CN113464338A - 一种可视化多喷油器缸盖结构 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种可视化多喷油器缸盖结构，属于船用发动机试验设备领域。解决了现有发动机缸盖无法实现多喷油器自由组合喷射多种燃料油，且无法通过光学探测手段对缸内情况进行观察的问题。它包括光源窗口、缸盖主体、主视窗口和组合式喷油器，缸盖主体为中空的立方体结构，组合式喷油器包括多个喷油器，多个喷油器通过固定套固定在缸盖主体上，多个喷油器沿同一直线方向排列，缸盖主体的一侧端面上设置有光源窗口，另一侧端面与进排气系统相连，缸盖主体的前后两端面上均设置有主视窗口，两个主视窗口对称布置在组合式喷油器排列方向对称布置并与排列方向平行，光源窗口的中心轴线与组合式喷油器排列方向平行。它主要用于发动机的试验。
Description
技术领域
本发明属于船用发动机试验设备领域，特别是涉及一种可视化多喷油器缸盖结构。
背景技术
随着工业消耗和生活消费的扩张，世界对能源的需求持续上升，传统化石能源大量应用造成的负面效应也日益凸显，环境保护已刻不容缓。为应对这一问题，各个国家和组织已颁布了许多法律法规以抑制温室气体排放，因此对现有船用柴油机进行改进以及开发利用新能源势在必行。
船用柴油机目前具有多种燃料应用形式，包括中央喷油器喷射，侧置喷油器喷射，多喷油器喷射等；而天然气作为一种清洁燃料也已成为新的研究热点，目前的天然气-柴油双燃料发动机依靠火花塞或引燃柴油来点火，火花塞点火式双燃料发动机使用天然气进气道预混模式进行燃料输入，柴油引燃式双燃料发动机通过微量喷射引燃柴油进行天然气的点燃。
不论是对于船用纯柴油发动机还是天然气-柴油双燃料发动机，燃料喷束的干涉情况是相当重要的一点，燃料的喷射、蒸发、混合、燃烧对发动机的动力性和排放性有着至关重要的作用，因此对燃料射流进行可视化研究以探究柴油-柴油喷束、天然气-柴油喷束相互作用的情况及燃烧特性，可对船用纯柴油发动机和天然气-柴油双燃料发动机的喷射策略提供重要参考，从而实现新型发动机的清洁燃烧。
气缸盖是发动机上工作环境最为恶劣的零部件，承受着高温，高压燃气的冲击作用，工程中为更精确的模拟真实发动机的缸内工作过程已设计了多种缸盖，但大都仅限于设置单一喷油器以柴油或天然气作为单一燃料，无法方便快速的进行多种喷油器的组合以试验不同种类燃料与不同燃烧方式，且传统的针对船用柴油机的光学测试设备功能相对单一，无法通过缸盖可视化实现气缸的缸内环境可视化，无论从成本上还是实验便捷性上都具有一定的缺陷性，同时现有设计在快速压缩膨胀机(RCEM)位于缸壁的视窗不够大，无法完整的观测到整个喷雾发生区域内喷雾的变化情况。
发明内容
本发明为了解决现有技术中的问题，提出一种可视化多喷油器缸盖结构。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种可视化多喷油器缸盖结构，它包括光源窗口、缸盖主体、主视窗口和组合式喷油器，所述缸盖主体为中空的立方体结构，所述组合式喷油器包括多个喷油器，多个喷油器通过固定套固定在缸盖主体上，多个喷油器沿同一直线方向排列，所述缸盖主体的一侧端面上设置有光源窗口，另一侧端面与进排气系统相连，所述缸盖主体的前后两端面上均设置有主视窗口，两个主视窗口对称布置在组合式喷油器排列方向对称布置并与排列方向平行，所述光源窗口的中心轴线与组合式喷油器排列方向平行。
更进一步的，所述组合式喷油器包括第一柴油喷油器、主喷油器和第二柴油喷油器，所述第一柴油喷油器、主喷油器和第二柴油喷油器通过喷油器固定套固定在缸盖主体上，所述第一柴油喷油器、主喷油器和第二柴油喷油器沿同一直线方向排列。
更进一步的，所述主喷油器竖直放置，所述第一柴油喷油器和第二柴油喷油器成角度倾斜布置在主喷油器两侧，所述第一柴油喷油器、主喷油器和第二柴油喷油器的轴线在缸盖主体内部气缸的中心处相交。
更进一步的，所述第一柴油喷油器为带预燃室的柴油喷油器，所述第二柴油喷油器为二冲程柴油喷油器。
更进一步的，所述进排气系统包括进排气道基座、排气道和进气道，所述光源窗口相对的缸盖主体上设置有凹槽，所述缸盖主体通过凹槽连接排气道基座，所述排气道基座与排气道和进气道相连，所述进气道上设置有天然气阀，所述天然气阀处引入天然气。
更进一步的，所述光源窗口和主视窗口处于同一高度上。
更进一步的，所述光源窗口和主视窗口均为凸型结构，且均为石英玻璃材质。
更进一步的，所述光源窗口和缸盖主体之间以及主视窗口和缸盖主体之间均设置有密封垫圈，所述主视窗口的尺寸大于光源窗口的尺寸。
更进一步的，所述光源窗口通过光源窗口法兰压紧在缸盖主体上，所述主视窗口通过主视窗口法兰压紧在缸盖主体上，所述光源窗口法兰和缸盖主体均通过法兰固定螺栓与缸盖主体相连。
更进一步的，所述缸盖主体上设置有固定螺栓孔，通过固定螺栓孔将缸盖主体固定在压缩膨胀机缸套上，所述缸盖主体上连接有吊环。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明解决了现有发动机缸盖无法实现多喷油器自由组合喷射多种燃料油，且无法通过光学探测手段对缸内情况进行观察的问题。提供了一种具备快速组合不同喷油器功能的可视化喷油器缸盖，可以进行包括单束柴油喷雾发展、微量柴油引燃预混天然气、多束柴油喷雾互相干涉、柴油喷雾与进入气缸的预混天然气互相干涉、纯天然气压燃点火、重油压燃点火燃烧等一系列可视化实验。
本发明具有大尺寸的可视化窗口，可以从侧面方向观测完整的喷雾形态；本缸盖结构具有足够厚度的侧壁和视窗，可以承受较高的温度与压力，视窗上部可观测到喷油器的喷嘴，可以进行多种不同的光学测试技术例如PLIF、PIV、纹影等方法。
附图说明
图1为本发明所述的一种可视化多喷油器缸盖结构主视结构示意图；
图2为本发明所述的一种可视化多喷油器缸盖结构左视结构示意图；
图3为本发明所述的一种可视化多喷油器缸盖结构俯视结构示意图；
图4为本发明所述的一种可视化多喷油器缸盖结构主剖视结构示意图。
1-光源窗口，2-光源窗口法兰，3-密封垫圈，4-缸盖主体，5-固定螺栓孔，6-第一柴油喷射器，7-主喷油器，8-第二柴油喷射器，9-主视窗口法兰，10-主视窗口，11-法兰固定螺栓，12-吊环，13-进排气道基座，14-排气道，15-进气道，16-天然气阀。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地阐述。
参见图1-4说明本实施方式，一种可视化多喷油器缸盖结构，它包括光源窗口1、缸盖主体4、主视窗口10和组合式喷油器，所述缸盖主体4为中空的立方体结构，所述组合式喷油器包括多个喷油器，多个喷油器通过固定套固定在缸盖主体4上，多个喷油器沿同一直线方向排列，所述缸盖主体4的一侧端面上设置有光源窗口1，另一侧端面与进排气系统相连，所述缸盖主体4的前后两端面上均设置有主视窗口10，两个主视窗口10对称布置在组合式喷油器排列方向对称布置并与排列方向平行，所述光源窗口1的中心轴线与组合式喷油器排列方向平行。
本实施例中缸盖主体4是一个具有一定高度的中空的立方体结构，在缸盖主体4的周向端面开设有三个高度等于余隙高度的高透光窗口，分别为一个光源窗口1和两个主视窗口10，光源窗口1和主视窗口10处于同一高度上，窗口面积较小的光源窗口1用来作为外部光源的入口，两个窗口面积较大的主视窗口10用来观测，主视窗口10对置分布在组合式喷油器排列方向两侧。
组合式喷油器包括第一柴油喷油器6、主喷油器7和第二柴油喷油器8，第一柴油喷油器6、主喷油器7和第二柴油喷油器8通过喷油器固定套固定在缸盖主体4上，第一柴油喷油器6、主喷油器7和第二柴油喷油器8沿同一直线方向排列。主喷油器7竖直放置，第一柴油喷油器6和第二柴油喷油器8成角度倾斜布置在主喷油器7两侧，第一柴油喷油器6、主喷油器7和第二柴油喷油器8的轴线在缸盖主体4内部气缸的中心处相交，第一柴油喷油器6为带预燃室的柴油喷油器，第二柴油喷油器8为二冲程柴油喷油器。
进排气系统包括进排气道基座13、排气道14和进气道15，光源窗口1相对的缸盖主体4上设置有凹槽，缸盖主体4通过凹槽连接排气道基座13，排气道基座13与排气道14和进气道15相连，进气道15上设置有天然气阀16，天然气阀16处引入天然气，以进行预混天然气相关试验，进气道15处引入空气，图2中向右指向的箭头为空气进入方向，图3中向下指向的箭头为空气进入方向，向左指向的箭头为天然气进入方向。
光源窗口1和主视窗口10均为凸型结构，外端直径大于内端直径，使得光源窗口1和主视窗口10刚好装配在缸盖主体4预留凹槽内，且光源窗口1和主视窗口10均为石英玻璃材质，光源窗口1和缸盖主体4之间以及主视窗口10和缸盖主体4之间均设置有密封垫圈3，光源窗口1通过光源窗口法兰2压紧在缸盖主体4上，主视窗口10通过主视窗口法兰9压紧在缸盖主体4上，光源窗口法兰2和缸盖主体4均通过法兰固定螺栓11与缸盖主体4相连，缸盖主体4上设置有固定螺栓孔5，通过固定螺栓孔5将缸盖主体4固定在压缩膨胀机缸套上，缸盖主体4上连接有吊环12用于缸盖结构的吊装。
以上对本发明所提供的一种可视化多喷油器缸盖结构，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种可视化多喷油器缸盖结构，其特征在于：它包括光源窗口(1)、缸盖主体(4)、主视窗口(10)和组合式喷油器，所述缸盖主体(4)为中空的立方体结构，所述组合式喷油器包括多个喷油器，多个喷油器通过固定套固定在缸盖主体(4)上，多个喷油器沿同一直线方向排列，所述缸盖主体(4)的一侧端面上设置有光源窗口(1)，另一侧端面与进排气系统相连，所述缸盖主体(4)的前后两端面上均设置有主视窗口(10)，两个主视窗口(10)对称布置在组合式喷油器排列方向对称布置并与排列方向平行，所述光源窗口(1)的中心轴线与组合式喷油器排列方向平行。
2.根据权利要求1所述的一种可视化多喷油器缸盖结构，其特征在于：所述组合式喷油器包括第一柴油喷油器(6)、主喷油器(7)和第二柴油喷油器(8)，所述第一柴油喷油器(6)、主喷油器(7)和第二柴油喷油器(8)通过喷油器固定套固定在缸盖主体(4)上，所述第一柴油喷油器(6)、主喷油器(7)和第二柴油喷油器(8)沿同一直线方向排列。
3.根据权利要求2所述的一种可视化多喷油器缸盖结构，其特征在于：所述主喷油器(7)竖直放置，所述第一柴油喷油器(6)和第二柴油喷油器(8)成角度倾斜布置在主喷油器(7)两侧，所述第一柴油喷油器(6)、主喷油器(7)和第二柴油喷油器(8)的轴线在缸盖主体(4)内部气缸的中心处相交。
4.根据权利要求3所述的一种可视化多喷油器缸盖结构，其特征在于：所述第一柴油喷油器(6)为带预燃室的柴油喷油器，所述第二柴油喷油器(8)为二冲程柴油喷油器。
5.根据权利要求1所述的一种可视化多喷油器缸盖结构，其特征在于：所述进排气系统包括进排气道基座(13)、排气道(14)和进气道(15)，所述光源窗口(1)相对的缸盖主体(4)上设置有凹槽，所述缸盖主体(4)通过凹槽连接排气道基座(13)，所述排气道基座(13)与排气道(14)和进气道(15)相连，所述进气道(15)上设置有天然气阀(16)，所述天然气阀(16)处引入天然气。
6.根据权利要求1所述的一种可视化多喷油器缸盖结构，其特征在于：所述光源窗口(1)和主视窗口(10)处于同一高度上。
7.根据权利要求1所述的一种可视化多喷油器缸盖结构，其特征在于：所述光源窗口(1)和主视窗口(10)均为凸型结构，且均为石英玻璃材质。
8.根据权利要求1所述的一种可视化多喷油器缸盖结构，其特征在于：所述光源窗口(1)和缸盖主体(4)之间以及主视窗口(10)和缸盖主体(4)之间均设置有密封垫圈(3)，所述主视窗口(10)的尺寸大于光源窗口(1)的尺寸。
9.根据权利要求1所述的一种可视化多喷油器缸盖结构，其特征在于：所述光源窗口(1)通过光源窗口法兰(2)压紧在缸盖主体(4)上，所述主视窗口(10)通过主视窗口法兰(9)压紧在缸盖主体(4)上，所述光源窗口法兰(2)和缸盖主体(4)均通过法兰固定螺栓(11)与缸盖主体(4)相连。
10.根据权利要求1所述的一种可视化多喷油器缸盖结构，其特征在于：所述缸盖主体(4)上设置有固定螺栓孔(5)，通过固定螺栓孔(5)将缸盖主体(4)固定在压缩膨胀机缸套上，所述缸盖主体(4)上连接有吊环(12)。
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