用于快速淬熄燃烧产物的装置与方法
【技术领域】
:
[0001]本发明涉及一种内燃机燃烧产物分析用的装置和方法，进一步涉及一种用于快速淬熄燃烧产物的装置与方法。
【背景技术】
:
[0002]自内燃机诞生以来，内燃机的燃烧和排放一直是各学者和企业关注的对象。特别是近年环境和石油问题日益凸显。为了更好的了解内燃机燃烧的气体和颗粒成分以及中间产物生成的情况，国内外不少研宄者采用各种方法对燃烧过程中的产物进行大量的测量和研宄。能有效了解燃烧过程的实验包括点状取样法、全气缸取样和光学测量，最近也有在定容弹上实现上述功能的取样。这些测量方法都需要对燃烧产物进行取样。为了了解燃烧不同时刻的燃烧产物的情况，需要对特定时刻的燃烧产物进行瞬间‘淬灭’，就需要一套快速淬灭燃烧产物的装置。
[0003]美国EPA法规中对采样温度做了规定，要求稀释后的温度不高于52°C，但并没有对稀释比进行规定。大多数研宄采取稀释比与温度的经验关系式。这种方法算出的稀释比很大，准确性也不得而知。因此，需要一种用于快速淬熄燃烧产物的装置与方法。
【发明内容】
:
[0004]本发明是为了实现快速终断燃烧产物之间的化学反应的目的，本发明引入文丘里效应的特殊结构设计和液氮降温装置，对燃烧产物进行稀释和降温，实现在低稀释比下也能把燃烧产物降低到所需温度，更好地实现淬熄的效果。
[0005]用于快速淬熄燃烧产物的装置，包括:氮气射流管I和稀释混合腔3;所述的氮气射流管沿氮气流动方向依次包括:压缩氮气入口 4、锥形渐缩区5和射流区6 ;所述射流区外层包覆着预混区13，预混室左端与氮气射流管密封连接，预混区管壁上有燃烧产物入口19。
[0006]在上述装置上实现的用于快速淬熄燃烧产物的方法，过程如下:
[0007]向装置里充入氮气，排净装置里的氧气，使装置一直处于氮气的环境中；锥形渐缩区提高氮气流出速度，实现一级加速；待充入氮气一段时间后，高温燃烧产物通过燃烧产物入口进入稀释混合腔；此参数设置可以充分地利用负压区把高温燃气引入射流管内；在混合腔的预混室内两种气体充分混合，高温燃烧产物遇到活性较弱的低温氮气时，促使化学反应瞬间‘淬灭’，从而实现‘冻结’燃烧产物的目的。
[0008]作为优选方案之一，射流区对应于燃烧产物入口处有燃烧产物吸入孔11。作为进一步优选方案，还包括:包覆在渐缩区外的液氮存储室2，起到对压缩氮气的降温作用；连通射流区与液氮存储室的液氮吸入孔10，液氮储存室里的液氮会通过液氮吸入孔进入氮气射流管内，与压缩氮气混合，促使氮气温度更低。作为更进一步优选方案，所述射流区包括:缓冲段7和一段收缩段8和氮气出口稳压段9 ;所述液氮吸入孔位于缓冲段，燃烧产物吸入孔位于氮气出口稳压段。
[0009]作为优选方案之二，稀释混合腔包括:预混室、收缩室14、一级混合室15、扩散室16和二级混合室17。作为进一步优选方案之一，所述收缩室结束段与射流管的伸出端在同一立面，且收缩室的右端直径大小是此处氮气射流管端口直径的2倍；装置的管道内均涂覆聚四氟乙烯涂层，减少对燃烧产物的吸附作用。作为进一步优选方案之二，所述一级混合室15与收缩室14连接，混合室的长度是直径的2倍。
[0010]结合优选方案一、二，用于快速淬熄燃烧产物的方法，过程如下:
[0011]向装置里充入氮气，排净装置里的氧气，使装置一直处于氮气的环境中；锥形渐缩区提高氮气流出速度，实现一级加速；氮气经过缓冲段之后的一段缓慢收缩段和稳压段，在不影响射流出口形成真空的情况下，实现氮气二级加速；待充入氮气一段时间后，向液氮存储室注入液氮；液氮储存室里的液氮会通过液氮吸入孔进入氮气射流管内与压缩氮气混合，液氮汽化会带走大量热量；高温燃烧产物通过燃烧产物入口进入预混区；氮气射流管内的负压区把高温燃气引入氮气射流管内；位于氮气射流管内的气体为充满高速、低压的惰性氮气，从高温燃气管道流入预混室的燃烧产物根据压差一部分通过燃烧产物吸入孔进入射流管内与高速氮气混合。
[0012]本发明的有益效果在于:
[0013](一 )本发明在氮气射流管上设置锥形渐缩区，利用文丘里效应，高速氮气在出口处形成低压区，能够实现抽吸燃烧产物的目的；在优选方案中，结合射流区的收缩段，进一步加大文丘里效应，同时，设置燃烧产物吸入孔，进一步加大抽吸燃烧产物的效果；实现氮气与燃烧产物的充分混合。
[0014]( 二)在优选方案中，加入液氮存储室，降低高温燃烧产物的温度；当设置连通射流区与液氮存储室的液氮吸入孔时，液氮储存室里的液氮会通过液氮吸入孔进入氮气射流管内，与压缩氮气混合，促使氮气温度更低；这样，大量氮气稀释高温燃烧产物浓度，起到阻断化学反应的同时，液氮的加入更快的‘冻结’化学反应；提供稀释和降温相结合的方式，在低稀释比下也能实现瞬间淬熄燃烧产物的目的。
【附图说明】
:
[0015]图1是本发明实施例的结构1/4剖面示意图；图中，I代表氮气射流管，2代表液氮存储室，3代表稀释混合腔。
[0016]图2是压缩氮气射流管放大的全剖示意图；图中，4代表氮气入口，5代表锥形渐缩区，6代表射流区，7代表射流区的缓冲段，8代表射流区的缓慢收缩段，9代表射流区的稳压段，10代表液氮吸入孔，11代表燃烧产物吸入孔，21代表位于氮气射流管与稀释混合腔连接处的外螺纹，23代表位于氮气射流管与液氮存储室连接处的外螺纹。
[0017]图3为稀释混合腔的混合腔剖示意图；图中，13代表预混室，14代表收缩室，15代表一级混合室，16代表扩散室，17代表二级混合室，18代表燃烧产物接入口，19代表燃烧产物入口，22位于稀释混合腔预混室与外螺纹21配合的内螺纹。
【具体实施方式】
:
[0018]为详细说明本发明的技术内容、结构特征、所实现目的及效果，结合实施方式并配合附图给予详细说明。下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明。
[0019]实施例:
[0020]如图1所示，用于快速淬熄燃烧产物的装置，包括:氮气射流管1、液氮存储室2和稀释混合腔3三部分；
[0021]所述的氮气射流管沿氮气流动方向包括:压缩氮气入口 4、锥形渐缩区5和射流区6 ;所述射流区包括:缓冲段7和一段收缩段8和氮气出口稳压段9 ;缓冲段上有连通射流区与液氮存储室的4个液氮吸入孔10，小孔直径是此处缓冲段管径的五分之一，此参数能够更好的抽吸液氮蒸汽；稳压段上