喷油器17轴线所在平面放置所述纳秒闪光灯16，与所述纳秒闪光灯16相对面放置装有所述长距工作显微镜头的高速数码相机；所述纳秒闪光灯16点光源通过所述凸透镜15转换为平行光，照亮近场喷雾；所述控制计算机10给出控制信号驱动所述柴油机喷油器控制器11，此时所述柴油机喷油器控制器11给出两路驱动信号，驱动所述电控喷油器17与所述高速数码相机同步工作，所述电控喷油器接17接收信号之后开始喷油，所述高速数码相机接收信号之后打开快门，并同时向所述纳秒闪光灯控制器14输出驱动信号，所述纳秒闪光灯控制器14接收驱动信号后发出信号驱动所述纳秒闪光灯16工作，实现高频高能量，所述纳秒闪光灯16、所述电控喷油器17和所述高速数码相机三者同步，成功获取柴油机共轨喷油器近场喷雾“冻结”图像。本发明优先选用所述电控单孔喷油器17，可使得试验测试更加简单可行；成像方式优选单次喷射捕获单张图像，即单帧拍摄，更加有利于闪光灯和相机的同步；优先选用高分辨率相机，可以获得更加清晰的喷雾图像，获得更多喷雾细节信息。

所述纳秒闪光灯控制器14可接收所述高速数码相机给出的5V TTL信号，控制所述纳秒闪光灯16开启，根据设定工作模式控制纳秒闪光灯单次闪光或者连续高频高能闪光，可实现单次成像或者连续成像。

所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种柴油机共轨喷油器近场喷雾成像装置，其特征在于，包括供油装置、控制计算机(10)、柴油机喷油器控制器(11)、数码相机(12)、纳秒闪光灯控制器(14)、纳秒闪光灯(16)和电控喷油器(17)；

所述供油装置包括共轨管(8)，所述共轨管(8)与所述电控喷油器(17)通过油管连接；

所述控制计算机(10)与所述柴油机喷油器控制器(11)的输入端连接；

所述柴油机喷油器控制器(11)的输出端与所述数码相机(12)连接，控制所述数码相机(12)快门的开闭；

所述柴油机喷油器控制器(11)的输出端与所述电控喷油器(17)连接，控制所述电控喷油器(17)电磁阀的开闭；

所述数码相机(12)的输出端与所述控制计算机(10)连接，将拍摄的图像传送至所述控制计算机(10)；

所述数码相机(12)的输出端与所述纳秒闪光灯控制器(14)的输入端连接，所述纳秒闪光灯控制器(14)的输出端与所述纳秒闪光灯(16)连接，控制所述纳秒闪光灯(16)的开闭；

所述纳秒闪光灯(16)与所述电控喷油器(17)之间放置凸透镜(15)；

所述数码相机(12)的前端连接有显微镜头(13)；

所述纳秒闪光灯(16)、所述凸透镜(15)、所述电控喷油器(17)的头部和所述显微镜头(13)位于同一轴线平面。

2.根据权利要求1所述的一种柴油机共轨喷油器近场喷雾成像装置，其特征在于，所述数码相机(12)为高速数码相机。

3.根据权利要求1所述的一种柴油机共轨喷油器近场喷雾成像装置，其特征在于，所述显微镜(13)为长距工作显微镜头。

4.根据权利要求1所述的一种柴油机共轨喷油器近场喷雾成像装置，其特征在于，所述电控喷油器(17)为电控单孔喷油器。

5.根据权利要求1所述的一种柴油机共轨喷油器近场喷雾成像装置，其特征在于，所述供油装置还包括油箱(2)、低压油泵(3)、高压油泵(4)、变频电机(6)和溢压阀(7)；

所述油箱(2)通过管道依次与所述低压油泵(3)、所述高压油泵(4)、所述变频电机(6)和所述共轨管(8)连接。

6.根据权利要求5所述的一种柴油机共轨喷油器近场喷雾成像装置，其特征在于，所述共轨管(8)一端设置有共轨压力传感器(9)，所述共轨压力传感器(9)与所述控制计算机(10)的输入端电连接，所述控制计算机(10)的输出端与所述高压油泵(4)上设置的燃油计量阀(5)电连接，所述高压油泵(4)还通过油管直接与所述油箱(2)连接。

7.根据权利要求5所述的一种柴油机共轨喷油器近场喷雾成像装置，其特征在于，所述共轨管(8)还包括溢流阀(7)，所述溢流阀(7)设置在所述共轨管(8)的上方，所述溢流阀(7)通过油管与所述油箱(2)连接。