本文關(guān)鍵詞：基于激光誘導(dǎo)熾光法對(duì)直噴汽油機(jī)缸內(nèi)燃燒碳煙的測(cè)量，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：缸內(nèi)直噴(GDI)汽油機(jī)由于特殊的噴油方式,使其具有良好的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性,成為乘用車發(fā)動(dòng)機(jī)的主要發(fā)展方向,但直噴汽油機(jī)微粒排放遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的進(jìn)氣道噴射汽油機(jī),且與柴油機(jī)相比,GDI發(fā)動(dòng)機(jī)排放的微粒粒徑更小,對(duì)人體的危害更大。碳煙是微粒的重要組成部分,要想控制碳煙的生成,需要從根本上理解其生成機(jī)理,但碳煙生成機(jī)理十分復(fù)雜,近年來(lái),光學(xué)測(cè)試在對(duì)碳煙的研究中越來(lái)越重要。其中基于雙色測(cè)溫原理的激光誘導(dǎo)熾光法得到了廣泛的應(yīng)用。本文利用高溫黑體爐作為標(biāo)準(zhǔn)光源,得到亮度溫度和灰度值之間的關(guān)系;搭建了雙色法標(biāo)定系統(tǒng),在一臺(tái)層流擴(kuò)散火焰燃燒器上進(jìn)行實(shí)驗(yàn),以乙烯作為燃料,通過(guò)調(diào)節(jié)空氣和乙烯的流量使其產(chǎn)生穩(wěn)定的火焰作為研究對(duì)象,用Nd:YAG激光器作為激發(fā)光源,選擇適當(dāng)?shù)募ぐl(fā)波長(zhǎng)和激發(fā)能量,使其激發(fā)后產(chǎn)生的熾光信號(hào)透過(guò)兩個(gè)不同波長(zhǎng)的濾光片,選用合適的采集時(shí)刻和門(mén)脈寬時(shí)間,用ICCD相機(jī)對(duì)信號(hào)進(jìn)行采集;得到的圖片經(jīng)過(guò)去背景處理后讀入matlab軟件中進(jìn)行計(jì)算,包括亮度溫度矩陣的計(jì)算、失真點(diǎn)的校正、牛頓迭代法求取溫度、求取碳煙體積分?jǐn)?shù),再對(duì)得到的灰度圖像進(jìn)行增強(qiáng)處理和偽彩色處理,從而得到二維空間內(nèi)溫度和碳煙體積分?jǐn)?shù)的分布圖像。在一臺(tái)工作在600r/min,噴油壓力為7MPa的GDI單缸光學(xué)發(fā)動(dòng)機(jī)上進(jìn)行了實(shí)驗(yàn),研究6500μs、8000μs和9500μs三個(gè)不同噴油脈寬下,缸內(nèi)燃燒過(guò)程碳煙的分布情況,結(jié)果表明:當(dāng)噴油過(guò)早時(shí),由于噴油器距離活塞頂較近,汽油直接噴到石英活塞頂,使采集到的信號(hào)不準(zhǔn)確。當(dāng)延后噴油角度和采集時(shí)刻后,可以得到熾光信號(hào)的灰度圖像,利用燃燒器火焰的標(biāo)定結(jié)果,得到氣缸內(nèi)被測(cè)區(qū)域碳煙的二維分布圖像,經(jīng)統(tǒng)計(jì)可得:隨著噴油脈寬的增大,被測(cè)區(qū)域碳煙的濃度明顯增加;大部分的碳煙分布在被測(cè)平面的中間區(qū)域,距氣缸壁較近的區(qū)域分布較少;當(dāng)噴油脈寬分別為6500μs、8000μs和9500μs時(shí),被測(cè)區(qū)域碳煙體積分?jǐn)?shù)小于1.0×10-8的像素點(diǎn)比例迅速減小,分別是:95.49%、70.98%、17.26%;碳煙體積分?jǐn)?shù)在1.0×10-8-1.0×10-7范圍內(nèi)的像素點(diǎn)的比例迅速增加,分別為4.43%、26.05%、53.46%;碳煙體積分?jǐn)?shù)在1.0×10-7-1.0×10-6范圍內(nèi)的像素點(diǎn)占的比例較小,但也在迅速增加,分別為0.06%、2.85%、25.24%;在1.0×10-6-1.0×10-5和大于1.0×10-5范圍的像素點(diǎn)非常少。
【關(guān)鍵詞】：激光誘導(dǎo)熾光法 雙色法 缸內(nèi)直噴汽油機(jī) 碳煙測(cè)量
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TK417;TN249
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-20
• 1.1 引言10-11
• 1.2 GDI汽油機(jī)的微粒11-12
• 1.3 光學(xué)診斷技術(shù)在發(fā)動(dòng)機(jī)上的應(yīng)用12-15
• 1.3.1 平面激光誘導(dǎo)熒光法12-13
• 1.3.2 拉曼散射光譜法13
• 1.3.3 粒子圖像測(cè)速法13-14
• 1.3.4 光散射法14-15
• 1.3.5 雙色法15
• 1.4 LII測(cè)量碳煙的研究現(xiàn)狀15-19
• 1.5 本文的研究?jī)?nèi)容及意義19-20
• 第2章 基于雙色法的激光誘導(dǎo)熾光測(cè)量方法20-26
• 2.1 雙色法測(cè)溫的基本原理20-22
• 2.2 參數(shù)的選取22-24
• 2.2.1 參數(shù)α的選擇22-23
• 2.2.2 波長(zhǎng)λ的選擇23-24
• 2.3 碳煙體積分?jǐn)?shù)的計(jì)算原理24-25
• 2.4 本章小結(jié)25-26
• 第3章 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的搭建26-41
• 3.1 光學(xué)發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架的搭建26-28
• 3.1.1 光學(xué)發(fā)動(dòng)機(jī)26
• 3.1.2 電動(dòng)機(jī)的選擇26-27
• 3.1.3 發(fā)動(dòng)機(jī)加熱裝置27-28
• 3.2 光學(xué)測(cè)試系統(tǒng)的搭建28-35
• 3.2.1 激光器的選擇28-30
• 3.2.2 光路的搭建30-33
• 3.2.3 ICCD參數(shù)的設(shè)定33-35
• 3.3 乙烯層流擴(kuò)散火焰燃燒器系統(tǒng)建立35-39
• 3.3.1 燃燒器的選擇35-36
• 3.3.2 氣體流量的顯示與控制36-37
• 3.3.3 供氣系統(tǒng)37-39
• 3.4 亮度溫度標(biāo)定系統(tǒng)的選擇39-40
• 3.5 本章小結(jié)40-41
• 第4章 基于LII對(duì)直噴汽油機(jī)缸內(nèi)碳煙的測(cè)量41-65
• 4.1 黑體爐標(biāo)定實(shí)驗(yàn)41-43
• 4.1.1 亮度溫度和灰度值的標(biāo)定過(guò)程41-42
• 4.1.2 亮度溫度和灰度值的標(biāo)定結(jié)果42-43
• 4.2 光學(xué)系統(tǒng)參數(shù)的確定43-47
• 4.2.1 激發(fā)波長(zhǎng)的選取43-44
• 4.2.2 激光器能量的標(biāo)定44
• 4.2.3 激發(fā)能量的選取44-47
• 4.3 溫度的計(jì)算47-54
• 4.3.1 圖像預(yù)處理47-49
• 4.3.2 失真點(diǎn)的校正49-50
• 4.3.3 超越方程的求解50-51
• 4.3.4 求取溫度矩陣51-52
• 4.3.5 圖像增強(qiáng)及偽彩色處理52-54
• 4.4 碳煙體積分?jǐn)?shù)的計(jì)算54-55
• 4.5 GDI發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)碳煙的測(cè)量55-62
• 4.5.1 干擾信號(hào)的排除56-59
• 4.5.2 噴油脈寬對(duì)GDI汽油機(jī)缸內(nèi)碳煙的影響規(guī)律59-62
• 4.6 測(cè)量誤差分析62-64
• 4.7 本章小結(jié)64-65
• 第5章 總結(jié)與展望65-67
• 5.1 工作總結(jié)65-66
• 5.2 課題展望66-67
• 參考文獻(xiàn)67-72
• 作者簡(jiǎn)介及科研成果72-73
• 致謝73

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