[发明专利]双缸快速压缩膨胀燃烧机及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及研究各种液体燃料压缩燃烧过程的双缸快速压缩膨胀燃烧机及其方法。

背景技术

研究燃烧过程的实验方法有激波管、连续流动反应器、搅动反应器、快速压缩燃烧机等，这些方法分别适用于不同压力、温度等实验条件，都有各自的局限性，其中快速压缩燃烧机可以测量中低温下的着火燃烧过程；而传统的快速压缩燃烧机只能实现单次压缩燃烧过程，时间费用太大，实验过程繁琐；本发明提出的双缸快速压缩燃烧机利用柴油内燃机为测试液体燃料压缩过程提供动力，实现循环压缩，从而进行重复实验，并通过电控单元控制进、排气提前或延迟时间和喷油时刻，以及更换测试燃料活塞来得到不同的燃烧室和火力岸高度，从而实现可变压缩比控制，如此一来，实现不同燃料在不同驱动压力下的不同压缩比、不同当量比的压缩自燃过程测量。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种双缸快速压缩膨胀燃烧机及其方法。本发明采用的技术方案如下：

一种适用于研究液体替代燃料燃烧过程的双缸快速压缩膨胀燃烧机包括气缸盖、缸体、曲轴、飞轮、电控单元及显示仪表，缸体包含柴油缸和测试燃料缸，柴油缸内部配有柴油缸活塞、柴油缸活塞销、柴油缸连杆、测试燃料缸内部配有测试燃料连杆、测试燃料活塞销、测试燃料活塞；气缸盖包括第一进气道、第一排气道、第二进气道、第二排气道、柴油喷油器、测试燃料喷油器、缸压传感器、石英视窗；

双缸快速压缩膨胀燃烧机自上而下依次是气缸盖、缸体、曲轴，气缸盖与缸体紧密接合，中间由密封垫密封；缸体包含柴油缸和测试燃料缸，柴油缸内柴油缸活塞通过柴油缸活塞销与柴油缸连杆连接，测试燃料缸内测试燃料活塞通过测试燃料活塞销与测试燃料连杆连接，两个连杆共同与曲轴连接，曲轴末端装配有飞轮；柴油缸内新鲜空气经过第一进气道通入、其开闭由第一进气门控制，柴油燃烧废气经过第一排气道排出、其开闭由第一排气门控制，柴油经柴油喷油器喷入；测试燃料缸内新鲜空气经过第二进气道通入、其开闭由第二进气门控制，燃烧废气经过第二排气道排出、其开闭由第二排气门控制，测试燃料经测试燃料喷油器喷入；测试燃料缸的缸盖上布置有缸压传感器和石英视窗，石英视窗处安装有内窥镜。

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。

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。

测试燃料活塞结构包含紧固螺钉、燃烧室、活塞头部、上气环、下气环、油环和活塞基部；活塞头部和活塞基部通过紧固螺钉连接，活塞头部上设有燃烧室，活塞基部上设有上气环、下气环、油环；

缸活塞头部可更换，通过更换测试燃料缸活塞头部可实现不同的燃烧室形状及压缩比的压燃试验研究。

所述的适用于研究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、排气门的开闭时刻为柴油缸供应新鲜空气，电控单元根据曲轴传来的曲轴转角信号控制柴油喷油器喷入柴油，柴油压缩燃烧使得混合气膨胀做功，通过柴油缸活塞、柴油缸活塞销、柴油缸连杆和曲轴将能量储存在飞轮中；电控单元给出信号控制测试燃料缸进气门、排气门的开闭时刻为测试燃料缸供应新鲜空气，飞轮释放能量，通过测试燃料连杆、测试燃料活塞销、测试燃料活塞压缩新鲜空气，电控单元根据用户的需求控制测试燃料喷油器的喷油时刻，随后的压缩燃烧过程特征及其参数由石英视窗处安装的内窥镜和缸压传感器实时监测和检测，缸压传感器测量缸内压力，可由此计算缸内压力升高率、指示热效率以研究燃烧放热规律，内窥镜可实时检测燃烧始点，从而研究试验燃料的滞燃期，根据上述参数并可深入研究测试燃料的爆震特性；通过更换测试燃料活塞的活塞头部，得到不同的燃烧室和不同的火力岸高度，从而实现不同压缩比的压缩燃烧。。

本发明的适用于研究液体燃料燃烧过程的快速压缩膨胀燃烧机，利用柴油缸输出的动力，驱动测试燃料缸中燃料-空气的压缩过程，实现快速压缩自燃；通过更换测试燃料活塞的活塞头部，得到不同的燃烧室和不同的火力岸高度，从而实现不同压缩比的压缩；电控单元根据曲轴转角信号，依据用户需求进而分别控制各喷油器的喷油时刻，实现不同压力下不同当量比的测试燃料快速压缩自燃；缸压传感器测量缸内压力，可由此计算缸内压力升高率、指示热效率以研究燃烧放热规律，内窥镜可实时检测燃烧始点，从而研究试验燃料的滞燃期，根据上述参数并可深入研究测试燃料的爆震特性。

附图说明