CN206208532U - 一种模拟发动机缸内燃烧系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种模拟发动机缸内燃烧系统，包括纹影摄影系统和定容燃烧弹，纹影摄影系统的光路从定容燃烧弹视窗中心处穿过；定容燃烧弹顶部设有火花塞，火花塞下方设有用于模拟发动机燃烧室形状的燃烧室方块,燃烧室方块通过方块连接杆固定到定容燃烧弹中心处；还包括控制系统，控制系统通过点火稳压电源连接到火花塞；定容燃烧弹上还设置连接到定容燃烧弹加热控制柜的热电偶,还包括用于将液体燃料加热成油蒸汽的加热反应釜，加热反应釜通过油蒸汽出口管与定容燃烧弹连通，蒸汽出口管上设有控制阀门。本实用新型提供一个模拟发动机缸内燃烧系统平台，有助于进一步研究液体燃料物理化学特性、点火特性、燃烧特性等基础特征数据。
Description
技术领域
本实用新型涉及定容燃烧弹可视化研究应用领域，具体为一种模拟发动机缸内燃烧系统。
背景技术
为缓解石油资源短缺和环境污染等问题，对发动机燃料的理化性质进行深入研究显得尤为重要。为进一步提高发动机燃烧的经济性和改善汽车尾气排放，需着眼于对发动机本身的优化设计，故涉及到研究发动机燃料的基础燃烧机理；为研究燃料在发动机缸内燃烧的具体现象和特征，具体涉及到定容燃烧弹可视化系统平台。定容燃烧弹是模拟发动机气缸的密闭容器，以模拟发动机缸内燃烧情况，是对内燃机燃烧理论进行基础性研究的重要设备，借助纹影摄影系统可以用来观测缸内燃烧情况，进行燃料燃烧机理的研究。故为了进一步研究液体燃料在发动机缸内燃烧现象，且在不同燃烧室形状下得到相应的液体燃料缸内点火特性、燃烧特性和排放特性等基础数据，为未来优化设计发动机提供相应的理论依据。
实用新型内容
基于上述目标要求，本实用新型的目的在于提供一种有助于进一步研究液体燃料物理化学特性、点火特性、燃烧特性等基础特征数据模拟发动机缸内燃烧系统。技术方案如下：
一种模拟发动机缸内燃烧系统，包括纹影摄影系统和定容燃烧弹，纹影摄影系统的光路从定容燃烧弹视窗中心处穿过；定容燃烧弹顶部设有火花塞，火花塞下方设有用于模拟发动机燃烧室形状的燃烧室方块,燃烧室方块通过方块连接杆固定到定容燃烧弹中心处；还包括控制系统，控制系统通过点火稳压电源连接到火花塞；定容燃烧弹上还设置连接到定容燃烧弹加热控制柜的热电偶,还包括用于将液体燃料加热成油蒸汽的加热反应釜，加热反应釜通过油蒸汽出口管与定容燃烧弹连通，蒸汽出口管上设有控制阀门。
进一步的，还包括采集系统，采集系统包括NI采集卡、电荷放大器、缸压传感器，缸压传感器设置在定容燃烧弹内；所述控制系统包括相互连接的多功能控制仪和计算机；多功能控制仪通过电荷放大器连接到缸压传感器，电荷放大器还通过NI采集卡连接到计算机。
更进一步的，所述燃烧室方块通过螺纹与方块连接杆可拆卸连接，并通过方块连接杆拧入深度调节燃烧室与火花塞之间的距离。
更进一步的，所述纹影摄影系统包括狭缝装置、反射镜、准直镜、刀口装置和高速照相机，准直镜对准定容燃烧弹视窗中心，高速照相机连接到控制系统，高速照相机上的光源对准狭缝装置，使其发出的光穿过准狭缝装置后再经反射镜反射照射于准直镜上。
更进一步的，还包括为定容燃烧弹燃烧提供氧气的压缩空气瓶，压缩空气瓶通过氧气输送管与定容燃烧弹连通，氧气输送管上设有气体管道阀门。
本实用新型的有益效果是：
1）本实用新型提供一个模拟发动机缸内燃烧系统平台，有助于进一步研究液体燃料物理化学特性、点火特性、燃烧特性等基础特征数据；
2）本实用新型采用方块型燃烧室结构有助于光路穿过，不会阻挡高速照相机CCD拍摄研究所需图片；
3）本实用新型采用燃烧室方块模拟发动机燃烧室形状，通过连接杆螺栓连接有助于后期研究更换不同燃烧室形状的方块，且较方便的调节燃烧室与火花塞之间的距离。
附图说明
图1为本实用新型模拟发动机缸内燃烧系统的结构示意图。
图中：1、纹影摄影系统；2、定容燃烧弹；3、数字压力表；4、安装座；5、缸压传感器；6、火花塞；7、热电偶；8、燃烧室方块；9、方块连接杆；10、排气阀门；11、真空泵；12、点火稳压电源；13、采集系统；14、控制系统；15、定容燃烧弹加热控制柜；16、蓄电瓶；17、加热反应釜；18、蒸发腔；19、进油端阀门；20、燃油注射端；21、油蒸汽出口管；22、高温气体压力表；23、控制阀门；24、压缩空气瓶；25、气体管道阀门。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细说明。如图所示，一种模拟发动机缸内燃烧系统，包括纹影摄影系统1和定容燃烧弹2，纹影摄影系统1的光路从定容燃烧弹2视窗中心处穿过；定容燃烧弹2顶部设有火花塞6，火花塞6下方设有用于模拟发动机燃烧室形状的燃烧室方块8,燃烧室方块8通过方块连接杆9固定到定容燃烧弹2中心处；还包括控制系统14，控制系统14通过点火稳压电源12连接到火花塞6；稳压电源12为火花塞6点火功能提供初级电压。
定容燃烧弹2上还设置数字压力表3，以及连接到定容燃烧弹加热控制柜15的热电偶7。定容燃烧弹加热控制柜15专门为定容燃烧弹2加热，其实现智能化控制要求，根据设置好的目标温度自行加热控制。
还包括用于将液体燃料加热成油蒸汽的加热反应釜17，加热反应釜17主要由蒸发腔18、进油端阀门19、燃油注射端20、油蒸汽出口管21、高温气体压力表22、控制阀门23构成；通过油蒸汽出口管21与定容燃烧弹2连通，蒸汽出口管21上设有控制阀门23。液体燃料通过燃油注射端20经过进油端阀门19进入蒸发腔18里面，并加热蒸发，加热好后，油蒸汽通过出油端阀门、油蒸汽出口管21以及控制阀门23进入定容燃烧弹2。
本实施例还包括采集系统13，采集系统13包括NI采集卡、电荷放大器、缸压传感器5，缸压传感器5设置在定容燃烧弹2内；所述控制系统14包括相互连接的多功能控制仪和计算机；多功能控制仪通过电荷放大器连接到缸压传感器5，电荷放大器还通过NI采集卡连接到计算机。蓄电瓶16为12V的电池，为多功能控制仪提供电源。
燃烧室方块8的功用为模拟发动机燃烧室形状，它通过螺纹与方块连接杆9可拆卸连接，助于后期研究更换不同燃烧室形状的方块，并通过方块连接杆9拧入深度调节燃烧室与火花塞6之间的距离。
本实施例的纹影摄影系统1采用Z字型布置，包括狭缝装置、反射镜、准直镜、刀口装置和高速照相机，准直镜对准定容燃烧弹2视窗中心，高速照相机连接到控制系统14，高速照相机上的光源对准狭缝装置，使其发出的光穿过准狭缝装置后再经反射镜反射照射于准直镜上。
本实施例还包括为定容燃烧弹2燃烧提供氧气的压缩空气瓶24，压缩空气瓶24通过氧气输送管与定容燃烧弹2连通，氧气输送管上设有气体管道阀门25。排气阀门10、真空泵11、压缩空气瓶24和气体管道阀门25共同组成进排气系统，真空泵11其功用将定容燃烧弹2抽为真空。
本实用新型工作过程为：根据液体燃料沸点设置好加热反应釜17目标加热温度，将一定量的液体通过燃油注射端20注入，经过进油端阀门19最终进入蒸发腔18加热蒸发；待加热的同时，将燃烧室方块8通过方块连接杆9安装于定容燃烧弹2中心处，根据试验方案调节好火花塞6与燃烧室方块8之间的距离；整个系统调试完之后，打开定容燃烧弹加热控制柜15为定容燃烧弹2加热，完成后，由真空泵11将定容燃烧弹2抽成真空。同时液体燃料加热完成后，通过分压原理将一定气压量的油蒸汽通过油蒸汽出口管21以及控制阀门23进入定容燃烧弹2内，然后往定容燃烧弹2冲入空气（涉及到压缩空气瓶24和气体管道阀门25）；配气完成后，让其混合一定时间，再点火燃烧。试验完成一次后，打开排气阀门10排气等。
本发明模拟发动机缸内燃烧系统是这样控制的：控制目标要求达到同步控制原理，即保证高速照相机CCD、火花塞6点火、采集系统13保持同步工作。本发明系统控制枢纽为多功能控制仪，通过计算机电脑统一发出一个信号给多功能控制仪，多功能控制仪经过分析处理发出三股信号源：
（1）给稳压电源12提供一个激发信号以此稳压电源为火花塞6提供初级电压；
（2）给电荷放大器提供一个触发信号，触发电荷放大器和缸压传感器5开始采集工作；
（3）给高速照相机CCD提供一个触发信号，触发CCD相机拍照工作。
Claims (5)
1.一种模拟发动机缸内燃烧系统，其特征在于，包括纹影摄影系统（1）和定容燃烧弹（2），纹影摄影系统（1）的光路从定容燃烧弹（2）视窗中心处穿过；定容燃烧弹（2）顶部设有火花塞（6），火花塞（6）下方设有用于模拟发动机燃烧室形状的燃烧室方块（8）,燃烧室方块（8）通过方块连接杆（9）固定到定容燃烧弹（2）中心处；还包括控制系统（14），控制系统（14）通过点火稳压电源（12）连接到火花塞（6）；定容燃烧弹（2）上还设置连接到定容燃烧弹加热控制柜（15）的热电偶（7）,还包括用于将液体燃料加热成油蒸汽的加热反应釜（17），加热反应釜（17）通过油蒸汽出口管（21）与定容燃烧弹（2）连通，蒸汽出口管（21）上设有控制阀门（23）。
2.根据权利要求1所述的模拟发动机缸内燃烧系统，其特征在于，还包括采集系统（13），采集系统（13）包括NI采集卡、电荷放大器、缸压传感器（5），缸压传感器（5）设置在定容燃烧弹（2）内；所述控制系统（14）包括相互连接的多功能控制仪和计算机；多功能控制仪通过电荷放大器连接到缸压传感器（5），电荷放大器还通过NI采集卡连接到计算机。
3.根据权利要求1所述的模拟发动机缸内燃烧系统，其特征在于，所述燃烧室方块（8）通过螺纹与方块连接杆（9）可拆卸连接，并通过方块连接杆（9）拧入深度调节燃烧室与火花塞（6）之间的距离。
4.根据权利要求1所述的模拟发动机缸内燃烧系统，其特征在于，所述纹影摄影系统（1）包括狭缝装置、反射镜、准直镜、刀口装置和高速照相机，准直镜对准定容燃烧弹（2）视窗中心，高速照相机连接到控制系统（14），高速照相机上的光源对准狭缝装置，使其发出的光穿过准狭缝装置后再经反射镜反射照射于准直镜上。
5.根据权利要求1所述的模拟发动机缸内燃烧系统，其特征在于，还包括为定容燃烧弹（2）燃烧提供氧气的压缩空气瓶（24），压缩空气瓶（24）通过氧气输送管与定容燃烧弹（2）连通，氧气输送管上设有气体管道阀门（25）。
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|---|---|---|---|---|
| CN107796629A (zh) * | 2017-07-28 | 2018-03-13 | 天津大学 | 模拟甲醇/柴油双燃料发动机多种燃烧模式的定容燃烧弹系统与方法 |
| CN108060972A (zh) * | 2017-12-03 | 2018-05-22 | 天津大学 | 一种可实现纹影法拍摄的光学快速压缩机燃烧缸 |
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