一种喷油嘴雾化观测实验装置
技术领域
本发明属于喷油器性能参数测量技术领域，具体涉及一种喷油嘴雾化观测实验装置。
背景技术
在各种工业系统及汽车工业中，内燃机喷油器较为常见，喷油器上设置有喷油嘴，喷油器收到汽车中的喷油脉冲信号，会精确地控制燃油喷射量。喷油器是一种加工精度非常高地精密器件。目前，喷油器喷射的油束雾化形状、喷射角度、喷油距离的检测，一直采用人工观察再对喷油器喷射角度进行检测，这种停留在人工经验观察的方式，很难满足目前发动机对喷油器日益提高的喷射精准性的要求。而且目前市场上无专门的设备对发动机喷油器的喷射角度进行检测，利用人工经验观察的方式进行的检测，误差较大，精度较低。
发明内容
本发明提供一种喷油嘴雾化观测实验装置，是汽车喷油嘴的雾化实验装置，结构简单，操作方便，可对箱体内部进行抽真空处理，研究负压情况下无空气阻力时喷油的油束形状、喷射角度、喷油距离，以及清楚的观察喷油嘴喷油开始与结束是否利落、无滴漏和二次喷射等异常现象。
为达到上述目的，本发明的技术方案如下：
本发明的喷油嘴雾化观测实验装置，包括箱体、喷油嘴支撑架、喷油嘴、真空泵、高速拍摄装置、喷雾液管、补光机构，所述的箱体为矩形箱体，箱体的前面板的中部设有门，所述的门上设有透明的观察窗；所述的高速拍摄装置设于箱体的正前方，对准观察窗；
所述的真空泵设于箱体的下方，箱体后板的右下部设有抽真空口，所述的抽真空口通过气管与真空泵连接；
所述的喷油嘴支撑架包括支架、支架台、固定架，所述的支架设有两组，两组支架沿箱体左右方向间隔设于箱体内底板的中部；所述的支架台的两端分别与支架顶端的内侧面固定连接，支架台的中间设有通孔Ⅰ，所述的通孔Ⅰ的直径大于喷油嘴的下管段的直径，小于喷油嘴的中管段的直径；所述的固定架设于支架台上；所述的喷油嘴竖直设于支架台上，上部由固定架固定，喷口竖直向下设置，经通孔Ⅰ伸入支架台之下；所述的喷雾液管的一端与喷油嘴连接，另一端穿出箱体之外与喷油嘴综合流量测量仪连接；所述的补光机构设于箱体内，补充拍摄所需光照。
上述气管和喷雾液管穿出箱体的位置通过焊接密封或者通过设置密封法兰进行密封。
进一步，所述的固定架包括螺杆、压板、螺母，所述的螺杆设有两根，两根螺杆间隔竖直设于支架台上的中部，位于通孔Ⅰ两旁；所述的压板水平设于螺杆上，压板的上下端面均通过螺母进行固定；压板的中部设有通孔Ⅱ，所述的通孔Ⅱ的直径大于喷油嘴的上管段的直径，小于喷油嘴的中管段的直径，喷油嘴的上管段经通孔Ⅱ伸出压板之上。
进一步，还包括垫片，所述的垫片设于支架台上，垫片的中部设有通孔Ⅲ，所述的下管段的直径小于通孔Ⅲ的直径，所述的中管段的直径大于通孔Ⅲ的直径，下管段依次经通孔Ⅲ、通孔Ⅰ伸入支架台之下。
进一步，所述的支架由两块支撑板和一块面板组成，所述的支撑板和面板均竖直设置，两块支撑板分别与面板的两侧边固定连接，两组支架的面板相对设置并且相互平行。
进一步，还包括标尺，所述的标尺的上端与支架台后侧边沿的中部固定连接，标尺竖直向下延伸。所述的标尺用于测量喷油嘴喷雾的长度，由高速拍摄装置进行实时拍摄记录。
进一步，所述的箱体底部的四个角设有支撑脚。
进一步，所述的门包括门板和门框，所述的门框前端面边沿上设有一圈密封圈。
进一步，所述的观察窗设于门板上，或者门板整体由透明材料制成。
进一步，所述的高速拍摄装置包括高速相机、云台、伸缩杆、三脚架，所述的三脚架设于箱体的正前方，位于箱体的中线上，所述的伸缩杆竖直设于三脚架上，所述的云台设于伸缩杆的上端，所述的高速相机设于云台上，对准观察窗。
进一步，还包括供喷雾液管，所述的喷油嘴与供喷雾液管的上端连接，下端竖直向下延伸后向后水平弯折，并从箱体后侧面穿出。
进一步，所述的补光机构包括照明控制开关、竖直灯条、环状灯条；所述的环状灯条设于箱体内顶部的中间，环状灯条下方设有柔光板；所述的竖直灯条设于箱体内侧四个角上，竖直灯条从底板一直延伸至柔光板处；所述的照明控制开关设于箱体前侧面上，控制竖直灯条、环状灯条的开启和关闭。
本发明的工作过程如下：
利用工具显微镜测量喷油器的直径，将喷油嘴安装在固定架上，通过供喷雾液管与外界供油设备喷油嘴综合流量测试仪连接；通过照明控制器调节箱体内亮度，将门板合上，检查气密性，并检查真空装置气密性；调节好高速相机的高度和距离，打开真空泵将箱体内部抽真空；设定燃油喷射参数和高速摄影仪控制参数，启动供油设备，喷油嘴进行喷射，高速相机进行拍摄；高速摄像机采集到标准时刻喷雾图像后，经过图像预处理，包括不均匀校正，增强对比度等，再采用最大类间方差法实现图像二值化，确定喷雾边缘，最后利用图像处理处理软件实现GDI喷雾角度和贯穿距离数值大小的自动测量。
本发明的有益效果为：
本发明的采用高速相机，将喷油情况拍摄下来，能够直观的看出油束状态和喷油距离，并且可以直接测量喷射角度，伸缩杆可以调节高速相机的位置，使得拍摄效果更佳；
本发明的喷油嘴支架，采用垫片卡住喷油嘴，可根据不同直径的喷油嘴换用相应的垫片，提高实验平台的兼容性；
本发明的门上设有密封圈，能够提高密封效果；门板上设有观察窗或者门板整体采用透明材料制成，使得拍摄可以顺利进行；
本发明的补光机构，包括了竖直的灯条和环状灯条，灯管均作柔光处理，防止高速相机拍摄时因为过度曝光而达不到理想效果；照明控制开关可对灯管进行亮度调节，以达到具体实验要求；
本发明是汽车喷油嘴的雾化观测实验装置，结构简单，操作方便，解决了现有技术中利用人工经验观察的方式进行的检测，误差大、精度低的问题；本发明可对箱体内部进行抽真空处理，研究负压情况下无空气阻力时喷油的油束雾化形状、喷射角度、喷油距离，以及清楚的观察喷油嘴喷油开始与结束是否利落、无滴漏和二次喷射等异常现象。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是本发明的箱体的结构示意图；
图3是本发明的箱体的俯视示意图；
图4是本发明喷油嘴支撑架的结构示意图；
图5是本发明固定架的结构示意图；
图6是本发明喷油嘴的结构示意图；
图中各序号和名称如下：
1-箱体；2-喷油嘴；3-门；4-支架；5-支架台；6-真空泵；7-固定架；8-螺杆；9-压板；10-垫片；11-螺母；12-标尺；13-门板；14-门框；15-密封圈；16-高速相机；17-伸缩杆；18-三脚架；19-供喷雾液管；20-照明控制器；21-支撑脚；22-抽真空口；23-柔光板；24-气管；25-上管段；26-中管段；27-下管段；28-云台。
41-支撑板；42-面板。
具体实施方式
下面结合附图通过具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
如图1-3所示，本发明的喷油嘴雾化观测实验装置，包括箱体1、喷油嘴支撑架、喷油嘴2、真空泵6、高速拍摄装置、喷雾液管19、补光机构，所述的箱体1为矩形箱体，箱体1的前面板的中部设有门3，所述的门3上设有透明的观察窗；所述的高速拍摄装置设于箱体1的正前方，对准观察窗；
所述的真空泵6设于箱体1的下方，箱体1后板的右下部设有抽真空口22，所述的抽真空口22通过气管24与真空泵6连接；
所述的喷油嘴支撑架包括支架4、支架台5、固定架，所述的支架4设有两组，两组支架4沿箱体1左右方向间隔设于箱体1内底板的中部；所述的支架台5的两端分别与支架4顶端的内侧面固定连接，支架台5的中间设有通孔Ⅰ，所述的通孔Ⅰ的直径大于喷油嘴2的下管段27的直径，小于喷油嘴2的中管段26的直径；所述的固定架7设于支架台5上；所述的喷油嘴2竖直设于支架台5上，上部由固定架7固定，喷口竖直向下设置，经通孔Ⅰ伸入支架台5之下；所述的喷雾液管19的一端与喷油嘴2连接，另一端穿出箱体1之外与喷油嘴综合流量测量仪连接；所述的补光机构设于箱体1内，提供拍摄所需光照。
所述的固定架7包括螺杆8、压板9、螺母11，所述的螺杆8设有两根，两根螺杆8竖直设于支架台5上的中部，位于通孔Ⅰ两旁；所述的压板9水平设于螺杆8上，压板9的上下端面均通过螺母11进行固定，压板9的中部设有通孔Ⅱ，所述的通孔Ⅱ的直径大于喷油嘴2的上管段25的直径，小于喷油嘴2的中管段26的直径，喷油嘴2的上管段25经通孔Ⅱ伸出压板9之上。
还包括垫片10，所述的垫片10设于支架台5上，垫片10的中部设有通孔Ⅲ，所述的下管段27的直径小于通孔Ⅲ的直径，所述的中管段26的直径大于通孔Ⅲ的直径，下管段27依次经通孔Ⅲ、通孔Ⅰ伸入支架台5之下。
所述的支架4由两块支撑板41和一块面板42组成，所述的支撑板41和面板42均竖直设置，两块支撑板41分别与面板42的两侧边固定连接，两组支架4的面板相对设置并且相互平行。
还包括标尺12，所述的标尺12的上端与支架台5后侧边沿的中部固定连接，标尺8竖直向下延伸。
所述的箱体1底部的四个角设有支撑脚21。
所述的门3包括门板13和门框14，所述的门框14前端面边沿上设有一圈密封圈15。
所述的观察窗设于门板13上，或者门板13整体由透明材料制成。
所述的高速拍摄装置包括高速相机16、云台28、伸缩杆17、三脚架18，所述的三脚架18设于箱体1的正前方，位于箱体1的中线上，所述的伸缩杆17竖直设于三脚架18上，所述的云台28设于伸缩杆17的上端，所述的高速相机16设于云台28上，对准观察窗。
还包括供喷雾液管19，所述的喷油嘴2与供喷雾液管19的上端连接，下端竖直向下延伸后向后水平弯折，并从箱体1后侧面穿出。
所述的补光机构包括照明控制开关20、竖直灯条、环状灯条；所述的环状灯条设于箱体1内顶部的中间，环状灯条下方设有柔光板23；所述的竖直灯条设于箱体1内侧四个角上，竖直灯条从底板一直延伸至柔光板23处；所述的照明控制开关20设于箱体1前侧面上，控制竖直灯条、环状灯条的开启和关闭。
本发明的工作过程如下：
利用工具显微镜测量喷油器的直径，将喷油嘴2安装在固定架上，通过供喷雾液管19与喷油嘴综合流量测量仪连接；通过照明控制器20调节箱体1内亮度，将门板13合上，检查气密性，并检查真空装置气密性；调节好高速相机16的高度和距离，打开真空泵9将箱体1内部抽真空；设定燃油喷射参数和高速相机16控制参数，启动供油设备，喷油嘴2进行喷射，高速相机16进行拍摄；高速摄像机采集到标准时刻喷雾图像后，经过图像预处理，包括不均匀校正，增强对比度等，再采用最大类间方差法实现图像二值化，确定喷雾边缘，最后利用图像处理处理软件实现GDI喷雾角度和贯穿距离数值大小的自动测量。
