和图3所示，测试燃料活塞14结构包含紧固螺钉1401、燃烧室1402、活塞头部1403、上气环1404、下气环1405、油环1406和活塞基部1407 ;活塞头部1403和活塞基部1407通过紧固螺钉1401连接，活塞头部1403上设有燃烧室1402，活塞基部1407上设有上气环1404、下气环1405、油环1406 ;缸活塞头部1403可更换，通过更换测试燃料缸活塞头部1403可实现不同的燃烧室形状及压缩比的压燃试验研宄；其中a)是普通燃烧室，b)是火力岸高度发生变化的燃烧室，c)是燃烧室在测试燃料活塞上的位置发生变化，d)是燃烧室的形状发生变化。
[0015]所述的适用于研宄液体替代燃料的双缸快速压缩膨胀燃烧机的控制方法如下:工作时，由电控单元给出信号控制柴油缸进气门5、排气门I的开闭时刻为柴油缸供应新鲜空气，电控单元23根据曲轴10传来的曲轴转角信号控制柴油喷油器2喷入柴油，柴油压缩燃烧使得混合气膨胀做功，通过柴油缸活塞7、柴油缸活塞销8、柴油缸连杆9和曲轴10将能量储存在飞轮11中；电控单元23给出信号控制测试燃料缸进气门18、排气门21的开闭时刻为测试燃料缸供应新鲜空气，飞轮11释放能量，通过测试燃料连杆12、测试燃料活塞销13、测试燃料活塞14压缩新鲜空气，电控单元23根据用户的需求控制测试燃料喷油器19的喷油时刻，随后的压缩燃烧过程特征参数由石英视窗16处安装的内窥镜和缸压传感器15检测，缸压传感器测量缸内压力，可由此计算缸内压力升高率、指示热效率以研宄燃烧放热规律，内窥镜可实时检测燃烧始点，从而研宄试验燃料的滞燃期，根据上述参数并可深入研宄测试燃料的爆震特性；通过更换测试燃料活塞14的活塞头部1403，得到不同的燃烧室1402和不同的火力岸高度，从而实现不同压缩比的压缩燃烧。
[0016]通过本双缸快速压缩膨胀燃烧机的运行，可实现不同压力下不同压缩比、不同当量比的测试液体燃料压缩自燃过程，通过柴油缸动力持续输出，可实现测试燃料缸的循环压缩，测量周期短；通过缸压传感器和石英窗口处安装的内窥镜能够实现燃烧过程的记录，可以得到测试燃料压燃过程的滞燃期、压力升高率曲线以及放热规律，进一步可研宄爆震特性，这样可以完善所测试燃料的化学反应动力学研宄，并为理论建模研宄提供实验基础。
【主权项】
1.一种适用于研宄液体替代燃料燃烧过程的双缸快速压缩膨胀燃烧机，其特征在于包括气缸盖(4)、缸体(6)、曲轴(10)、飞轮(11)、电控单元及显示仪表(23)，缸体(6)包含柴油缸和测试燃料缸，柴油缸内部配有柴油缸活塞(7)、柴油缸活塞销(8)、柴油缸连杆(9)、测试燃料缸内部配有测试燃料连杆(12)、测试燃料活塞销(13)、测试燃料活塞(14);气缸盖(4)包括第一进气道(5)、第一排气道(22)、第二进气道(17)、第二排气道(21)、柴油喷油器(2)、测试燃料喷油器(19)、缸压传感器(15)、石英视窗(16); 双缸快速压缩膨胀燃烧机自上而下依次是气缸盖(4)、缸体(6)、曲轴(10)，气缸盖(4)与缸体(6)紧密接合，中间由密封垫密封；缸体(6)包含柴油缸和测试燃料缸，柴油缸内柴油缸活塞(7)通过柴油缸活塞销(8)与柴油缸连杆(9)连接，测试燃料缸内测试燃料活塞(14)通过测试燃料活塞销(13)与测试燃料连杆(12)连接，两个连杆共同与曲轴(10)连接，曲轴末端装配有飞轮(11);柴油缸内新鲜空气经过第一进气道(5)通入、其开闭由第一进气门(3 )控制，柴油燃烧废气经过第一排气道(22 )排出、其开闭由第一排气门(I)控制，柴油经柴油喷油器(2)喷入；测试燃料缸内新鲜空气经过第二进气道(17)通入、其开闭由第二进气门(18 )控制，燃烧废气经过第二排气道(21)排出、其开闭由第二排气门(20 )控制，测试燃料经测试燃料喷油器(19)喷入；测试燃料缸的缸盖上布置有缸压传感器(15)和石英视窗(16)，石英视窗(16)处安装有内窥镜。
2.如权利要求1所述的双缸快速压缩膨胀燃烧机，其特征在于，测试燃料缸的动力来自于柴油缸，两缸独立供油，在柴油缸持续工作时，测试燃料缸能够实现循环压缩过程，可重复实验。
3.如权利要求1所述的双缸快速压缩膨胀燃烧机，其特征在于，曲轴转角位置信号传入电控单元，电控单元根据曲轴转角信号分别控制柴油缸和测试燃料缸喷油时刻。
4.如权利要求1所述的双缸快速压缩膨胀燃烧机，其特征在于，测试燃料活塞(14)结构包含紧固螺钉(1401)、燃烧室(1402)、活塞头部(1403)、上气环(1404)、下气环(1405)、油环(1406)和活塞基部(1407);活塞头部(1403)和活塞基部(1407)通过紧固螺钉(1401)连接，活塞头部(1403)上设有燃烧室(1402)，活塞基部(1407)上设有上气环(1404)、下气环(1405)、油环(1406)； 缸活塞头部(1403)可更换，通过更换测试燃料缸活塞头部(1403)可实现不同的燃烧室形状及压缩比的压燃试验研宄。
5.一种使用如权利要求1所述的双缸快速压缩膨胀燃烧机的控制方法，其特征在于:工作时，由电控单元(23 )给出信号控制柴油缸进气门(5 )、排气门(I)的开闭时刻为柴油缸供应新鲜空气，电控单元(23)根据曲轴(10)传来的曲轴转角信号控制柴油喷油器(2)喷入柴油，柴油压缩燃烧使得柴油缸内混合气膨胀做功，通过柴油缸活塞(7)、柴油缸活塞销(8)、柴油缸连杆(9)和曲轴(10)将能量储存在飞轮(11)中；电控单元(23)给出信号控制测试燃料缸进气门(18)、排气门(21)的开闭时刻为测试燃料缸供应新鲜空气，飞轮(11)释放能量，通过测试燃料连杆(12)、测试燃料活塞销(13)、测试燃料活塞(14)压缩新鲜空气，电控单元(23)根据用户的需求，控制测试燃料喷油器(19)的喷油时刻，随后的压缩燃烧过程特征及其参数由石英视窗(16)处安装的内窥镜和缸压传感器(15)实时监测和检测，缸压传感器测量缸内压力，可由此计算缸内压力升高率、指示热效率以研宄燃烧放热规律，内窥镜可实时检测燃烧始点，从而研宄试验燃料的滞燃期，根据上述参数并可深入研宄测试燃料的爆震特性；通过更换测试燃料活塞(14)的活塞头部(1403)，得到不同的燃烧室(1402)和不同的火力岸高度，从而实现不同压缩比的压缩燃烧。
【专利摘要】本发明公开了一种双缸快速压缩膨胀燃烧机及其方法。包括气缸盖、缸体、曲轴、飞轮、电控单元及显示仪表。缸体上布置有柴油缸和测试燃料缸，气缸内均包含活塞、活塞销、连杆，通过各自连杆共同连接到曲轴上。气缸盖上布置有对应于两个气缸的进、排气道，进、排气门和喷油器，在测试燃料侧气缸盖上还布置有缸压传感器和石英视窗，石英视窗处安装有内窥镜。此快速压缩膨胀燃烧机的电控单元可根据曲轴转角信号分别控制柴油缸和测试燃料缸喷油时刻。本发明的双缸快速压缩膨胀燃烧机利用柴油缸驱动测试燃料的压缩燃烧，可重复实验，通过更换测试燃料活塞头部及变更其火力岸高度实现压缩比可调，根据缸压传感器和内窥镜监测燃烧过程状态参数。
【IPC分类】G01R31-12
【公开号】CN104808118
【申请号】CN201510149068
【发明人】许沧粟, 胡洋洋, 麻剑, 谢阳, 罗麒元, 王洪涛, 刘阳训, 周旋
【申请人】浙江大学
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2015年4月1日