ICS 27.010 CCS F04 中华人民共和国国家标准 GB/T41770—2022 基于背光成像技术的液体燃料喷射特性 测试方法 Test method for liquid fuel injection using backlit imaging 2022-10-12实施 2022-10-12发布 国家市场监督管理总局 发布 国家标准化管理委员会 GB/T 41770—2022 目 次 前言 1 范围 规范性引用文件 3 术语和定义 测试设备 4.1 液体燃料喷射特性测试系统 4.2 测试环境 4.3 燃料喷射系统 4.4 图像采集系统 4.5 同步控制系统 测试条件 5 5.1 测试环境条件 5.2 油箱燃料温度 5.3 喷油器燃料温度 5.4 系统准备条件 5.5 喷射控制参数 6测试步骤 6.1 布置安装测试设备 6.2 调整拍摄区域 6.3 调整光源、镜头和相机参数： 6.4 拍摄比例尺图像 6.5 检查同步控制信号 6.6 相机记录 6.7 测试记录 6.8 清洁光学元器件 6.9 重复测试 7 数据处理 7.1 喷雾贯穿距离和喷雾锥角确定方法 7.2 图像处理 7.3 获取喷雾贯穿距离和喷雾锥角 7.4数据表达 8测试记录 附录A（资料性） Otsu法计算阈值原理 附录B（资料性） 雾束图像程序处理方法 附录C（资料性） 测试记录格式 14 参考文献 15 GB/T41770—2022 前言 本文件按照GB/T1.1一2020《标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定 起草。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。 本文件由全国燃烧节能净化标准化技术委员会（SAC/TC441）提出并归口。 本文件起草单位：北京理工大学、合肥顺昌分布式能源综合应用技术有限公司、中国科学技术大学、 清华大学、潍柴动力股份有限公司、浙江大学、合肥产品质量监督检验研究院、华中科技大学、上海交通 大学、安徽省质量和标准化研究院、安徽省凤形新材料科技有限公司、中国测试技术研究院、西南交通大 学、中国北方发动机研究所、东风商用车有限公司、大连理工大学、安徽省特种设备检测院、安徽国星生 物化学有限公司、比亚迪汽车工业有限公司、一汽解放汽车有限公司、安徽全柴动力股份有限公司、蚌埠 天一锅炉制造有限公司、国家煤化工产品质量监督检验中心（安徽）、中国人民解放军军事科学院系统工 程研究院、南京金锤机械设备有限公司、苏州安鸿泰新材料有限公司。 本文件主要起草人：何旭、林其钊、伍岳、马骁、李雁飞、李志杰、叶桃红、顾朝光、程乐鸣、凌飞、靳世平、 何立群、周月桂、张文秋、陈维新、曹江萍、朱曼昊、李耀宗、股勇、乔信起、苏庆运、杨必应、丁盛斌、蒋伟 葛大中、陆国祥、虞浏、王少尤、姚杰、刘赫、王锦勇、刘克华、汪会斌、秦正兵 GB/T41770—2022 基于背光成像技术的液体燃料喷射特性 测试方法 1范围 本文件规定了采用背光成像技术进行液体燃料喷射特性测试的测试设备、测试条件、测试步骤，明 确了数据处理和测试记录的要求 本文件适用于各种液体燃料的喷射测试。 2规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文 件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于 本文件。 GB/T27418—2017 测量不确定度评定和表示 3 3术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3.1 喷油器 injector 将一定量的液体燃料以较高的压力喷射，使其分散形成液滴的一种装置 ［来源：GB/T10826.2—2008，2.1，有修改］ 3.2 喷油嘴孔nozzlehole 在喷油器头部上开设的，用于将液体燃料喷射到环境中的孔 ［来源：GB/T6809.112018，3.3.101，有修改 3.3 进油管座fuelinletconnection 喷油器体上用于安装高压油管的部分。 ［来源：GB/T10826.2—2008.7.15] 3.4 间断喷射 寸intermittentinjection 间断式供给液体燃料的燃油喷射。 3.5 连续喷射 fcontinuous-flow injection 连续供给液体燃料的燃油喷射 ［来源：GB/T6809.11—2018，3.3.5，有修改 1 GB/T41770—2022 3.6 脉冲信号宽度signalpulsewidth 控制喷油器执行一次喷射的时间信号长度。 ［来源：GB/T25362—2010，3.2，有修改］ 3.7 喷射周期 period 喷油频率的倒数，即一次喷射开始到下一次喷射开始所需要的时间。 ［来源：GB/T25362—2010，3.1，有修改］ 3.8 喷油器工作压力 fuel injector working pressure 使喷油器发挥正常功能的喷油嘴稳定喷射的压力 ［来源：GB/T10826.2—2008，9.6，有修改］ 3.9 喷射特性 spray characteristics 用来表征液体燃料喷射后所形成雾束的宏观特征参数（喷雾贯穿距离和喷雾锥角）。 3.10 雾束sprayplume 液体燃料从喷油器射出后，形成的由液柱、液膜、液丝、液滴、蒸汽和环境气体组成的多相混合物。 3.11 雾束外包络线 spraycontour 在图像上能够完全体现出雾束几何形状，并将雾束与环境区分的外边缘轮廓线。 3.12 喷雾贯穿距离 spraypenetrationlength 喷射过程中某一时刻，喷油器参考点（如喷油器尖端或喷油嘴孔出口端面中心点）和雾束外包络线 各点之间的连线，在给定喷雾参考线（如喷油器轴线或喷油嘴孔轴线）上投影的最天值 3.13 喷雾锥角 sprayangle 喷射过程中某一时刻，过给定喷雾参考线上的喷雾锥角参考点（如喷雾贯穿距离1/2处）做垂线，和 雾束外包络线在雾束两侧的交点与喷油器参考点形成的夹角。 3.14 背光成像 backlitimaging 被测物体在光源和相机之间，遮挡光源而导致光强变化的一种成像方法。 3.15 自标环境温度 target ambient temperature 测试时预设的环境气体温度。 3.16 自标环境压力 targetambientpressure 测试时预设的环境气体压力。 3.17 阅值threshold 将物像从背景中区分出来设置的灰度等级。 ［来源：GB/T21649.1—2008，3.1.13］ GB/T 41770-—2022 4测试设备 4.1 液体燃料喷射特性测试系统 液体燃料喷射特性测试系统示意图如图1所示。 光源和匀光板为测试提供了均匀的背景光，相机 作为雾束图像采集设备，加压装置为喷油器喷射提供稳定的喷油器工作压力，各设备间可通过同步控制 系统进行时序控制，计算机作为操作端和数据存储设备 标引序号说明： 一油箱； 6——勺光板； 2- 加压装置： 7—雾束 喷油器； 8—计算机； 3- 同步控制系统； 9 相机。 4 光源； 图1液体燃料喷射特性测试系统示意图 4.2 测试环境 4.2.1 开放环境 应在雾束喷射方向上安装油雾收集装置，如图2所示，在两次喷射之间，将上一次喷射的油气混合 物收集后，经过滤器去除液体燃料后再经通风机排人大气。 GB/T41770—2022 大气环境 标引序号说明： 相机； 通风机； 2- 雾束； 过滤器； 一喷油器； 导气罩； 3- 一勾光板； 蜂窝板。 一光源； 图2开放环境示意图 4.2.2 受限环境 受限环境如图3所示，容器内部环境压力和环境温度可以根据测试要求进行调节，环境压力应小于 容器最高允许工作压力。其四周至少需要对置安装两块光学观察视窗，用于照明或者拍摄容器内的 雾束。 标引序号说明： 1相机； 2—容器； 3——光学视窗； 4-勾光板； 光源。 图3受限环境示意图 GB/T41770—2022 4.3燃料喷射系统 燃料喷射时，可以用加压装置或者高压气体来建立喷油器工作压力。高压气体和液体燃料应分隔 开，推荐使用皮囊式或者活塞式蓄能器，防止高压气体溶解到液体燃料中引起的测试误差。对于间断喷 射，在进油管座上游设置稳压腔，其体积不小于500倍喷油器最大单次喷射体积，减少由于喷射引起的 喷油器工作压力波动。 4.4图像采集系统 4.4.1背光成像设备 背光成像设备安装示意图如图4所示。背光成像系统主要由照明光源、匀光板和相机构成。光源 发射的光线经过匀光板后形成均匀的背景光，由于部分光线被雾束遮挡而导致强度减弱，呈现出较暗的 雾束图像。 标引序号说明： 1——相机； 2- 一雾束； 3——喷油器； 4 一勾光板； 5——光源。 图4背光成像设备安装示意图 4.4.2光源 光源在相机曝光成像过程中，照明强度波动范围不大于平均值的土10%。 4.4.3匀光板 光源发射的光线经过匀光板形成亮度均匀的背景光，在有效测试区域内，成像后像素灰度值不大于 平均值的土10%。 4.4.4相机 相机的成像分辨率宜不小于512×512像素，相机动态范围宜不小于8bit。 4.5同步控制系统 同步控制系统用于控制喷油器、相机、光源等测试设备的工作时序。 5 GB/T41770—2022 5测试条件 5.1 测试环境条件 5.1.1环境气体 当测试在受限环境中进行时，宜使用氮气作为环境气体；或者使用高密度气体如六氟化硫代替氮气 （保证测试环境内气体密度与使用氮气时相同）。 5.1.2环境气体的流动速度 如测试区域需要使用测试时的环境气体进行扫气，扫气时环境气体的流动速度（