一种快速压缩定容燃烧机构的制作方法

本发明涉及发动机实验技术领域，具体涉及一种可以改变定容燃烧弹内气体扰流的快速压缩定容燃烧机构。

背景技术：
定容燃烧弹是一种用于发动机燃烧模拟的实验装置，其结构简单，可以方便的改变热力学参数(包括空燃比、温度和压力)、点火参数(点火位置、点火能量，单点火或双点火选择等)，从而研究不同参数对燃烧过程的影响。但是现有的定容燃烧弹内气体扰流程度远低于实际工况下压缩上止点时发动机气缸缸内气体的扰流程度，且燃烧弹内气体扰流程度也不方便调控。目前在定容燃烧弹中产生扰流的方式主要有喷射式扰流燃烧装置、风扇式扰流燃烧装置、孔板式扰流燃烧装置、复杂式扰流燃烧装置等。喷射式扰流装置需要在定容燃烧壁上凿出切向进气道，工艺难度大。风扇式扰流装置结构比较复杂，操作困难。以上所列举的几种扰流方式都是在定容燃烧弹内部进行改造，具有工艺困难，结构复杂，控制、操作难度大等缺点。

技术实现要素：
为了解决现有技术存在的问题，本发明提供一种快速压缩定容燃烧机构，其能够带着活塞往复运动，模拟实际工况下进气、压缩行程，使得燃烧弹内气体的扰流程度更接近实际工况。本发明的目的是通过以下技术方案实现的，结合附图：一种快速压缩定容燃烧机构，包括定容燃烧弹3、吸气缸2、压缩缸1、活塞连杆机构，活塞连杆机构包括定容燃烧弹压缩连杆5、一号铰链9、一号连接杆6、二号铰链10、压缩缸连杆18、吸气缸连杆12、二号连接杆19和三号铰链16；定容燃烧弹3的定容燃烧弹活塞20与定容燃烧弹压缩连杆5通过燃烧弹活塞销11相连，压缩缸1的压缩缸活塞22与压缩缸连杆18通过压缩缸活塞销15相连，吸气缸2的吸气缸活塞21与吸气缸连杆12通过吸气缸活塞销14相连；定容燃烧弹压缩连杆5另一端通过一号铰链9与活塞连杆机构的一号连接杆6铰接，一号连接杆6末端链接二号铰链10，压缩缸连杆18和吸气缸连杆12通过二号铰链10相连，三号铰链16和二号铰链10通过二号连接杆19相连，三号铰链16和试验台固定面链接。通过吸气缸的工作，由活塞连杆机构拉着燃烧弹活塞向下吸气，可以模拟实际工况发动机气缸的进气，产生进气扰流。再通过压缩缸1工作，由活塞连杆机构推着燃烧弹连杆5及燃烧弹活塞20压缩至上止点，形成定容燃烧室，能够模拟实际工况发动机气缸的压缩行程，产生压缩扰流。所述的一种快速压缩定容燃烧机构，还包括齿轮调节机构7和固定套筒4，定容燃烧弹3通过齿轮调节机构7固定在三号铰链16的正方且竖直放置，固定套筒4套接在定容燃烧弹压缩连杆6上，固定套筒4放置在定容燃烧弹3缸体正下方且与定容燃烧弹3同轴。燃烧弹的活塞连杆5受到固定套筒4的限制，只能沿着固定套筒4的中心轴线运动，这样可以约束机构的自由度，使机构运行稳定，同时也能形成机械死点，使得燃烧弹活塞20固定在上止点，与汽缸盖、汽缸壁形成定容燃烧弹的定容燃烧室。所述的一种快速压缩定容燃烧机构，还包括位置传感器，位置传感器8安装在定容燃烧弹压缩连杆5的末端。所述的一种快速压缩定容燃烧机构，其中，吸气缸2内设置有吸气缸限位块23，所述压缩缸1内设置有压缩缸限位块13。所述的一种快速压缩定容燃烧机构，其中，压缩缸1轴线、吸气缸2轴线和定容燃烧弹3轴线在同一平面内，当定容燃烧弹活塞20在上止点时吸气缸2水平布置在二号铰链10的左侧，且吸气缸2轴线穿过二号铰链10，压缩缸1水平布置在右侧与吸气缸2平行。与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明避免在燃烧弹的内部改造，工艺简单、结构简单、操作简单。本发明模拟了实际工况的进气、排气行程，使得燃烧弹内气体的扰流程度更接近实际工况，使得后期的研究分析更精确。本发明通过对压缩缸和吸气缸内混合气量的控制，可以方便调节燃烧弹内气体的扰流程度。本发明在定容燃烧弹的外壁上安装了齿轮调节机构，使得燃烧弹缸体可以沿着中心轴线上下移动，方便改变其压缩比，满足不同燃料以及不同着火方式对压缩比的要求。附图说明图1为快速压缩定容燃烧机构的结构简图。图2为快速压缩定容燃烧机构工作原理图。图3为快速压缩定容燃烧机构工作原理图。图中：1-压缩缸；2-吸气缸；3-定容燃烧弹；4-固定套筒；5-定容燃烧弹压缩连杆；6-一号连接杆；7-齿轮调节机构；8-位置传感器；9-一号铰链；10-二号铰链；11-燃烧弹活塞销；12-吸气缸连杆；13-压缩缸限位块；14-吸气缸活塞销；15-压缩缸活塞销；16-三号铰链；18-压缩缸连杆；19-二号连接杆；20-定容燃烧弹活塞；21-吸气缸活塞；22-压缩缸活塞；23-吸气缸限位块；24-定容燃烧弹电磁进气门；25-定容燃烧弹火花塞和喷油器；26-定容燃烧弹电磁排气门；27-压缩缸电磁排气门；28-压缩缸火花塞和喷油器；29-压缩缸电磁进气门；30-吸气缸电磁排气门；31-吸气缸火花塞和喷油器；32-吸气缸电磁进气门。具体实施方式下面结合附图详细介绍本发明的技术方案：参阅图1，本发明提供的快速压缩定容燃烧机构，三号铰链16和试验台固定面链接，定容燃烧弹3通过齿轮调节机构7固定在三号铰链16的正方且竖直放置，在定容燃烧弹3缸体正下方处竖直放置固定套筒4且定容燃烧弹3与固定套筒4轴线重合，在竖直方向上三号铰链16和二号铰链10通过二号连接杆19相连，一号连接杆6两端链接二号铰链10和一号铰链9，定容燃烧弹压缩连杆5套穿过固定套筒4且定容燃烧弹压缩连杆5一端通过一号铰链9与一号连接杆6相连，定容燃烧弹压缩连杆5另一端通过燃烧弹活塞销11与燃烧弹活塞20相连。当定容燃烧弹活塞20在上止点时吸气缸2水平布置在二号铰链10的左侧，且吸气缸2轴线穿过二号铰链10，压缩缸1水平布置在右侧与吸气缸2平行，但是压缩缸1固定位置比吸气缸2低15cm。且压缩缸1轴线、吸气缸2轴线和定容燃烧弹3轴线三条轴线在同一平面内。压缩缸连杆18和吸气缸连杆12通过二号铰链10相连，压缩缸连杆18另一端通过压缩缸活塞销15与压缩缸活塞22相连，吸气缸连杆12另一端通过吸气缸活塞销14与吸气缸活塞21相连。压缩缸限位块13安装在压缩缸1内，距顶部2mm左右处。吸气缸限位块23安装在吸气缸2内，距顶部2mm左右处。位置传感器8安装在定容燃烧弹压缩连杆5的末端。本发明装配时的技术要领为：压缩缸1与吸气缸2安装时轴线要平行，但是不在同一直线，压缩缸1轴线比吸气缸2轴线低，使得压缩初始时压缩缸连杆18与二号连接杆19之间夹角尽量小，避免压缩时对二号连接杆19产生硬性冲击，减小寿命。当吸气缸活塞21到达上止点时，燃烧弹活塞20也要在上止点，且压缩缸活塞22刚好在下止点。此时一号连接杆6、二号连接杆连杆19、定容燃烧弹压缩连杆5以及定容燃烧弹3缸体轴线在同一轴线，并在定容燃烧弹压缩连杆5上套了固定套筒4，使得定容燃烧弹压缩连杆5只能沿着固定套筒4轴线运动，以便压缩终了时定容燃烧弹压缩连杆5和一号连接杆6能够形成死点。位置传感器8安装在定容燃烧弹压缩连杆5的末端，能够检测到定容燃烧弹压缩连杆5的具体位置。固定套筒4要安装牢固，不能有任何方向上的移动，这样可以保证机构运行时定容燃烧弹压缩连杆5运动的可靠性。当压缩缸活塞22在上止点时燃烧弹活塞20、吸气缸活塞21在下止点，当压缩缸活塞22带着压缩缸连杆18下行时，推着定容燃烧弹压缩连杆5、吸气缸连杆12上行，且二号连接杆19绕着三号铰链16逆时针运动。当压缩缸活塞22到达下止点时，定容燃烧弹活塞20、吸气缸活塞21都同时到达上止点。以下简要介绍本发明的工作原理：当定容燃烧弹活塞20被压缩到上止点时，定容燃烧弹活塞20、气缸盖和气缸壁组成的封闭空间可视为定容燃烧弹定容燃烧室。首先打开压缩缸1、吸气缸2、定容燃烧弹3的进气门，向压缩缸1内充入空气并达到设定压力，同时也能确保吸气缸活塞21和燃烧弹活塞20到达上止点和压缩缸活塞22到达下止点，如图2所示。关闭压缩缸1的电磁进气门29，并向吸气缸2内充入空气，直到压力与压缩缸1内压力相同时关闭吸气缸2的电磁进气门32。对吸气缸2进行喷油并点火，吸气缸内活塞21推着吸气缸连杆12、压缩缸连杆18、定容燃烧弹压缩连杆5、一号连接杆6运动，对压缩缸1进行压缩和对定容燃烧弹3进行快速吸气，形成进气扰流，如图3所示。当位置传感器8接收到定容燃烧弹压缩连杆5到达下止点位置信号，通过电磁设备迅速关闭定容燃烧弹进气门24，并对压缩缸1进行喷油和点火，同时打开吸气缸的电磁排气门30减小压缩阻力。压缩缸活塞22带着压缩缸连杆18推着定容燃烧弹压缩连杆5、一号连接杆6、吸气缸连杆12对定容燃烧弹3进行压缩，当位置传感器8接收到定容燃烧弹压缩连杆5向上运动信号时，当位置传感器8接收到定容燃烧弹压缩连杆5到达上止点信号后，对定容燃烧弹3进行喷油、点火。如果是研究柴油燃烧，则可以增大压缩比，直接进行高压缸内喷射压燃。