一种大型柴油机缸内流场可视化缸盖及方法技术

本发明专利技术公开了一种大型柴油机缸内流场可视化缸盖及方法，气缸盖具有一环形内缘；该环形内缘的周壁上径向对称开设有多对贯穿孔，并在其中一个贯穿孔内安装有一激光光源，激光光源用于采集燃油喷射过程中缸内流场的信息，在与激光光源相对侧的贯穿孔内安装CCD图像传感器，CCD图像传感器用于接收由激光光源发送过来的缸内流场的信息，并将该信息传递给外部CCD图像处理装置进行处理；激光光源放置的对立面，可任意选择一个、两个(或者更多)不同角度的贯穿孔放置CCD图像传感器，这样可以从多个角度观察到缸内流场的情况，提高分析的准确性。对于其他暂时不使用的贯穿孔，用金属封堵部件进行密封、填充，以防对燃油燃烧造成影响。

【技术实现步骤摘要】
一种大型柴油机缸内流场可视化缸盖及方法
本专利技术涉及柴油机缸内流场的观测，尤其涉及一种大型柴油机缸内流场可视化缸盖及方法。
技术介绍
近几年来，柴油机以其动力大、效率高而得到了广泛的应用，尤其是在航海船只领域，为人类社会的发展，航海事业的进步做出了巨大的贡献。柴油机在工作过程中，实际上是燃油在燃烧室进行喷雾扩散燃烧，进而产生动力。燃油的雾化过程不仅取决于喷孔外气体和油束的相互作用，更取决于缸内流场的情况以及喷孔内燃油的流动状态。燃油在雾化燃烧过程中，由于受到多方面因素的影响，具有多变性和多维性，雾化效果对燃油的效率有重要的影响，而缸内流场的状态是影响雾化效果的重要因素。因此对柴油机缸内流场可视化进行研究是很有必要的。目前，对于柴油机缸内流场的可视化研究方法主要是利用激光的相关技术手段实现。对于柴油机实验平台，通常是对光学发动机进行改造或者是使用定容燃烧弹，结合光路系统和数据采集及控制系统进行实验，对于光学发动机的改造通常是在机体和缸盖之间增加一个加长机体和加长活塞，在加长活塞上部设计了一个尽可能大的透明窗口，以便观察燃油的喷雾、混合、着火及燃烧过程，这中改造方法对于大型柴油机显然是不易实现的。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种大型柴油机缸内流场可视化缸盖及方法。本专利技术能够在不对柴油机本身结构产生影响外，尽可能方便实现可视化系统的安装与测试，从而能够了解柴油机缸内的流场分布情况，提高柴油机的效率。本专利技术通过下述技术方案实现：一种大型柴油机缸内流场可视化缸盖，包括气缸盖本体，气缸盖本体包括气缸盖1，气缸盖1具有一环形内缘2；该环形内缘2的周壁上径向对称开设有多对贯穿孔3，并在其中一个贯穿孔3内安装有一激光光源，激光光源用于采集燃油喷射过程中缸内流场的信息，在与激光光源相对侧的贯穿孔3内安装CCD图像传感器，CCD图像传感器用于接收由激光光源发送过来的缸内流场的信息，并将该信息传递给外部CCD图像处理装置进行处理；将未安装激光光源及CCD图像采集装置的贯穿孔3，用封堵部件进行密封。贯穿孔3为六对；其中，每一对贯穿孔3的轴心均在用一条轴线上。每一对贯穿孔3的倾斜的角度相同；各彼此相邻的两个贯穿孔3之间的倾斜角度不相同。六对贯穿孔3中，有五对贯穿孔3的轴线相平行，另一对贯穿孔3的轴线垂直与该五对贯穿孔3的轴线。按照实际工况，根据燃油喷射方向与角度，选择具体所采用的贯穿孔3来放置激光光源，以便能够全面的采集到燃油喷油过程中流场的信息；同时，CCD图像传感器用于接收由激光光源发送过来的缸内流场的信息，并将该信息传递给外部CCD图像处理装置进行分析、处理；处理后的信息通过显示屏即可观察到气缸内部燃油喷油过程中流场的信息。本专利技术相对于现有技术，具有如下的优点及效果：本专利技术所采用的技术手段与传统手段所针对的对象不同。在传统技术中，主要是针对小型车用柴油机所做的可视化装置，而针对大型船用柴油机的可视化装置还很少。传统的手段是对发动机进行光路系统的改造，通常改造为定容室的形式，对活塞、气缸套等进行加长，因此对发动机的改造程度较大。而本专利技术所针对的对象是大型柴油机，对发动机进行大的改动是不符合工程实际的。本专利技术主要是对气缸盖进行加工处理。在气缸盖环形内缘的周壁上径向对称开设有多对贯穿孔，每一对贯穿孔的轴心均在用一条轴线上，每一对贯穿孔的倾斜的角度相同；但是各彼此相邻的两个贯穿孔之间的倾斜角度不相同。这样的设计有利于根据实际工况选择合适的贯穿孔放置激光光源以及CCD图像传感器，使光束能够覆盖尽可能大的流场面积。本专利技术激光光源放置的对立面，可任意选择一个、两个(或者更多)不同角度的贯穿孔放置CCD图像传感器，这样可以从多个角度观察到缸内流场的情况，提高分析的准确性。对于其他暂时不使用的贯穿孔，可以用金属的封堵部件进行密封、填充，以防对燃油燃烧造成影响。本专利技术对于柴油机缸内流场的观察采用激光技术手段。激光由于具有聚集度高、空间分辨率高、测量范围大、灵敏度高等特点，因此用作对缸内流场的观测准确有效。附图说明图1为本专利技术大型柴油机缸内流场可视化缸盖结构示意图。图2为本专利技术大型柴油机缸内流场可视化缸盖，贯穿孔剖视图。图3为激光光源、CCD图像传感器和CCD图像处理装置电连接示意图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步具体详细描述。实施例如图1至3所示。本专利技术一种大型柴油机缸内流场可视化缸盖，包括气缸盖本体，气缸盖本体包括气缸盖1，气缸盖1具有一环形内缘2；该环形内缘2的周壁上径向对称开设有多对贯穿孔3，并在其中一个贯穿孔3内安装有一激光光源，激光光源用于采集燃油喷射过程中缸内流场的信息，在与激光光源相对侧的贯穿孔3内安装CCD图像传感器，CCD图像传感器用于接收由激光光源发送过来的缸内流场的信息，并将该信息传递给外部CCD图像处理装置进行处理；将未安装激光光源及CCD图像采集装置的贯穿孔3，用封堵部件进行密封。所述贯穿孔3为六对；其中，每一对贯穿孔3的轴心均在用一条轴线上。每一对贯穿孔3的倾斜的角度相同。但是各彼此相邻的两个贯穿孔3之间的倾斜角度不相同。本实施例所示的六对贯穿孔3中，有五对贯穿孔3的轴线相平行，另一对贯穿孔3的轴线垂直与该五对贯穿孔3的轴线。实际使用中，贯穿孔3的开设数量、位置可根据气缸盖1的直径和实际观测要求确定。实际使用中，贯穿孔3的倾斜角度根据燃油喷嘴的方式进行开设，以便对于不同角度的燃油喷射情况都能找到合适的位置放置激光光源，扩大对缸内流场的观察空间。按照实际工况，根据燃油喷射方向与角度，选择具体所采用的贯穿孔3来放置激光光源，以便能够全面的采集到燃油喷油过程中流场的信息；同时，CCD图像传感器用于接收由激光光源发送过来的缸内流场的信息，并将该信息传递给外部CCD图像处理装置进行分析、处理；处理后的信息通过显示屏即可观察到气缸内部燃油喷油过程中流场的信息。如上所述，便可较好地实现本专利技术。本专利技术的实施方式并不受上述实施例的限制，其他任何未背离本专利技术的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大型柴油机缸内流场可视化缸盖，包括气缸盖本体，其特征在于：气缸盖本体包括气缸盖(1)，气缸盖(1)具有一环形内缘(2)；该环形内缘(2)的周壁上径向对称开设有多对贯穿孔(3)，并在其中一个贯穿孔(3)内安装有一激光光源，激光光源用于采集燃油喷射过程中缸内流场的信息，在与激光光源相对侧的贯穿孔(3)内安装CCD图像传感器，CCD图像传感器用于接收由激光光源发送过来的缸内流场的信息，并将该信息传递给外部CCD图像处理装置进行处理；将未安装激光光源及CCD图像采集装置的贯穿孔(3)，用封堵部件进行密封。

【技术特征摘要】
1.一种大型柴油机缸内流场可视化缸盖，包括气缸盖本体，气缸盖本体包括气缸盖(1)，其特征在于：气缸盖(1)具有一环形内缘(2)；该环形内缘(2)的周壁上径向对称开设有多对贯穿孔(3)，并在其中一个贯穿孔(3)内安装有一激光光源，激光光源用于采集燃油喷射过程中缸内流场的信息，在与激光光源相对侧的贯穿孔(3)内安装CCD图像传感器，CCD图像传感器用于接收由激光光源发送过来的缸内流场的信息，并将该信息传递给外部CCD图像处理装置进行处理；将未安装激光光源及CCD图像采集装置的贯穿孔(3)，用封堵部件进行密封。2.根据权利要求1所述的大型柴油机缸内流场可视化缸盖，其特征在于：贯穿孔(3)为六对；其中，每一对贯穿孔(3)的轴心均在同一条轴线上。3.根据权利要求2所述的大型柴油机缸内流场可视化缸盖，其特征在于：每一对贯穿孔(3)的倾斜的角度相...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢小鹏，黄恒，刘鑫，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44