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原文传递一种基于光学发动机联合测量碳烟前驱物和碳烟的装置及方法

专利名称：	一种基于光学发动机联合测量碳烟前驱物和碳烟的装置及方法
摘要：	本发明涉及发动机燃烧性能测试技术，提供一种基于光学发动机联合测量碳烟前驱物和碳烟的装置及方法，利用波长为355nm的激光激发诱导PAH基的荧光信号以及波长为532nm的激光诱导炽光信号来测量燃烧情况下碳烟前驱物和碳烟空间分布，通过PAH与碳烟出现的时序差异以及信号的衰减速率，通过控制拍摄策略，成功获得一次喷雾燃烧过程中的PAH和碳烟图像，实现了对动力机械系统燃烧条件下碳烟的前驱发展及碳烟空间分布的联合测量。本试验装置由光学发动机系统、激光系统、燃油供给系统、信号同步系统、数据采集系统组成。该试验装置能够同时开展光学发动机喷雾燃烧条件下碳烟的PAH基团、碳烟体积分数及其空间分布的试验研究。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	江苏;32
申请人：	江苏大学
发明人：	钟汶君;相启龙;何志霞;姜鹏;颜飞斌;王谦
专利状态：	有效
申请日期：	2019-08-22T00:00:00+0800
发布日期：	2019-12-31T00:00:00+0800
申请号：	CN201910778649.9
公开号：	CN110632036A
分类号：	G01N21/63(2006.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	212013 江苏省镇江市京口区学府路301号
主权项：	1.一种基于光学发动机联合测量碳烟前驱物和碳烟的装置，其特征在于，主要包括激光系统、光学发动机主体(5)、燃油供给系统、供气系统、信号同步系统、图像采集系统，信号同步系统包括计算机(2)和信号同步器(3)，计算机(2)用于控制燃油供给系统、供气系统分别为光学发动机主体(5)提供燃油和气体；控制信号同步器(3)控制激光系统、燃油供给系统和图像采集系统之间的信号采集与延迟；所述激光系统包括第一YAG激光器(1)和第二YAG激光器(4)；所述图像采集系统包括第一分光镜(6)、第二分光镜(15)、450带通滤光片(7)、410nm带通滤光片(9)、第一ICCD相机(8)、第二ICCD相机(10)；所述第一分光镜(6)镀膜一侧面向第一ICCD相机(8)和第二ICCD相机(10)倾斜设置，倾斜角为45°；所述第二分光镜(15)镀膜一侧面向第一YAG激光器(1)和第二YAG激光器(4)倾斜设置，倾斜角为45°；片光系统(16)放置在所述光学发动机主体(5)的视窗一侧，片光系统(16)与视窗中心点延长线上倾斜放置第二分光镜(15)，另一侧倾斜放置第一分光镜(6)，所述光学发动机主体(5)的视窗、片光系统(16)、第二分光镜(15)、第一分光镜(6)的几何中心位于同一条直线上；所述450nm带通滤光片(7)、410nm带通滤光片(9)分别置于第一ICCD相机(8)、第二ICCD相机(10)与第一分光镜(6)之间；所述第一ICCD相机(8)和第一分光镜(6)的中心点的连线与第二ICCD相机(10)和第二分光镜(6)中心点的连线成垂直关系；所述第二分光镜(15)的一侧设有第一YAG激光器(1)，另一侧设有第二YAG激光器(4)。 2.根据权利要求1所述基于光学发动机联合测量碳烟前驱物和碳烟的装置，其特征在于：还包括循环水套，所述循环水套布置在光学发动机(5)的活塞上体周围，所述循环水套通过温控开关与加热水箱相连通。 3.根据权利要求1所述基于光学发动机联合测量碳烟前驱物和碳烟的装置，其特征在于：在光学发动机(5)的进气道内布置电加热丝和温度传感器，电加热丝和温度传感器外连温控开关。 4.根据权利要求1所述基于光学发动机联合测量碳烟前驱物和碳烟的装置，其特征在于：所述供气系统包括氧气供气装置，并能够控制所供气体的氧含量。 5.根据权利要求1所述基于光学发动机联合测量碳烟前驱物和碳烟的装置，其特征在于：所述光学发动机的下端放置有反光镜(13)。 6.根据权利要求1所述基于光学发动机联合测量碳烟前驱物和碳烟的装置，其特征在于：所述燃油供给系统包括高压油泵(14)、高压共轨管(11)和喷油器(12)；高压油泵(14)通过油管与高压共轨管(11)相连，高压共轨管与喷油器(12)连接；所述喷油器(12)位于光学发动机主体(5)上端。 7.根据权利要求1所述基于光学发动机联合测量碳烟前驱物和碳烟的装置，其特征在于：所述信号同步器(3)为BNC信号同步器。 8.根据权利要求1所述基于光学发动机联合测量碳烟前驱物和碳烟的装置，其特征在于：所述光学发动机主体(5)为单缸四冲程光学发动机。 9.权利要求1所述基于光学发动机联合测量碳烟前驱物和碳烟的装置的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：同步控制系统通过配气相位机构调整配气相位和升程以实现燃油供给系统喷油的正时匹配，计算机(2)控制燃油供给系统控制信号，控制喷油器(12)喷油，随后喷油器(12)发送信号给信号同步器(3)；步骤2：信号同步器(3)控制第一YAG激光器(1)发出的波长为532nm的激光，同时控制第一ICCD相机(8)进行拍照；此时，532nm的激光经分光镜1(5)后穿过片光系统(16)转化为一束激光片光，照入光学发动机(5)内，并垂直照射在燃烧火焰上，后经第一分光镜(6)，通过450nm带通滤光片(7)的过滤后由第一ICCD相机(8)拍摄获得激发后的激光诱导炽光信号，进行燃烧情况下碳烟空间分布的测量；步骤3：随后，信号同步器(3)控制第二YAG激光器(4)发出的波长为355nm的激光，同时控制第二ICCD相机(10)进行拍照；此时，355nm的激光通过第一分光镜(15)后穿过片光系统(16)转化为一束激光片光，然后射入光学发动机(5)内，并垂直照射在燃油喷雾火焰上，后经第一分光镜(6)，通过410nm带通滤光片(9)后，最后由第二ICCD相机(10)获得激光诱导荧光信号，实现对碳烟前驱产物PAH基的测量。 10.根据权利要求9所述测试方法，其特征在于：所述第一ICCD相机(8)和第二ICCD相机(10)的拍摄门宽分别设置为200ns和20ns。
所属类别：	发明专利