[发明专利]壁面引导式二冲程LPG直喷发动机PLIF可视化装置

说明书

技术领域

    本发明涉及发动机可视化实验装置，具体地说是壁面引导式二冲程LPG直喷发动机激光诱导荧光法可视化装置。

背景技术

    光学发动机可以利用光学可视化技术诊断分析缸内状态，对优化燃烧室设计与燃烧过程给予指导。目前，国内外很多内燃机研究机构都建立相应的光学发动机可视化测量平台，所获得的实验结果对发动机缸内的燃烧过程的理论分析起到了必要的支撑作用。

    采用激光诱导荧光法研究四冲程直喷汽油机的混合气形成和燃烧过程的报道已经较多，几乎看到的光学发动机是以研究四冲程发动机缸内的工作过程而研制的。特别是近年来赛艇用发动机、船舷用机等开展了二冲程直喷汽油机的研究，但现行的四冲程直喷汽油机光学发动机可视化测量装置并不能直接应用于二冲程直喷汽油机的缸内工作过程的可视化。

    LPG燃料与汽油相比，具有辛烷值高、燃烧时生成的CO2少等优点，因此，二冲程LPG直喷发动机缸内工作过程的研究也相继报道。但检索表明现有的缸内可视化方法是安置内窥镜方式，存在着观测视角小，喷雾时光线暗、不能清楚地观察喷雾和燃烧过程等缺点。为了验证使用CFD软件数值模拟二冲程LPG直喷发动机缸内工作过程时所选定的计算模型的正确性，开发一种适用于二冲程LPG直喷发动机缸内工作过程可视化的光学发动机很有必要。

    借鉴四冲程直喷汽油机燃烧系统，本发明提出 的“壁面引导型” 二冲程LPG直喷发动机燃烧系统主要借助喷束角度、活塞形状、气流运动的配合，在恰当地点火时刻，燃料-空气混合气恰当地被引导至火花塞电极附近。由此，本发明提出的壁面引导式二冲程LPG直喷发动机工作过程的激光诱导荧光法可视化装置尚未看到。

参考文献：Wen-Bin Wang and Yu-Yin Peng, “Spray Measurement and Visualization of Gasoline Injection for 2-Stroke Engine”.SAE Paper. 930496

发明内容

    本发明的目的是克服现有二冲程LPG直喷发动机缸内工作过程测量技术的不足，提供了一种壁面引导式二冲程LPG直喷发动机的激光诱导荧光法可视化装置。

壁面引导式二冲程LPG直喷发动机激光诱导荧光法可视化装置，包括汽缸盖，火花塞，进气道，进气门，喷油器，光束截止器，石英环，片光器，激光器，排气口，加长汽缸，曲柄连杆机构，反拖测功机，反射镜，曲轴箱，加长活塞，带有凹坑的石英窗，压套，活塞环，加长活塞壁，汽缸中心线，汽缸视窗，活塞视窗；

所述的汽缸盖上不设置排气道，仅有进气门及纵向进气道，喷油器、进气道和进气门布置在汽缸中心线一侧，喷油器安装角度与加长活塞顶所在平面夹角为30°—60°。排气口设计在汽缸中心线另一侧的加长汽缸下部，所述的排气口开在活塞下止点上方，活塞运动到下止点时排气口下缘低于活塞顶平面，活塞上下往复一次，完成发动机的进-压-爆-排工作循环；

所述的火花塞安装位置应当使得火花塞电极与接近上止点的石英窗上的凹坑引导的LPG喷束前锋相配合。

喷油器与加长活塞顶所在平面夹角为35°—50°。

火花塞可以竖直的安装在汽缸中心，也可以安装在汽缸中心线一侧，其原则是应与活塞顶部的凹坑形状很好地配合；所述的带有凹坑的石英窗为一种当安装有石英窗的活塞在接近上止点时经石英窗凹坑引导的LPG喷束到达火花塞电极附近；

石英环安装在汽缸盖和加长汽缸之间，石英环与加长汽缸同轴、并且相同内径；所述的加长汽缸在安装有进气门及纵向进气道的对侧开有排气口；

所述的加长活塞由石英窗、压套、活塞环、加长活塞壁组成，石英窗圆柱面为台阶形式，压套内圆柱面也为台阶形式，压套内圆柱面台阶与石英窗圆柱面台阶配合，压套通过螺纹配合将石英窗安装在加长活塞壁上端。加长活塞壁是一种镂空结构，加长汽缸一侧开有汽缸视窗，加长活塞壁上开有与汽缸视窗对应的活塞视窗，活塞视窗内部安装有反射镜，反射镜与活塞轴线成45°角；燃烧室内部光线透过石英窗照射到反射镜上，通过高速摄影相机拍摄发动机内部的混合气形成和燃烧过程；

加长活塞大头通过曲柄连杆机构与反拖测功机相连；所述的反拖测功机可以测可视化发动机燃烧过程的功率，也可以在可视化发动机研究喷雾过程中通过曲柄连杆机构反拖加长活塞上、下行；

加长活塞下端圆柱面开有活塞环槽，活塞环槽内安装有活塞环；