[实用新型]可调节燃烧室样件传热特性研究系统

说明书

本实用新型公开了一种可调节燃烧室样件传热特性研究系统，包括二维可调节燃烧室样件、定容燃烧弹、同步控制与瞬态温度采集子系统、燃油供给子系统、高速摄像子系统、进排气子系统、冷却子系统；二维可调节燃烧室样件安装在定容燃烧弹中，用于模拟活塞不同上止点位置状态；定容燃烧弹主体为圆柱形造型，用于模拟柴油机燃烧室中高温、高压环境；同步控制与瞬态温度采集子系统具有喷油时刻控制、图像拍摄控制以及瞬态温度采集功能；本实用新型可以研究不同初始压力、初始温度、喷油压力条件下燃料喷雾及附壁燃烧特性，并通过布置在二维可调节燃烧室样件表面的快速响应热电偶测量燃烧室表面瞬态温度，研究附壁燃烧特性与壁面瞬态温度研究受热样件传热特性。

技术领域

本实用新型涉及发动机传热过程的试验装置领域，具体涉及一种可调节燃烧室样件传热特性研究系统。

背景技术

我国地域辽阔，地形复杂，其中3000m海拔高度以上面积占比为26%。高海拔条件下由于大气密度和压力的下降，导致柴油机出现功率下降、燃烧恶化、冷却子系统散热能力下降等问题。在实际工作场景中，部分柴油机在高原变海拔环境下运行，出现了活塞烧蚀等故障。柴油机进气量减少，燃油缸内直接喷射阻力减少，导致喷雾贯穿距离增大，出现喷雾撞壁情况，燃油喷雾撞击壁面的同时也会让部分燃油附着在燃烧室壁面上，形成附壁油膜并产生燃油附壁燃烧，从而直接影响缸内燃气侧和燃烧室壁面的换热状态与热流分布。因此，有必要探究燃油喷雾撞壁燃烧对燃烧室热状态的影响。

研究者多利用定容燃烧弹与光学发动机来研究燃油喷雾与燃烧，鲜有人对燃油附壁燃烧对燃烧室或受热样件的传热特性进行探究。究其原因是对燃烧室或受热样件进行温度测量较为困难，而且如何获取瞬态温度场也是一个难题。

实用新型内容

为了探究在燃油喷雾撞壁燃烧状态下的活塞传热状态，本实用新型提供了一种可调节燃烧室样件传热特性研究系统，用于模拟发动机燃烧室内部环境，可以深入探究变海拔状态下燃油喷雾撞壁燃烧对受热样件热状态的影响，探究燃油附壁燃烧传热机理并修正近壁附壁燃烧传热模型。

一种可调节燃烧室样件传热特性研究系统，包括二维可调节燃烧室样件、定容燃烧弹、同步控制与瞬态温度采集子系统、燃油供给子系统、高速摄像子系统、进排气子系统、冷却子系统；二维可调节燃烧室样件安装在定容燃烧弹中，用于模拟活塞不同上止点位置状态；定容燃烧弹主体为圆柱形造型，用于模拟柴油机燃烧室中高温、高压环境；同步控制与瞬态温度采集子系统具有喷油时刻控制、图像拍摄控制以及瞬态温度采集功能；燃油供给子系统包括油箱、高压共轨与喷油器，为定容燃烧弹弹体提供高压燃油；高速摄像子系统对定容燃烧弹中燃油喷雾附壁以及燃油附壁燃烧过程进行过程记录，并结合光学测量方法分析燃烧状态；进排气子系统连接定容燃烧弹的进气孔与排气孔；冷却子系统连接定容燃烧弹，对喷油器与石英视窗进行冷却。

所述的二维可调节燃烧室样件包括模拟活塞型线样件、模拟缸盖火力面样件、模拟余隙样件，不同厚度的模拟余隙样件放置在活塞型线样件与模拟缸盖火力面样件之间，模拟不同活塞行进至不同上止点位置，从而研究不同喷油时刻下燃料喷雾撞壁以及燃油附壁燃烧下的传热特性。

所述的定容燃烧弹，主体为圆柱形造型，弹体侧面安装石英视窗或者铁块，弹体上部设有连接立柱用来固定二维可调节燃烧室样件，弹体下部设有加热线圈以及加热调节器，为定容燃烧弹提供高温气体。

所述的同步控制与瞬态温度采集子系统，包括同步控制单元和瞬态温度采集单元，同步控制单元采用NI公司生产的CompactRIO控制系统和同步控制上位机，用于控制喷油脉宽信号、喷射触发信号、拍摄触发信号、加热器加热信号，瞬态温度采集单元包括快速响应热电偶，PXI温度采集箱，以及温度采集上位机。

所述的燃油供给子系统包括油箱、高压油泵、高压油轨、电控喷油器，在共轨内设置轨压传感器，高压油泵抽取油箱中燃油至高压油轨，轨压传感器放置在高压油轨测量油轨中燃油压力，电控喷油器连接高压高压油轨进行燃油喷射。