Метод контроля качества распыливания топлива с использованием скоростной видеосъемки

• Автор: Маецкий, Александр Владимирович
• Шифр специальности: 05.11.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Барнаул
• Количество страниц: 154 с. : ил.

Содержание

Введение
Глава 1. Современное состояние проблемы контроля качества рас-пыливания топлива дизельной форсункой
1.1 Приборы и методы контроля качества распыливания топлива
1.1.1 Расчетные методы исследования
1.1.2 Расчетно-экспериментальные методы и примеры экспериментальных установок
1.2 Оптические методы контроля качества распыливания топлива. Патентный обзор методов и средств контроля распыливания топлива
1.3 Задачи и методы обработки изображений топливных струй
1.4 Выводы по главе. Выбор и обоснование направления диссертационных исследований
Глава 2. Теоретические основы совершенствуемого оптического метода контроля качества распыливания топлива
2.1 Гипотеза определения качества распыливания топлива по изображению топливной струи
2.2 Коррекция динамического изменения яркостей кадров видео
2.2.1 Постановка задачи. Линейный алгоритм решения
2.2.2 Архитектура искусственной нейронной сети
2.2.3 Математическое и вербальное описание искусственной нейронной сети
2.3 Методика расчета скорости тепловыделения двигателя
2.4 Выводы по главе
Глава 3. Реализация средства контроля качества распыливания топлива на основе усовершенствованного метода
3.1 Требования к системе, обоснование выбора видеокамеры
3.2 Описание экспериментальной установки

3.3 Описание программного обеспечения по «раскадровке» видеоизображений топливных струй
3.4 Описание программного обеспечения по обработке и анализу изображений топливных струй
3.5 Выводы по главе
Глава 4. Апробация средства контроля качества распыливания топлива
4.1 Методика проведения эксперимента и расчетов
4.2 Результаты экспериментальных исследований с использованием средства контроля качества распыливания
4.3 Корреляция результатов экспериментов контроля качества распыливания с результатами экспериментов контроля скорости тепловыделения
4.4 Выводы по главе
Заключение
Список сокращений и условных обозначений
Список литературы
Список иллюстративного материала
Приложение А - Основные характеристики скоростной видеокамеры
Приложение Б - Краткая схема структуры основного программного обеспечения

Введение
Актуальность темы исследования. Важным элементом совокупности процессов, протекающих в дизельном двигателе, является процесс распыливания топлива распылителем форсунки. Распылитель форсунки - узел форсунки, посредством которого осуществляется распыливание и распределение топлива в камере сгорания дизеля [14]. Распыливание топлива - процесс, в котором происходит разрушение межмолекулярных связей в жидком топливе и распределение капель и паров топлива по объему камеры сгорания под воздействием аэродинамического сопротивления молекул воздуха [59]. Именно от качества этого процесса зависит последующее сгорание рабочей смеси и, следовательно, выходные характеристики двигателя: экономичность, экологичность, мощность и другие.
Исследования процесса распыливания топлива в условиях камер сгорания и в атмосферных условиях приводятся в работах Астахова И.В., Витмана Л.А., Ку-тового В.А., Лышевского A.C., Разлейцева В.Н., Трусова В.И., Шароглазова Б.А. и других. В настоящее время ведущими организациями в России, занимающимися изучением распыливания топлива дизельной форсункой, являются MIT У им.
Н.Э. Баумана, МАДИ и другие.
Согласно ГОСТ 10579-88 [13], при визуальном наблюдении качественно распыливаемое топливо должно быть туманообразным, без сплошных струек и легко различимых местных сгущений. Качество распыливания определяют мелкостью, однородностью распыливания, равномерностью распределения капель топлива в объеме.
Непрерывное повышение требований к двигателям внутреннего сгорания по топливной экономичности и снижению токсичности отработавших газов, наряду с сохранением мощности и уменьшением размеров и массы двигателя, вынуждает предприятия в числе прочего разрабатывать и внедрять новые и совершенствовать имеющиеся способы топливоподачи. Но для проверки эффективности предложенных мер необходимы современные средства контроля быстропро-

деорегистрадии струи топлива). Оптические методы позволяют применять малое по сравнению с периодом развития потока время измерения [74, с. 17-18];
- оптические методы обеспечивают высокие помехоустойчивость и надежность аппаратуры за счет электронейтральности носителя информации (фотона);
- оптические методы дают возможность контролировать все пространство, в котором протекает процесс (26, 35].
Рассмотрим патентный обзор измерительных средств и экспериментальных установок, в том числе работающих на основе оптических методов. Часть из них была рассмотрена в § 1.1.2 (рисунки 1.2 и 1.3).
В [50] представлено лазерное устройство контроля качества распыливания жидкости форсунками (рисунок 1.11):
Устройство содержит три лазера, первый из которых 1 генерирует в зеленой области, второй 2 — в красной и третий 3 — в синей, с пучком каждого из лазеров оптически связаны формирователи плоских потоков излучения 4, 5 и 6; цветную телекамеру 7; устройство сопряжения 8, формирующее в ЭВМ 9 три
Рисунок 1.11— Схема лазерного устройства контроля качества распыливания жидкости форсунками