[发明专利]定容燃烧弹及具有该定容燃烧弹的燃烧装置

说明书

技术领域

本发明涉及内燃机燃烧技术领域，具体涉及一种预混燃烧加热式定容燃烧 弹及具有该定容燃烧弹的燃烧装置。

技术背景

改善发动机缸内燃烧过程是降低排放、改善柴油机性能的一个重要方面。由 于发动机的实际喷射雾化、扩散、蒸发、燃烧、传热等过程十分复杂，且伴随有 循环变动，对环境条件的控制较为困难，且不易开展观测研究。因此，内燃机的 燃烧研究大多在可视化模拟实验装置上进行。

为研究内燃机气缸内喷雾燃烧的效果，多采用定容燃烧弹实验装置。容燃烧 弹可用于多种理论研究与实际应用，是一种良好的发动机燃烧实验研究装置，定 容燃烧弹可对常规燃料、代用燃料的燃烧过程进行研究分析，可分析燃烧过程的 物理变化过程；可对燃烧着火机理、碳烟颗粒产生机理进行研究；可研究不同气 体环境条件(温度、压力、密度、组分等)对喷雾贯穿度、雾化锥角、液核长度 等宏观特性的影响；可研究不同型号喷油器、不同喷孔数、喷孔直径及长径比、 不同型号燃油(成分、粘度不同)、不同喷油温度和喷油压力对雾化、蒸发、燃 烧过程及排放的影响；可进行冷态喷雾研究，也可以进行喷雾燃烧实验研究；可 用于计算某种燃料的燃烧热测定；可进行气体燃烧实验，观测燃烧火焰传播速度、 空间粒子分布等；还可进行燃烧自发光实验等。

专利文献CN103278331A公开了一种用于观察火焰与压力波相互作用的定 容燃烧装置，其燃烧弹主体包括弹体和光学观察窗口。其中，弹体为圆柱型，并 设置有形状为通孔的观察孔；光学观察窗口由外侧具有环状凸台的光学玻璃、嵌 入端盖和压紧端盖组成，并由嵌入端盖和压紧端盖通过螺栓安装在弹体上的观察 孔上。

但是，该装置弹体为圆柱体，只设置了一对形状为通孔的观察孔，观察光路 较为单一，不能较为全面的观察弹体内燃烧的过程；另外，该装置的光学玻璃要 制造为外侧要具有环形凸台，对玻璃的加工要求较高，增加了加工难度，成本较 高；而且，该装置采用螺栓压紧，会使观察用的光学玻璃受力不均，容易使玻璃 断裂，特别是，其弹体内未装有风扇，使得弹体内的混合气涡流不足，不符合现 有的内燃机燃烧条件。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明目的在于提供一种定容燃烧弹 及具有该定容燃烧弹的燃烧装置，其通过对弹体上石英玻璃窗的安装与密封方 式、主安装座的结构与密封方式、安全保护措施和充气方法等的改进，并添加 磁耦合风扇，从而获得适应内燃机燃烧条件的结构，可实现对燃烧过程的全面观 察，且制造工艺简单、部件稳定可靠，从而可适应多种研究需求的预混燃烧加热 式定容弹喷雾燃烧诊断实验。

为实现上述发明目的，按照本发明的一个方面，提供一种定容燃烧弹，用于 内燃机的燃烧模拟，其特征在于，该定容燃烧弹包括：

弹体，其为内部具有空腔作为燃烧腔的立方体结构，该弹体具有六个工作面 以作为主安装面、以及位于八个顶角上加工出的副安装面，其中各所述主安装面 和副安装面上均开设有中心通孔，以分别作为主安装孔和副安装孔；

主安装座，其容置在两相对布置的主安装孔中，用于安装喷油器以向弹体内 的燃烧腔喷油；

玻璃安装座，其容置在另外的两相对布置的主安装孔中，用于安装玻璃作为 观测燃烧腔内燃烧状况的观测窗口；

磁耦合风扇，其容置在最后的两相对布置的主安装孔中，以用于旋转驱动弹 体燃烧腔内的混合气使之形成涡流；以及

副安装座，其容置在所述副安装孔中，其内设置有传感器，以用于测量弹体 燃烧腔内的压力和温度。

作为本发明的改进，所述主安装座包括套在所述主安装孔上且具有台阶通孔 的哑塞、通过螺栓同轴套装设置在所述哑塞台阶通孔内的喷油器座，两者之间设 置有密封器、以及通过与所述弹体螺纹连接以用于将所述哑塞固定在所述弹体上 的主螺纹压盖。

作为本发明的改进，所述玻璃安装座包括套在所述主安装孔上且具有与中心 通孔的石英玻璃座、套装在该石英玻璃座的中心通孔上的石英玻璃、通过螺钉固 定在所述石英玻璃座上以用于将所述石英玻璃压紧在该石英玻璃座上的石英玻 璃盖板、以及通过与所述弹体螺纹连接以用于将所述石英玻璃盖板压紧的主螺纹 压盖。

作为本发明的改进，所述石英玻璃座的中心通孔呈喇叭状，套装在其中的所 述石英玻璃适应性地呈椎体形。