[实用新型]一种基于光学发动机的同步光学测试系统

说明书

一种基于光学发动机的同步光学测试系统属内燃机光学测试技术领域，本实用新型中信号发生系统中安装在光学可视化发动机曲轴上的光电编码器(角标仪)经过信号分配器分别连接到信号控制器和燃烧分析仪；信号发生系统经过信号线与信号滤波系统连接；信号滤波系统经过信号线与控制器系统连接；控制器系统经过信号线与执行器系统连接；本实用新型不仅有效提高气门动作与发动机相位的精确匹配和灵活控制，而且能提高光学测试手段的采集图像的精度，解决了以往由于发动机转速的波动所导致的液压可变气门正时机构的气门动作与发动机相位不匹配，和使用光学测试手段时图像捕获的数据与发动机运转相位无法精准对应的问题。

技术领域

本实用新型属于内燃机光学测试技术领域，具体涉及一种基于光学发动机的同步光学测试系统，特别是在光学发动机上实现精确灵活的进排气门开闭策略，以及准确捕捉缸内火焰发展过程及中间反应物的图像。

背景技术

随着日益严格的燃油耗及排放法规，如何提高内燃机的燃烧效率及控制污染物的排放，成为当今内燃机研究领域的热点与难点。对于内燃机领域的研究不能仅局限于表观参数的优化，许多新型的燃烧模式已经逐步被提出，由此便涉及到灵活多变的进排气策略，并需要对内燃机缸内的油气混合过程、燃烧反应及污染物生成机理有更加直观的理解，从而进一步提升和优化内燃机的性能，因此需要光学发动机配备可以精确控制且灵活多变的进排气门开闭策略，对研究新型的燃烧模式拥有更加的适应性，并且光学可视化发动机结合各种光学测试手段，对缸内的油气混合过程、燃烧过程及排放物的生成进行全面且深入的探索。

现今所提出的新型燃烧模式，对如何灵活组织发动机进排气过程及控制燃烧过程提出了很高的要求。为了实现新型燃烧模式和内部废气再循环，需要发动机具备对进排气参数及喷油参数灵活可调的能力。而光学可视化发动机是在试验阶段进行基础研究所需的重要设备，可以从根本上研究发动机缸内温度场和物质浓度场的时空分布，就要利用比如直接拍摄自发光火焰法、激光诱导荧光法(LIF)、激光诱导炽光法(LII)等这些非侵入式的光学测试手段，实现发动机缸内物理变化或化学反应发展过程的基础研究。将进排气参数及喷油参数灵活可调的能力结合到光学发动机中，便于在实验研究工作中探究新型燃烧模式中的最佳实现方案。

但现今光学发动机上基本都配备了利用凸轮轴驱动的传统配气机构，配气正时不仅不能灵活多变，无法实现新型燃烧模式所要求的进排气门动作时刻，而且也不能随着发动机的转速灵活调整，达到最佳的进气效率。同时对于现阶段应用在光学发动机上的光学测试手段，在利用CMOS或CCD相机对缸内的火焰图像及物质浓度场的时空分布进行捕捉时，所选用的拍摄频率都是基于相机所设置的内部固定时钟，但是发动机的转速不是完全恒定的，而是有较大波动的，这样导致所捕捉到的图像信息无法准确跟踪到发动机每一度的曲轴转角，导致所获得的图像信息无法精确对应到所需要的曲轴转角位置，这样的光学试验结果的可信度大大降低。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种基于光学发动机的同步光学测试系统，利用信号控制器在接收到每个发动机循环电子控制单元发出的单个脉冲信号时，便对光电编码器(角标仪)传来的曲轴转角信息进行计数，当计数器中所记的数达到所设定的阀值时，信号控制器对外发出脉冲信号，用来驱动液压可变气门机构中的进气门和排气门以及触发相机并使相机跟随我们设定的拍摄频率进行图像捕捉。解决现有可变气门正时技术(VVT)的气门动作无法灵活可调并精确跟随发动机转速的变化，和光学测试手段中相机的拍摄频率无法精确跟踪发动机曲轴转角以满足实际试验的准确性需要的问题。