燃燒光學(xué)可視化技術(shù)在內(nèi)燃機(jī)測(cè)試中的應(yīng)用研究*

尚 勇 何 旭 劉福水 王建昕

（1-清華大學(xué)汽車安全與節(jié)能國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室北京100084 2-北京理工大學(xué)機(jī)械與車輛學(xué)院）

·研究·開發(fā)·

燃燒光學(xué)可視化技術(shù)在內(nèi)燃機(jī)測(cè)試中的應(yīng)用研究*

尚 勇1何 旭2劉福水2王建昕1

（1-清華大學(xué)汽車安全與節(jié)能國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室北京100084 2-北京理工大學(xué)機(jī)械與車輛學(xué)院）

通常內(nèi)燃機(jī)的基礎(chǔ)研究采用試驗(yàn)、仿真和理論計(jì)算相結(jié)合的方法進(jìn)行。近年來，隨著燃燒光學(xué)可視化技術(shù)的日益發(fā)展，通過燃燒可視化測(cè)試，可對(duì)內(nèi)燃機(jī)的噴霧、霧化、混合、點(diǎn)火、燃燒及排放機(jī)理進(jìn)行深入探索，并對(duì)指導(dǎo)內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì)和仿真計(jì)算模型提供有力的數(shù)據(jù)支持。重點(diǎn)介紹了LIF和LII測(cè)試方法在內(nèi)燃機(jī)基礎(chǔ)測(cè)試裝置上的應(yīng)用，結(jié)合在定容燃燒彈上的光學(xué)測(cè)試，系統(tǒng)闡述了燃燒光學(xué)可視化技術(shù)在內(nèi)燃機(jī)基礎(chǔ)研究中的必要性和有效性，并對(duì)燃燒光學(xué)可視化技術(shù)未來的應(yīng)用前景進(jìn)行了展望。

燃燒光學(xué)可視化內(nèi)燃機(jī)測(cè)試

引言

在發(fā)動(dòng)機(jī)研究工作中，如要獲得有應(yīng)用前景的實(shí)用技術(shù)，必須深入基礎(chǔ)理論研究和進(jìn)行創(chuàng)新性探索，加深對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)和理解，這一切都依賴于整個(gè)工作過程的實(shí)時(shí)觀測(cè)與診斷。相比試驗(yàn)、仿真和理論計(jì)算等研究方法，光學(xué)可視化技術(shù)具有不干擾被測(cè)對(duì)象、測(cè)試精度高、時(shí)間響應(yīng)快、結(jié)果直觀形象等特點(diǎn)，尤其是近年來隨著以激光和CCD技術(shù)為代表的現(xiàn)代光學(xué)的發(fā)展，可視化技術(shù)已成為發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試的重要手段。目前，歐洲、美國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家越來越系統(tǒng)地開展缸內(nèi)可視化研究，從原來的單點(diǎn)探測(cè)逐步發(fā)展為以激光測(cè)試技術(shù)為代表的二維激光片光診斷。我國(guó)近年來在缸內(nèi)可視化技術(shù)取得了很大進(jìn)展，但和國(guó)際水平相比還有較大差距，主要表現(xiàn)為測(cè)試裝置和激光測(cè)試技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用。

先進(jìn)的光學(xué)燃燒診斷實(shí)驗(yàn)中心應(yīng)配備燃燒器、燃燒彈、快速壓縮機(jī)、光學(xué)發(fā)動(dòng)機(jī)和內(nèi)窺鏡單缸機(jī)等5個(gè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，可進(jìn)行激光誘導(dǎo)熒光（LIF）、激光誘導(dǎo)熾光（LII）、PIV粒子圖像測(cè)速、高速攝影、LDV/PDA等多種光學(xué)測(cè)試，全面研究進(jìn)氣流動(dòng)、噴霧特性、混合氣形成與分布、火焰形態(tài)、燃燒溫度場(chǎng)以及各種燃燒中間組分和生成物，對(duì)探索燃燒機(jī)理、指導(dǎo)發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)具有重要意義。

1 燃燒光學(xué)可視化方法

1.1 LIF測(cè)試方法

LIF（Laser Induced Fluorescence）測(cè)試方法的基本原理是：物質(zhì)中分子受激光照射，從基態(tài)躍遷至高能態(tài)，但由于高能態(tài)不穩(wěn)定，分子由高能態(tài)通過輻射的方式釋放能量從而回到基態(tài)。與此同時(shí)，輻射伴有熒光發(fā)出，通過采集熒光強(qiáng)度可以得到濃度、溫度和組分等物理參數(shù)。LIF法的應(yīng)用主要有燃燒組分和溫度場(chǎng)測(cè)試、噴霧和混合氣形成測(cè)試、氣液兩相測(cè)試和噴霧粒徑測(cè)試等。

在燃燒組分和溫度場(chǎng)測(cè)試中，研究熱點(diǎn)集中在NO-LIF、OH-LIF測(cè)試以及雙譜線溫度測(cè)試[1]。荷蘭內(nèi)梅亨大學(xué)的K.Verbiezen于2007年在一臺(tái)重型柴油光學(xué)發(fā)動(dòng)機(jī)上進(jìn)行了NO-LIF定量測(cè)試，并通過數(shù)值模擬對(duì)激光束、熒光強(qiáng)度減弱以及壓力和溫度對(duì)熒光信號(hào)的影響進(jìn)行了修正[2]。瑞典倫德大學(xué)的B.Li于2013年在一臺(tái)HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)上采用光裂解LIF技術(shù)進(jìn)行了H2O2定量測(cè)試。試驗(yàn)中采用泵浦激光器發(fā)出266 nm激光測(cè)試H2O2，同時(shí)采用探針激光器發(fā)出283 nm激光測(cè)試OH[3]。天津大學(xué)的唐青龍于2015年在一臺(tái)雙燃料光學(xué)發(fā)動(dòng)機(jī)上進(jìn)行了甲醛和羥基的LIF同時(shí)測(cè)試，試驗(yàn)中采用泵浦染料激光器發(fā)出283 nm激光測(cè)試OH，同時(shí)采用Nd：YAG激光器發(fā)出355 nm激光測(cè)試甲醛[4]。德國(guó)埃爾蘭根-紐倫堡大學(xué)的J.Trost于2013年在一臺(tái)噴霧誘導(dǎo)的直噴點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)上采用雙譜線LIF法對(duì)氣體溫度進(jìn)行了定量測(cè)試，該方法對(duì)于直觀了解混合氣空間分布是否均勻非常重要[5]。

在噴霧和混合氣形成測(cè)試中，法國(guó)石油研究所的Jean-Francois Le Coz于2001年在一臺(tái)定容燃燒彈系統(tǒng)中開展了汽油直噴噴霧的混合氣濃度測(cè)試[6]。德國(guó)ESYTEC公司的Thomas Blotevogel于2004年在一臺(tái)單缸氫氣光學(xué)發(fā)動(dòng)機(jī)上采用平面激光誘導(dǎo)熒光法（PLIF）實(shí)現(xiàn)了混合氣形成測(cè)試[7]。國(guó)內(nèi)最早開展噴霧和混合氣形成測(cè)試的是天津大學(xué)的汪洋等[8-9]于1996年進(jìn)行了LIF法與傳統(tǒng)測(cè)試方法的對(duì)比以及在平面撞壁和曲面撞壁上的探索。清華大學(xué)的馬驍于2009年使用PLIF技術(shù)對(duì)缸內(nèi)直噴液化石油氣（LPG）混合氣分布進(jìn)行了定量研究[10]。該研究人員還于2010年建立了基于光學(xué)發(fā)動(dòng)機(jī)的缸內(nèi)平面激光誘導(dǎo)熒光法測(cè)試平臺(tái)，定量研究了直噴汽油機(jī)在不同噴射策略下的混合氣分布，并對(duì)示蹤劑的選擇和標(biāo)定方法進(jìn)行了系統(tǒng)論述[11]。

隨著LIF技術(shù)的發(fā)展，氣液兩相測(cè)試成為近年來的研究熱點(diǎn)。法國(guó)雷諾動(dòng)力公司的David Gervais于2002年在一臺(tái)DISI光學(xué)發(fā)動(dòng)機(jī)上對(duì)LIF和LIEF兩種激光測(cè)試方法進(jìn)行了比較，發(fā)現(xiàn)由于LIF數(shù)據(jù)受到高密度的液相信號(hào)干擾，影響了對(duì)氣相信號(hào)的測(cè)試，而LIEF數(shù)據(jù)卻不受影響[12]。德國(guó)博世公司的Philipp Rogler于2007年在定容燃燒彈試驗(yàn)平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)了GDI噴霧的LIEF氣液兩相噴霧的三維測(cè)試[13]。天津大學(xué)的孫田于2010年建立了定容燃燒彈中熒光強(qiáng)度和噴霧濃度間的定量標(biāo)定方法，得到了柴油噴霧氣、液相濃度量化數(shù)值，并對(duì)影響標(biāo)定的各因素開展了量化研究[14]。利用以上標(biāo)定方法，該研究人員于同年深入開展了噴油壓力、噴孔直徑、環(huán)境密度和環(huán)境溫度對(duì)噴霧特性影響的定量研究[15]。更進(jìn)一步地，該研究人員于2011年利用平面復(fù)合激光誘導(dǎo)熒光法（PLIEF）對(duì)BUMP燃燒室進(jìn)行了柴油噴霧的氣液兩相濃度測(cè)試，并對(duì)燃燒室形狀和二次撞壁距離對(duì)氣液兩相濃度分布的影響規(guī)律進(jìn)行了研究[16]。

結(jié)合Mie散射測(cè)試技術(shù)，形成了一種光學(xué)測(cè)試新技術(shù)：LSD測(cè)試技術(shù)，即LIF/Mie散射法。利用LIF技術(shù)得到的熒光強(qiáng)度與液滴體積（d3）相關(guān)，同理，Mie散射技術(shù)得到的散射光強(qiáng)與液滴表面積（d2）相關(guān)。將兩者相除便可以得到一個(gè)和光學(xué)系統(tǒng)參數(shù)k與液滴粒徑（d）的乘積，通過標(biāo)定得出k值便可以利用LSD法測(cè)試噴霧場(chǎng)的液滴分布及粒徑平均索特直徑SMD（D32）的大小，如公式1所示。西班牙瓦倫西亞的Jose V.Pastor于2009年對(duì)用于SMD測(cè)試中的LSD法提出了校正方法，發(fā)現(xiàn)該方法尤其適用于柴油的密集噴霧[17]。北京理工大學(xué)的劉海于2014年利用LSD技術(shù)，在定容燃燒彈上，研究了噴孔直徑、背景壓力和噴油壓力等因素對(duì)柴油噴霧宏觀幾何特性和噴霧場(chǎng)中液滴粒徑大小分布的影響[18]。

1.2 LII測(cè)試方法

LII（Laser Induced Incandescence）測(cè)試方法的基本原理是：碳煙粒子受激光照射，溫度迅速上升至4 000 K，同時(shí)發(fā)出黑體輻射，通過采集黑體輻射信號(hào)可以得到碳煙的體積分?jǐn)?shù)和粒徑大小等物理參數(shù)。

國(guó)外最早開展LII研究的是美國(guó)聯(lián)合技術(shù)研究中心的Eckbreth等[19]于1977年提出激光加熱粒子的設(shè)想。美國(guó)德克薩斯大學(xué)的Melton等[20]于1984年提出激光加熱粒子在碳煙體積分?jǐn)?shù)測(cè)試中的應(yīng)用前景。

清華大學(xué)的何旭等于2009年建立了一套LII二維測(cè)試系統(tǒng)，根據(jù)雙色測(cè)溫原理，在燃燒器平臺(tái)上對(duì)二維碳煙分布圖像進(jìn)行了標(biāo)定，獲得了定量碳煙體積分?jǐn)?shù)[21]。華中科技大學(xué)的陳亮等于2012年在定容燃燒彈平臺(tái)上通過LII測(cè)試技術(shù)，對(duì)柴油噴霧燃燒火焰及碳煙分布進(jìn)行了測(cè)試，并研究了在不同環(huán)境溫度、環(huán)境壓力和噴油壓力下，燃燒火焰和油氣混合特性對(duì)碳煙生成和分布的影響規(guī)律[22]。天津大學(xué)的唐青龍等于2015年建立了一套基于雙色法-LII法的柴油機(jī)缸內(nèi)碳煙測(cè)試系統(tǒng)，在光學(xué)發(fā)動(dòng)機(jī)上實(shí)現(xiàn)了多點(diǎn)標(biāo)定和全視場(chǎng)的碳煙體積分?jǐn)?shù)測(cè)量[23]。

LII技術(shù)近年來又得到了諸多研究方向上的拓展。北京理工大學(xué)的何旭等于2012年建立了LII測(cè)試的數(shù)學(xué)模型，通過該模型對(duì)入射激光波長(zhǎng)、激光能量密度和初始粒徑對(duì)碳煙粒子加熱過程的影響進(jìn)行了研究[24]。北京理工大學(xué)的李紅梅等于2013年通過對(duì)比碳煙粒徑的LII測(cè)試結(jié)果和探針快速采樣的電子顯微鏡測(cè)試結(jié)果，發(fā)現(xiàn)測(cè)試結(jié)果趨勢(shì)一致，僅在數(shù)值上略有差異，驗(yàn)證了LII測(cè)試技術(shù)的有效性[25]。北京理工大學(xué)的高永利等于2014年提出了確定最佳激光能量密度選擇在LII測(cè)試中的必要性，在燃燒器平臺(tái)上研究了不同激光能量密度對(duì)乙烯層流擴(kuò)散火焰中的碳煙主小球粒徑的影響，為進(jìn)一步測(cè)試碳煙主小球粒徑奠定了研究基礎(chǔ)[26]。美國(guó)桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的H.A.Michelsen于2015年在一篇綜述性文章中介紹了LII技術(shù)的基本原理和基于該技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用。文章中介紹了燃燒診斷和排放測(cè)試中應(yīng)用最為廣泛的脈沖激光激發(fā)的LII技術(shù)和最新用于碳黑測(cè)試的連續(xù)波激光LII技術(shù)。指出LII技術(shù)的研究方向包括：碳煙的體積和質(zhì)量分?jǐn)?shù)、主小球粒徑、總體粒徑以及顆粒組成和混合狀態(tài)。LII的應(yīng)用領(lǐng)域主要包括：火焰、內(nèi)燃機(jī)、廢氣、大氣環(huán)境、工程納米顆粒和懸浮液等[27]。

觀測(cè)方案對(duì)GPS-RTK系統(tǒng)的測(cè)量精度和可靠性具有一定的影響，主要影響因素包括歷元數(shù)、坐標(biāo)系統(tǒng)的選擇、觀測(cè)次數(shù)及基準(zhǔn)站位置等方面。

2 燃燒光學(xué)可視化技術(shù)的應(yīng)用

2.1 試驗(yàn)系統(tǒng)

發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)過程十分復(fù)雜，為實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單操作，通常采用定容燃燒彈（Constant Volume Combustion Vessel）來模擬活塞在上止點(diǎn)附近的發(fā)動(dòng)機(jī)噴霧和燃燒情況。定容燃燒彈為一個(gè)開有石英觀察窗口的高強(qiáng)度容器，如圖1所示。該定容燃燒彈由北京比特英泰動(dòng)力技術(shù)有限公司制造，在定容燃燒彈內(nèi)通過直接加熱或者點(diǎn)燃預(yù)混合氣，形成熱氛圍，模擬發(fā)動(dòng)機(jī)在上止點(diǎn)附近的高溫高壓狀態(tài)。定容燃燒彈結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，溫度壓力便于精確控制，且石英玻璃視窗上的油污、水蒸汽或碳煙易于清除，所以得到了廣泛的應(yīng)用。

圖1 定容燃燒彈

定容燃燒彈系統(tǒng)可進(jìn)行多種噴霧和燃燒測(cè)試，包括：1）密度場(chǎng)紋影測(cè)試，2）燃燒火焰形態(tài)高速攝影，3）噴霧粒徑LIF測(cè)試，4）混合氣濃度LIEF測(cè)試，5）碳煙濃度、粒徑LII測(cè)試，6）噴霧粒徑PDPA測(cè)試，7）噴霧形態(tài)激光Mie散射測(cè)試，8）噴霧速度場(chǎng)PIV測(cè)試。

2.2 應(yīng)用

在定容燃燒彈系統(tǒng)平臺(tái)上，分別采用LIEF、LSD和LII測(cè)試技術(shù)，進(jìn)行氣液兩相測(cè)試、噴霧粒徑和碳煙體積分布測(cè)試。

2.2.1 LIEF測(cè)試技術(shù)的應(yīng)用

圖2所示為L(zhǎng)IEF測(cè)試的定容燃燒彈試驗(yàn)系統(tǒng)圖。該測(cè)試系統(tǒng)包括定容燃燒彈系統(tǒng)、加熱及冷卻系統(tǒng)、進(jìn)排氣系統(tǒng)、供油系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、安防系統(tǒng)和激光設(shè)備等。

表1 LIEF試驗(yàn)工況表

通過LIEF測(cè)試系統(tǒng)拍攝得到氣相和液相圖像，如圖3所示。

通過氣液相的圖像處理，可以得到不同時(shí)空分布上的混合氣濃度數(shù)值，為評(píng)價(jià)發(fā)動(dòng)機(jī)油氣混合充分程度提供了數(shù)據(jù)支撐。

圖2 LIEF測(cè)試的定容燃燒彈試驗(yàn)系統(tǒng)示意圖

圖3 LIEF測(cè)試系統(tǒng)拍攝所得氣相和液相圖像

2.2.2 LSD測(cè)試技術(shù)的應(yīng)用

圖4為L(zhǎng)SD測(cè)試的定容燃燒彈試驗(yàn)系統(tǒng)示意圖。該測(cè)試系統(tǒng)包括定容燃燒彈系統(tǒng)、進(jìn)排氣系統(tǒng)、供油系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、Nd：YAG激光器和ICCD相機(jī)等。

試驗(yàn)工況如表2所示。

圖5為Mie散射和LIF測(cè)試圖像。

圖4 LSD測(cè)試的定容燃燒彈試驗(yàn)系統(tǒng)示意圖

圖5 Mie散射和LIF測(cè)試圖像

表2 LSD試驗(yàn)工況表

通過Mie散射和LIF的圖像處理，可以得到噴霧SMD分布圖像，根據(jù)SMD分布圖像可對(duì)噴霧SMD分布進(jìn)行不同時(shí)間下的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)處理，得到不同時(shí)刻的SMD統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，為噴霧孔徑在不同燃燒室中的匹配提供數(shù)據(jù)支撐。

2.2.3 LII測(cè)試技術(shù)的應(yīng)用

圖6所示為L(zhǎng)II測(cè)試的定容燃燒彈試驗(yàn)系統(tǒng)示意圖。該測(cè)試系統(tǒng)包括定容燃燒彈系統(tǒng)、進(jìn)排氣系統(tǒng)、供油系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、Nd：YAG激光器和ICCD相機(jī)等。

試驗(yàn)工況如表3所示。

分別采用LII測(cè)試技術(shù)和高速攝影技術(shù)對(duì)柴油著火圖像進(jìn)行拍攝，圖7為L(zhǎng)II測(cè)試圖像和高速攝影圖像。

圖6 LII測(cè)試系統(tǒng)圖

表3 LII試驗(yàn)工況表

通過LII測(cè)試，可以得到碳煙的粒徑信息，結(jié)合高速攝影的火焰圖像，可以得到不同空間分布下的碳煙分布，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)排放控制起到重要作用。

圖7 LII測(cè)試圖像和高速攝影圖像

3 結(jié)論

通過對(duì)激光誘導(dǎo)熒光（LIF）和激光誘導(dǎo)熾光（LII）的基本原理和研究狀況進(jìn)行探討，并對(duì)這兩種技術(shù)在燃燒光學(xué)可視化領(lǐng)域中的定容燃燒彈應(yīng)用進(jìn)行分析，得出如下結(jié)論：

1）隨著激光技術(shù)的發(fā)展，燃燒光學(xué)可視化技術(shù)在內(nèi)燃機(jī)基礎(chǔ)燃燒領(lǐng)域中的重要性不斷提高，該技術(shù)可與模擬計(jì)算、常規(guī)發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)和理論計(jì)算互為補(bǔ)充，互相驗(yàn)證。

2）燃燒光學(xué)可視化技術(shù)正向著多種激光測(cè)試技術(shù)相結(jié)合的方向發(fā)展。

3）未來還會(huì)涌現(xiàn)出更多種類的燃燒光學(xué)可視化技術(shù)，用于內(nèi)燃機(jī)基礎(chǔ)燃燒領(lǐng)域的研究，甚至延伸至其他研究領(lǐng)域中。

1馬驍，何旭，王建昕，等.激光誘導(dǎo)熒光法用于內(nèi)燃機(jī)燃燒可視化的研究進(jìn)展[J].車用發(fā)動(dòng)機(jī)，2008（1）:7-13

2K.Verbiezen，R.J.H.Klein-Douwel，A.P.Van Vliet，et al. Quantitative laser-induced fluorescence measurements of nitric oxide in a heavy-duty Diesel engine[C].Proceedings of the Combustion Institute，2007，31：765-773

3B.Li，M.Jonsson，M.Algotsson，et al.Quantitative detection of hydrogen peroxide in an HCCI engine using photofragmentation laser-induced fluorescence[C].Proceedings of the Combustion Institute，2013，34：3573-3581

4唐青龍，耿超，李明坤，等.激光誘導(dǎo)熒光法測(cè)量?jī)?nèi)燃機(jī)雙燃料燃燒過程中的甲醛和羥基[J].物理化學(xué)學(xué)報(bào)，2015，31（12）：2269-2277

5J.Trost，L.Zigan，A.Leipertz.Quantitative vapor temperature imaging in DISI-sprays at elevated pressures and temperatures using two-line excitation laser-induced fluorescence[C]. Proceedings of the Combustion Institute，2013，34：3645-3652

6Jean-Francois Le Coz,Laurent Hermant.Quantification of fuel concentrations and estimation of liquid/vapor ratios in direct injection gasoline sprays by laser-induced fluorescence[C]. SAE Paper 2001-01-0916

7Thomas Blotevogel,Jane Egermann,Jurgen Goldlucke,et al. Developing planar laser-induced fluorescence for the inverstigation of the mixture formation process in hydrogen engine[C]. SAE Paper 2004-01-1408

8汪洋，蘇萬(wàn)華，史紹熙，等.用激光誘導(dǎo)熒光法（LIF）研究燃油噴霧的撞壁混合過程（1）—測(cè)試原理、平面撞壁[J].燃燒科學(xué)與技術(shù)，1996，2（4）：329-341

9汪洋，蘇萬(wàn)華，史紹熙，等.用激光誘導(dǎo)熒光法（LIF）研究燃油噴霧的撞壁混合過程（2）—曲面撞壁、OSKA、半壁射流[J].燃燒科學(xué)與技術(shù)，1996，2（4）：342-348

10馬驍，何旭，齊運(yùn)亮，等.用激光誘導(dǎo)熒光法研究缸內(nèi)直噴LPG混合氣分布[J].內(nèi)燃機(jī)學(xué)報(bào)，2009，27（6）：481-486

11馬驍，何旭，王建昕，等.用激光誘導(dǎo)熒光法測(cè)量GDI發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)混合氣分布[J].內(nèi)燃機(jī)工程，2010，31（4）：1-5，10

12David Gervais,Patrick Gastaldi.A comparison of two quantitative laser induced fluorescence techniques applied to a new air guided direct injection SI combustion chamber[C].SAE Paper 2002-01-0750

13 Philipp Rogler，Roman Grzeszik，Stefan arndt，et al.3D analysis of vapor and liquid phase of GDI injectors using laser induced exciplex fluorescence tomography in a high pressure/ high temperature spray chamber[C].SAE Paper 2007-01-1827

14孫田，蘇萬(wàn)華，郭紅松，等.復(fù)合激光誘導(dǎo)熒光定量標(biāo)定技術(shù)及其對(duì)噴霧特性的研究Ⅰ：燃油噴霧當(dāng)量比定量標(biāo)定方法[J].內(nèi)燃機(jī)學(xué)報(bào)，2010，28（1）：1-9

15孫田，蘇萬(wàn)華，郭紅松，等.復(fù)合激光誘導(dǎo)熒光定量標(biāo)定技術(shù)及其對(duì)噴霧特性的研究Ⅱ：噴射參數(shù)和環(huán)境參數(shù)對(duì)噴霧特性的定量分析[J].內(nèi)燃機(jī)學(xué)報(bào)，2010，28（1）：10-19

16孫田，郭焱，李國(guó)華，等.BUMP燃燒室內(nèi)柴油噴霧氣液相缸內(nèi)濃度場(chǎng)測(cè)量激光誘導(dǎo)熒光法的實(shí)現(xiàn)和研究[J].小型內(nèi)燃機(jī)與摩托車，2011，40（2）：1-5

17 Jose V.Pastor，Raul Payri.Correction method for droplet sizing by laser-induced fluorescence in a controlled test situation [J].Optical Engineering，2009，48（1）：013601

18劉海.基于激光診斷技術(shù)的高壓共軌柴油機(jī)噴霧特性研究[D].北京：北京理工大學(xué)，2014

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22陳亮，成曉北，顏方沁，等.基于激光誘導(dǎo)熾光法的柴油噴霧燃燒碳煙生成特性[J].內(nèi)燃機(jī)學(xué)報(bào)，2012，30（5）：390-396

23唐青龍，張鵬，劉海峰，等.利用激光誘導(dǎo)熾光法定量測(cè)量柴油機(jī)缸內(nèi)燃燒過程碳煙體積分?jǐn)?shù)[J].物理化學(xué)學(xué)報(bào)，2015，31（5）：980-988

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25李紅梅，何旭，鄭亮，等.激光誘導(dǎo)熾光技術(shù)用于碳煙粒徑測(cè)試的研究[J].工程熱物理學(xué)報(bào)，2013，34（7）：1389-1392

26高永利，何旭，李紅梅，等.激光能量密度對(duì)激光誘導(dǎo)熾光技術(shù)測(cè)試碳煙粒徑的影響[J].紅外與激光工程，2014，43（8）：2425-2430

27 H.A.Michelsen，C.Schulz，G.J.Smallwood，et al.Laser-induced incandescence:Particulate diagnostics for combustion，atmospheric，and industrial applications[J].Progress in Energy and Combustion Science，2015，51：2-48

Research on the Application of Combustion Optical Visualization Technology in the Test of Internal Combustion Engine

Shang Yong1,He Xu2,Liu Fushui2,Wang Jianxin1
1-State Key Laboratory of Automotive Safety and Energy,Tsinghua University(Beijing,100084,China) 2-School of Mechanical Engineering,Beijing Institute of Technology

Usually internal combustion engine is studied by experiment,simulation and theoretical calculation.In recent years,with the increasing development of optical visualization technology,it can be used to research on the mechanism of spray,atomization,mixing,ignition,combustion and emissions of internal combustion engine.The application of LIF and LII testing method on the basis of internal combustion engine is introduced in this paper,combined with several application cases in constant volume combustion vessel.The necessity and validity of the combustion optical visualization technology in the basic research of internal combustion engine is discussed.The application future of combustion optical visualization technology is also prospected.

Combustion,Optical visualization technology,Internal combustion engine,Test

TK464

A

2095-8234（2016）05-0001-07

2016-08-08）

中國(guó)博士后科學(xué)基金資助項(xiàng)目（2015M581091）。

尚勇（1982—），男，博士后，主要研究方向?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)工作過程可視化。

王建昕（1953—），男，教授，博士生導(dǎo)師，主要研究方向?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)燃燒與排放測(cè)試。