高速纹影摄影技术揭示柴油机燃烧秘密

"本文主要探讨了纹影技术在直喷式柴油机燃烧过程研究中的应用，作者设计并建立了高速纹影摄影光路系统，通过该系统拍摄和分析了柴油机内部的喷雾和燃烧过程，证明纹影技术是研究内燃机空气运动和燃烧过程的有效工具。文章详细介绍了试验中使用的单缸柴油机结构改造和纹影光路设计。" 纹影技术，也称为Schlieren Processes，是一种用于检测透明介质中密度差异的方法，常用于气体流动、热对流和爆炸现象的研究。在六十年代末，这项技术开始应用于内燃机研究，尤其是直喷式柴油机，使得研究人员能够直接观察和分析缸内空气运动、燃油喷射、混合和燃烧火焰的传播。然而，由于需要光束穿透燃烧室，所以在实际发动机上应用纹影技术存在挑战，通常是通过简化设计的燃烧弹进行模拟研究。 近年来，随着技术的发展，纹影技术开始被应用于经过改装的实际发动机燃烧研究。作者对一台单缸直喷式柴油机进行了改造，包括延长缸套和活塞，并安装石英玻璃窗，以及在缸头底部镀制平面反射镜，以保持进气和燃油喷射状态与原机一致，从而可以在运行过程中进行纹影摄影。 试验中使用的纹影光路系统由两块球面反射镜构成，代替了通常使用的弗朗霍夫纹影远镜。这一改变考虑到大型制版透镜的制作复杂和成本高昂，而球面反射镜可以满足所需的通光口径。这种设计不仅简化了设备，还降低了成本。 通过使用高速纹影摄影，作者能够捕捉到柴油机工作过程中的关键瞬间，如燃油喷雾的形态和燃烧过程的动态变化。分析这些纹影照片，可以深入了解燃烧效率、混合气形成和排放特性等关键性能指标。这些研究结果对于优化柴油机设计、提高燃烧效率、减少排放污染具有重要的理论和实践价值。 纹影技术的应用为直喷式柴油机的燃烧过程提供了直观且详尽的观测手段，有助于推动内燃机技术的进步和发展。通过不断的技术创新和实验改进，纹影技术有望在未来发挥更大的作用，为汽车工业和其他领域提供更高效、环保的动力解决方案。