直喷汽油机多孔喷油器的喷雾特性研究

论文摘要

汽油直喷(GDI)技术是提高汽油机燃油经济性的有效措施之一。GDI汽油机喷油器的喷雾特性是影响其性能的重要因素。因此,开展直喷汽油机喷油器的喷雾特性研究是有意义的。为此,本研究搭建了一套定容弹测试系统,包括供油系统、电控系统、光路和定容弹内的压力和温度控制系统,以研究直喷汽油机多孔喷油器的喷雾特性。基于MATLAB编程语言,开发了喷雾图像处理专用软件。利用强、弱两个阈值的边缘检测方法和形态学操作,快速、方便、准确地确定喷雾的边界,并由喷雾的边缘轮廓计算出喷雾特性的各种特征参数。在定容弹系统上研究了喷油压力、环境背压和温度对喷雾特性参数的影响。结果表明:随着喷油压力的增加,在各种喷油脉宽下喷雾的破碎和蒸发过程得到明显改善,喷雾贯穿度、廓线长度和廓线面积均增加。但喷油压力对喷雾锥角的影响不大。随着环境背压的增加,在各种喷油脉宽下喷雾贯穿度和几何外形迅速减小,喷雾在各个方向上发展速度减慢,喷雾的蒸发速度也减慢。但喷雾锥角随着环境背压的增加略有增加。环境温度对汽油的蒸发有明显的促进作用。温度越高,喷雾的蒸发越快。但环境温度对喷雾锥角和贯穿度的影响较小,随着环境温度的增加喷雾锥角和贯穿度略有减小。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.1.1 GDI 汽油机与PFI 汽油机工作特点比较
• 1.1.2 缸内直喷汽油机混合气形成方式
• 1.1.3 缸内直喷汽油机存在的问题
• 1.1.4 GDI 发动机发展趋势
• 1.2 直喷汽油机喷雾特性的研究进展
• 1.3 本文研究的内容与意义
• 第二章 实验台架的建立
• 2.1 高速摄像机简介
• 2.2 定容弹体
• 2.3 汽油多孔喷油器
• 2.4 测试系统光路
• 2.5 定容弹电控系统的硬件构成
• 2.5.1 电控系统的时序控制
• 2.5.2 定容弹电控系统界面
• 2.6 高压汽油供给系统
• 2.7 本章小结
• 第三章 喷雾图像处理专用软件的开发
• 3.1 软件的功能设计
• 3.1.1 软件设计的方法
• 3.1.2 软件开发工具选择
• 3.1.3 图像处理方法
• 3.2 图像预处理
• 3.2.1 数字图像的读取
• 3.2.2 数字图像的保存
• 3.2.3 数字图像的显示
• 3.2.4 数字图像的运算
• 3.3 图像分割方法
• 3.3.1 边缘检测
• 3.3.2 阈值化分割
• 3.3.3 区域生长
• 3.3.4 边缘检测的程序实现方法
• 3.4 形态学操作
• 3.4.1 图像边缘的膨胀和腐蚀
• 3.4.2 图像边缘的细化（骨架化）
• 3.4.3 图像边缘的提取
• 3.4.4 图像的填充操作
• 3.4.5 图像面积的计算
• 3.5 专用喷雾图像处理程序简介
• 3.6 本章小结
• 第四章 直喷汽油机喷油器喷雾特性的实验研究
• 4.1 喷雾过程的实验研究
• 4.1.1 喷油器一致性分析
• 4.1.2 喷油脉宽对喷雾的影响
• 4.1.3 喷油压力对喷雾的影响
• 4.1.4 环境背压对喷雾的影响
• 4.1.5 环境温度对喷雾的影响
• 4.2 实验条件对喷雾特性参数影响的量化分析
• 4.2.1 喷雾特性参数的定义
• 4.2.2 喷油压力对喷雾特性的影响研究
• 4.2.3 环境背压对喷雾特性的影响
• 4.3 本章小结
• 第五章 全文总结及工作展望
• 5.1 全文总结
• 5.2 工作展望
• 参考文献
• 发表论文和科研情况说明
• 致谢