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

【摘要】：缸內(nèi)直噴(GDI)汽油機由于特殊的噴油方式,使其具有良好的動力性、經(jīng)濟性,成為乘用車發(fā)動機的主要發(fā)展方向,但直噴汽油機微粒排放遠高于傳統(tǒng)的進氣道噴射汽油機,且與柴油機相比,GDI發(fā)動機排放的微粒粒徑更小,對人體的危害更大。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理,但碳煙生成機理十分復雜,近年來,光學測試在對碳煙的研究中越來越重要。其中基于雙色測溫原理的激光誘導熾光法得到了廣泛的應用。本文利用高溫黑體爐作為標準光源,得到亮度溫度和灰度值之間的關(guān)系;搭建了雙色法標定系統(tǒng),在一臺層流擴散火焰燃燒器上進行實驗,以乙烯作為燃料,通過調(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象,用Nd:YAG激光器作為激發(fā)光源,選擇適當?shù)募ぐl(fā)波長和激發(fā)能量,使其激發(fā)后產(chǎn)生的熾光信號透過兩個不同波長的濾光片,選用合適的采集時刻和門脈寬時間,用ICCD相機對信號進行采集;得到的圖片經(jīng)過去背景處理后讀入matlab軟件中進行計算,包括亮度溫度矩陣的計算、失真點的校正、牛頓迭代法求取溫度、求取碳煙體積分數(shù),再對得到的灰度圖像進行增強處理和偽彩色處理,從而得到二維空間內(nèi)溫度和碳煙體積分數(shù)的分布圖像。在一臺工作在600r/min,噴油壓力為7MPa的GDI單缸光學發(fā)動機上進行了實驗,研究6500μs、8000μs和9500μs三個不同噴油脈寬下,缸內(nèi)燃燒過程碳煙的分布情況,結(jié)果表明:當噴油過早時,由于噴油器距離活塞頂較近,汽油直接噴到石英活塞頂,使采集到的信號不準確。當延后噴油角度和采集時刻后,可以得到熾光信號的灰度圖像,利用燃燒器火焰的標定結(jié)果,得到氣缸內(nèi)被測區(qū)域碳煙的二維分布圖像,經(jīng)統(tǒng)計可得:隨著噴油脈寬的增大,被測區(qū)域碳煙的濃度明顯增加;大部分的碳煙分布在被測平面的中間區(qū)域,距氣缸壁較近的區(qū)域分布較少;當噴油脈寬分別為6500μs、8000μs和9500μs時,被測區(qū)域碳煙體積分數(shù)小于1.0×10-8的像素點比例迅速減小,分別是:95.49%、70.98%、17.26%;碳煙體積分數(shù)在1.0×10-8-1.0×10-7范圍內(nèi)的像素點的比例迅速增加,分別為4.43%、26.05%、53.46%;碳煙體積分數(shù)在1.0×10-7-1.0×10-6范圍內(nèi)的像素點占的比例較小,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范圍的像素點非常少。
【關(guān)鍵詞】：激光誘導熾光法 雙色法 缸內(nèi)直噴汽油機 碳煙測量
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：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汽油機的微粒11-12
• 1.3 光學診斷技術(shù)在發(fā)動機上的應用12-15
• 1.3.1 平面激光誘導熒光法12-13
• 1.3.2 拉曼散射光譜法13
• 1.3.3 粒子圖像測速法13-14
• 1.3.4 光散射法14-15
• 1.3.5 雙色法15
• 1.4 LII測量碳煙的研究現(xiàn)狀15-19
• 1.5 本文的研究內(nèi)容及意義19-20
• 第2章 基于雙色法的激光誘導熾光測量方法20-26
• 2.1 雙色法測溫的基本原理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λ的選擇23-24
• 2.3 碳煙體積分數(shù)的計算原理24-25
• 2.4 本章小結(jié)25-26
• 第3章 實驗系統(tǒng)的搭建26-41
• 3.1 光學發(fā)動機臺架的搭建26-28
• 3.1.1 光學發(fā)動機26
• 3.1.2 電動機的選擇26-27
• 3.1.3 發(fā)動機加熱裝置27-28
• 3.2 光學測試系統(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)的設定33-35
• 3.3 乙烯層流擴散火焰燃燒器系統(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對直噴汽油機缸內(nèi)碳煙的測量41-65
• 4.1 黑體爐標定實驗41-43
• 4.1.1 亮度溫度和灰度值的標定過程41-42
• 4.1.2 亮度溫度和灰度值的標定結(jié)果42-43
• 4.2 光學系統(tǒng)參數(shù)的確定43-47
• 4.2.1 激發(fā)波長的選取43-44
• 4.2.2 激光器能量的標定44
• 4.2.3 激發(fā)能量的選取44-47
• 4.3 溫度的計算47-54
• 4.3.1 圖像預處理47-49
• 4.3.2 失真點的校正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 圖像增強及偽彩色處理52-54
• 4.4 碳煙體積分數(shù)的計算54-55
• 4.5 GDI發(fā)動機缸內(nèi)碳煙的測量55-62
• 4.5.1 干擾信號的排除56-59
• 4.5.2 噴油脈寬對GDI汽油機缸內(nèi)碳煙的影響規(guī)律59-62
• 4.6 測量誤差分析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67-72
• 作者簡介及科研成果72-73
• 致謝73

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