CN110985256B - 一种定容弹反射镜端盖及应用该端盖的多孔喷油器喷雾测试*** - Google Patents

一种定容弹反射镜端盖及应用该端盖的多孔喷油器喷雾测试*** Download PDF

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Abstract

本发明提供一种定容弹反射镜端盖及应用该端盖的多孔喷油器喷雾测试***，涉及柴油机燃油***喷雾形态测试领域。该测试***主要由高强度LED阵列光源、狭缝、平面镜、小凸透镜、大凸透镜、分光镜、定容弹、玻璃端盖、定容弹反射镜端盖、多孔喷油器、刀口、高速摄像机组成。本发明一种高精度多孔喷油器喷雾测试***解决了传统双光程喷雾流场测试***中平面镜端盖使测试光线两次经过流场引起测试结果严重失真的问题。该方法从原理上提高了双光程高速纹影法对多孔喷雾的测试精度和图像清晰度，具有较大的创新性和实用价值。

Description

一种定容弹反射镜端盖及应用该端盖的多孔喷油器喷雾测试 ***
技术领域
本发明涉及一种定容弹反射镜端盖及应用该端盖的多孔喷油器喷雾测试***，属于柴油机测试技术领域。
背景技术
柴油机进过数百年的发展，在结构和效率上都已有了极大的优化和改进，作为当今使用最为广泛的动力***，柴油机在全世界范围内都具有重要价值。
随着柴油机结构趋于稳定，柴油机热效率的提升越来越依赖于燃油喷射***的优化和改进，喷雾状态、雾化状态和燃油-空气混合状况直接影响柴油机的工作状况，因此对柴油机喷雾进行可视化测量从而评价喷雾状态具有重要意义。
传统的喷雾流场测量方法主要是阴影法和纹影法，通过采用单光程通过流场区域来进行流场的成像与分析，但传统方法中为了保证单程的光线穿过测试区域，测试的定容弹需要在两个端面上同时安装玻璃视窗，不但增加了造价，而且降低了***的结构强度和安全性。
现有的改进的双光程纹影法虽然能实现多孔喷雾的测量，但测试过程中测试光线两次经过流场引起测试结果严重失真，具有较大的局限性。
发明内容
本发明的目的是为了实现多孔喷雾的精确测量，利用两个母线呈90度布置的圆台曲面镜镜面端盖来降低传统双光程喷雾流场测试***中测试光线两次经过流场引起测试结果严重失真的问题而提供一种定容弹反射镜端盖及应用该端盖的多孔喷油器喷雾测试***。
本发明的目的是这样实现的：
一种定容弹反射镜端盖，包括端盖主体、设置在端盖主体内的外侧大圆台、设置在外侧大圆台内的内侧小圆台，外侧大圆台、内侧小圆台均是空心结构，且内侧小圆台顶面设置为喷油器安装孔，内侧小圆台底面大圆和外侧大圆台顶面小圆重合，内侧小圆台外表面构成小圆台外侧镜面，外侧大圆台内表面构成大圆台内侧镜面。
一种多孔喷油器喷雾测试***，包括高强度LED阵列光源、狭缝、平面镜一、小凸透镜、分光镜、定容弹、定容弹反射镜端盖、大凸透镜、平面镜二、刀口、高速摄像机，高强度LED阵列光源发出的光线经狭缝切割后依次经过平面镜一反射、小凸透镜汇聚后呈平行光入射，入射平行光线首先经过分光镜，50％的光线被分光镜反射损耗，50％的光线穿透分光镜、定容弹的石英玻璃端盖后进入定容弹的流场区域，进入定容弹的流场区域的光线平行光平行于喷油器轴线入射，并入射到反射镜端盖的小圆台外侧镜面上，经小圆台外侧镜面反射后光线垂直于喷油器轴线沿定容弹半径增大方向行进，光线到达发射镜端盖的大圆台内侧镜面后，经圆台内侧镜面反射而形成返程光线，返程光线平行于喷油器轴线和入射光线，方向与入射方向相反，以较大半径射出定容弹，出射平行光线穿过定容弹的石英玻璃端盖后再次到达分光镜，经分光镜反射到大凸透镜，经大凸透镜汇聚后经平面镜反射改变光路，在大凸透镜的焦点处光线汇聚成线先经平面镜二反射，再经刀口切割后进入高速摄像机成像。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的一种高精度多孔喷油器喷雾测试***解决了传统双光程喷雾流场测试***中测试光线两次经过流场引起测试结果严重失真的问题。该方法从原理上提高了多孔喷雾的测试精度和图像清晰度，具有较大的创新性和实用价值。
附图说明
图1是一种高精度多孔喷油器喷雾测试***工作原理图。
图2是一种高精度多孔喷油器喷雾测试***反光镜端盖结构图。
图3是图2的侧视图。
图中：1-高强度LED阵列，2-平面镜一，3-小凸透镜1,4-分光镜，5-定容弹，6-曲面镜端盖(a-小圆台外侧曲面镜，b大圆台内侧曲面镜)，7-多孔喷油器，9-大凸透镜，10-平面镜二，11-刀口，12-高速摄像机；13-端盖主体，14-喷油器安装孔，15-小圆台外侧镜面，16-大圆台底面大圆，17-小圆台底面大圆和大圆台顶面小圆重合，18-大圆台内侧镜面，19-小圆台顶面小圆，20-狭缝。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
结合图1至图3，本发明的端盖用于由高强度LED阵列光源1、狭缝20，平面镜一2、平面镜二10、小凸透镜3、大凸透镜9、分光镜4、定容弹5、(反光镜)端盖主体13、曲面镜端盖6(a-小圆台外侧曲面镜，b大圆台内侧曲面镜)、多孔喷油器7、刀口11、高速摄像机12等组成的双光程多孔喷雾流场测试***中。反射镜端盖包括端盖主体13、设置在端盖主体内的外侧大圆台、设置在外侧大圆台内的内侧小圆台，外侧大圆台、内侧小圆台均是空心结构，且内侧小圆台顶面小圆19设置为喷油器7的安装孔14，内侧小圆台底面大圆17和外侧大圆台顶面小圆重合，内侧小圆台外表面构成小圆台外侧镜面15，外侧大圆台内表面构成大圆台内侧镜面18，小圆台外侧镜面、大圆台内侧镜面构成曲面镜端盖6。
本发明的定容弹反射镜端盖由内侧小圆台和外侧大圆台组成，大圆台和小圆台内部均为空心，小圆台放置于大圆台内部，小圆台的上底面直径等于喷油器前端直径，用来安插喷油器，小圆台的下底面直径与大圆台的上底面直径相等，小圆台的下底面和大圆台的上底面紧密接触配合，小圆台的外侧面和大圆台的内侧面在接触配合圆处相交，小圆台的外侧母线与喷油器轴线夹角为45度，大圆台内侧母线与喷油器轴线夹角为135度，小圆台的外侧母线和大圆台的内侧母线在相交处的夹角为90度，大圆台的下底面直径与定容弹直径相等，小圆台的外侧和大圆台的内侧分别加工高反射率的曲面镜。多孔喷油器穿过内侧小圆台的底面大圆安装在反射镜端盖上。喷油器轴线、大圆台轴线、小圆台轴线、入射平行光中心线、出射平行光中心线位于同一条直线上。定容弹的直径应大于喷雾的贯穿距沿径向分量，从而避免油雾撞壁，并防止油雾对反射后的出射光线遮挡。
高强度LED阵列发出的光线经狭缝切割后变为线光源，狭缝中心到平面镜一中心的距离和平面镜一到小凸透镜中心的距离之和等于小凸透镜的焦距，光线经狭缝后成扩散光发出，经小凸透镜汇聚后成平行光入射，入射平行光线首先经过分光镜，50％的光线被分光镜反射损耗，50％的光线穿透分光镜、定容弹石英玻璃端盖后进入定容弹的流场区域。
入射平行光平行于喷油器轴线，以较小半径穿过石英玻璃端盖入射到反射镜端盖的小圆台外侧曲面镜上，经小圆台外侧曲面镜反射后光线垂直于喷油器轴线沿定容弹半径增大方向行进，光线到达发射镜端盖的大圆台内侧曲面镜后，经圆台内侧曲面镜反射而形成返程光线，返程光线平行于喷油器轴线和入射光线，方向与入射方向相反，以较大半径射出定容弹，返程光线不会二次穿越喷雾流场。
出射平行光线穿过石英玻璃端盖后再次到达分光镜，经分光镜反射到直径较大的大凸透镜，经大凸透镜汇聚后经平面镜反射改变光路，在大凸透镜的焦点处光线汇聚成线先经平面镜二反射，再经刀口切割后进入高速CCD成像。
当喷油器开始喷油时，流场中出现扰动，流场内不同位置的密度发生变化，入射的平行光线会有部分发生折射，折射之后的光线不能经大凸透镜汇聚到原来的焦点上，因此会被刀口阻挡，偏折光线之前所在区域会在摄像机中生成较暗的区域，因此获得喷雾图像随时间的形态变化。
在喷油器不喷油流场无扰动时，平行光在小半径范围入射，经平面镜端盖两次反射后沿大半径范围平行射出，出射平行光线穿过石英玻璃端盖后到达分光镜，经分光镜反射到直径较大的大凸透镜，经大凸透镜汇聚后经平面镜反射改变光路，在大凸透的焦点处光线汇聚成线，经刀口切割后进入高速CCD成像。当喷油器开始喷油时，流场中出现扰动，流场内不同位置的密度发生变化，入射的平行光线会有部分发生折射，折射之后的光线不能经大凸透镜汇聚到原来的焦点上，因此会被刀口阻挡，偏折光线之前所在区域会在摄像机中生成较暗的区域，因此获得喷雾图像随时间的形态变化。
综上，本发明公开了一种高精度多孔喷油器喷雾测试***，涉及柴油机燃油***喷雾形态测试领域。该测试***主要由高强度LED阵列光源、狭缝、平面镜、小凸透镜、大凸透镜、分光镜、定容弹、玻璃端盖、定容弹反射镜端盖、多孔喷油器、刀口、高速摄像机组成。本发明一种高精度多孔喷油器喷雾测试***解决了传统双光程喷雾流场测试***中平面镜端盖使测试光线两次经过流场引起测试结果严重失真的问题。该方法从原理上提高了双光程高速纹影法对多孔喷雾的测试精度和图像清晰度，具有较大的创新性和实用价值。

Claims (1)

1.一种多孔喷油器喷雾测试***，其特征在于：包括高强度LED阵列光源、狭缝、平面镜一、小凸透镜、分光镜、定容弹、定容弹反射镜端盖、大凸透镜、平面镜二、刀口、高速摄像机，定容弹反射镜端盖包括端盖主体、设置在端盖主体内的外侧大圆台、设置在外侧大圆台内的内侧小圆台，外侧大圆台、内侧小圆台均是空心结构，且内侧小圆台顶面设置为喷油器安装孔，内侧小圆台底面大圆和外侧大圆台顶面小圆重合，内侧小圆台外表面构成小圆台外侧镜面，外侧大圆台内表面构成大圆台内侧镜面；高强度LED阵列光源发出的光线经狭缝切割后依次经过平面镜一反射、小凸透镜汇聚后呈平行光入射，入射平行光线首先经过分光镜，50％的光线被分光镜反射损耗，50％的光线穿透分光镜、定容弹的石英玻璃端盖后进入定容弹的流场区域，进入定容弹的流场区域的光线平行光平行于喷油器轴线入射，并入射到定容弹反射镜端盖的小圆台外侧镜面上，经小圆台外侧镜面反射后光线垂直于喷油器轴线沿定容弹半径增大方向行进，光线到达定容弹反射镜端盖的大圆台内侧镜面后，经圆台内侧镜面反射而形成返程光线，返程光线平行于喷油器轴线和入射光线，方向与入射方向相反，以较大半径射出定容弹，出射平行光线穿过定容弹的石英玻璃端盖后再次到达分光镜，经分光镜反射到大凸透镜，经大凸透镜汇聚后经平面镜反射改变光路，在大凸透镜的焦点处光线汇聚成线先经平面镜二反射，再经刀口切割后进入高速摄像机成像。
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