一种模拟缸内气液燃料燃烧的试验平台的制作方法

本实用新型属于定容燃烧弹可视化应用领域，具体涉及一种模拟缸内气液燃料燃烧的试验平台。

背景技术：

随着汽车工业的迅速发展，在很大程度上导致石油能源资源过度消耗和环境污染日益加重，促使人们向节能减排目标进发。市面上绝大多数的汽车是靠燃料燃烧带来动力的，故核心问题必然是发动机燃烧问题。发动机缸内燃烧好坏不仅关系到输出动力的大小，且直接影响到汽车尾气排放物，因此组织良好的发动机缸内燃烧为提高发动机热效率和减少尾气有害物的排放显得尤为重要。同时，燃料的不同在发动机缸内燃烧同样使得发动机热效率和尾气排放物有很大的差异，这主要是由于不同燃料的理化性质不同。

为了组织良好的发动机缸内燃烧和对不同燃料的理化性质进行更为可靠的理论研究，急需设计一种模拟缸内气液燃料燃烧试验平台，进而为进一步认识燃料的理化特性和合理组织缸内燃烧提供理论数据支持。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种模拟缸内气液燃料燃烧的试验平台，将燃料通过喷油器直接喷入定容燃烧弹内或者利用加热反应釜把液体燃料按照自身沸点加热成油蒸汽充入定容燃烧弹内，并且利用可视化技术来记录单个燃料或双燃料在缸内混合、燃烧等过程，为进一步认识燃料的理化特性和合理的组织燃烧起到积极作用。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种模拟缸内气液燃料燃烧的试验平台，包括纹影摄影系统、布置于所述纹影摄影系统光路之中的定容燃烧弹；

设置有点火电极，所述点火电极布置在定容燃烧弹上下两个窗盖中间，且延伸至定容燃烧弹中心处，所述点火电极连接到点火稳压电源；

设置有进排气系统，即空气瓶通过气管连接至定容燃烧弹进气口，定容燃烧弹排气口连接排气真空泵；

设置有定容燃烧弹加热控制柜，用于加热定容燃烧弹；

设置有燃油加热系统，即加热反应釜内部设有液体蒸发腔，所述液体蒸发腔与布置在加热反应釜上端的液体燃油注射端接通，油蒸汽出口端联通到定容燃烧弹；

设置有喷射系统，即氮气瓶、蓄能器、喷油器、喷油器压紧块依次相连接，所述喷油器安装在定容燃烧弹上，所述喷油器压紧块用于压紧喷油器和连接油管；

设置采集控制系统，包括采集定容燃烧弹的压力和温度、控制点火电极点火、控制喷油器喷射。

进一步的，所述纹影摄影系统采用Z字形布置，由光源、带有圆孔的狭缝装置、反光镜、准直镜、刀口装置及CCD高速照相机构成。

进一步的，在定容燃烧弹上设置有数字电子压力表和温度传感器。

进一步的，所述控制系统具体为：多功能控制仪由蓄电池供电，所述多功能控制仪分别连接喷油器控制板、点火稳压电源、采集系统和纹影摄影系统。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、提供了一个模拟缸内气液燃料燃烧试验平台，能够研究得到不同燃料的理化性质和组织合理的缸内燃烧方式。

2、利用加热反应釜将液体燃料加热成油蒸汽充入定容燃烧弹内，可以十分方便的量化研究该燃料的燃烧特性。

3、采用蓄能器建立燃料的目标轨压，这样使得目标轨压较为稳定，其压力波动较小。

4、液体燃料可以通过喷油器直接喷入定容燃烧弹内或者经过加热反应釜加热成油蒸汽充入定容燃烧弹内，故可以提高研究效率的同时能够降低科研研究成本。

附图说明

图1为本实用新型一种模拟缸内气液燃料燃烧的试验平台示意图。

图中：1-纹影摄影系统；2-定容燃烧弹；3-数字电子压力表；4-点火电极；5-温度传感器；6-排气真空泵；7-点火稳压电源；8-采集系统；9-多功能控制仪；10-计算机电脑；11-喷油器控制板；12-蓄电池；13-定容燃烧弹加热控制柜；14-喷油器；15-喷油器压紧块；16-加热反应釜；17-液体蒸发腔；18-液体燃油注射端；19-油蒸汽出口端；20-蓄能器；21-氮气瓶；22-空气瓶。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

如图1所示，本实用新型试验平台主要由定容燃烧弹2、纹影摄影系统1、加热反应釜16、进排气系统、喷射系统、采集和控制系统等构成。

纹影摄影系统1采用Z字形布置，由光源、带有圆孔的狭缝装置、反光镜、准直镜、刀口装置及CCD(Charge-coupled Device，电荷耦合元件)高速照相机构成。定容燃烧弹2安装布置于纹影摄影系统1光路之中，光源发出的光柱从定容燃烧弹2视窗口穿过；在定容燃烧弹2上加装了数字电子压力表3和温度传感器5等器件，点火电极4布置在定容燃烧弹2上下两个窗盖中间，且延伸至定容燃烧弹2中心处。

空气瓶22、排气真空泵6、气体开关阀门等构成本实施例的进排气系统。定容燃烧弹加热控制柜13是为定容燃烧弹2加热作用的，该加热控制柜能够自行控制加热温度，当加热达到研究人员设置的目标温度后，进入PID循环模式。

加热反应釜16外形类似于圆柱体，其内部有液体蒸发腔17，与布置在加热反应釜16上端的液体燃油注射端18接通；同时，加热反应釜16与定容燃烧弹2通过油蒸汽出口端19联通的；加热反应釜16顶部设置有用于安装温度传感器5的圆孔，便于实时测试和反应燃料的加热温度值；加热反应釜16下端是给其加热的装置，能够实现加热智能控制。

氮气瓶21、蓄能器20、喷油器14、喷油器压紧块15等构成本实施例的喷射系统。蓄能器20，主要功用为“蓄压储能”作用，上端为气体、下端为液体；通过气体压力挤压液体部分，使得为液体建立一定的压力值。

喷油器14安装在定容燃烧弹2左侧窗盖上，可以将液体和气体燃料直接喷入定容燃烧弹2内。喷油器压紧块15起到压紧喷油器14和连接油管作用，使蓄能器20与喷油器构成畅通形态。压力传感器、电荷放大器、NI采集卡等构成采集系统8，负责采集定容燃烧弹2内燃烧压力。点火稳压电源7为点火电极4提供初级电压，初级电压可以在稳压电源上自行设置和调节。

多功能控制仪9、计算机电脑10、喷油器控制板11、蓄电池12等构成了本实施例的控制系统，蓄电池12为多功能控制仪9提供电源；喷油器控制板11主要作用是控制喷油器14喷射工作。

本实用新型工作过程为：利用排气真空泵6和空气瓶22及其附带开关等清洗定容燃烧弹2，保证定容燃烧弹2在做试验前，弹体内没有其它气体杂质的干扰；打开定容燃烧弹加热控制柜13并设置好加热温度值为定容燃烧弹2加热。将一定量的液体燃料通过液体燃油注射端18注入到液体蒸发腔17里，在加热反应釜16下端根据液体燃料的沸点设置好加热温度并开始加热。利用氮气瓶21和蓄能器20将液体燃油建立一定目标压力值。待做好试验准备工作时，即定容燃烧弹2和加热反应釜16温度加热到目标值后，开始试验。首先将一定量的油蒸汽通过油蒸汽出口端19充入定容燃烧弹2内，空气由空气瓶22及其附带开关充入弹体内，充入量的多少可由数字电子压力表3显示出来；其他种类的燃油可由喷油器直接喷入弹体内，待可燃混合气配合好之后，再点火燃烧。

若需要研究气体燃料和液体燃料掺烧时，只需将氮气瓶21换成其他燃气瓶，且可将蓄能器20拆除，喷油器14直接与燃气瓶连接，燃气由喷油器喷射进入弹体内，其他试验设备不变。

本实用新型是这样控制的，主要满足同步控制，控制核心是多功能控制仪9。计算机电脑10给出一个总信号发出给到多功能控制仪9，多功能控制仪9分别发出四股信号，分别控制喷油器14喷射工作、点火电极4点火、CCD高速照相机拍照及采集系统8采集压力同时工作。具体为：1)多功能控制仪9给出一个信号给喷油器控制板11，触发喷油器14开始喷射工作；2)多功能控制仪9给出一个信号给点火稳压电源7，触发点火电极4开始点火；3)多功能控制仪9给出一个信号给点火放大器，触发采集系统8开始采集缸内燃烧压力；4)多功能控制仪9给出一个信号给CCD高速照相机，触发CCD高速照相机开始拍照记录。