[发明专利]燃油积碳结焦实验平台

说明书

一种燃油动力装置技术领域的燃油结焦积碳的实验平台，包括注射泵、玻璃注射器、长针头、加热盘、实验片、热电偶、电热丝、温度控制器、重量传感器、质量显示器、密封排气罩等部件，本发明通过电加热的方式得到实验需求的平板温度条件，将燃油以缓慢的速度滴到平板上，根据研究背景，灵活设置实验程序和实验条件，如温度条件、时间条件、环境氛围等，得到燃油在特定条件下的平板积碳。本发明可在较大范围内控制温度条件，研究所有类型燃油的积碳问题。本发明设计合理，结构简单，适用于燃油结焦积碳实验平台的优化设计。

技术领域

本发明涉及一种燃油动力装置技术领域的燃油结焦、积碳的实验平台，尤其是一种用于模拟不同温度下燃油包括汽油、航空煤油、柴油、生物柴油等在内的积碳、结焦过程的实验平台。

背景技术

通过燃油燃烧从而将燃油的化学能转化成动能是目前大部分动力装置获取动力的主要形式，这其中包括燃烧柴油、生物柴油、乳化柴油、汽油等燃料的内燃机以及燃烧航空煤油的航空发动机等。然而以燃油燃烧而驱动的动力装置都要面临着燃油在一定温度下结焦和积碳的问题。燃油结焦、积碳不仅会造成燃油的无效消耗，还会导致严重的动力装置性能的急剧下降甚至故障。比如航空发动机上航空煤油在高温下结焦积碳会堵塞喷油器的喷嘴，从而降低了喷射流量，影响发动机的功率输出。柴油机和汽油机喷油器内燃油在一定温度下的氧化同样会导致积碳堵塞喷油器，造成流量下降和喷雾扭曲；另外，发动机气缸内的积碳也会导致发动机的动力性能的下降、燃烧效率的降低和污染物排放的升高，同时也可能会导致早燃和超级爆震等问题，损坏发动机。

目前对于燃油结焦、积碳的研究，主要针对着特定领域，以各自领域中燃油的实际使用形式为背景，设计燃油的积碳研究方法。如航空发动机中是以加热管路中流动的航空煤油从而得到积碳；汽车发动机中是对积炭的研究主要方法是在发动机台架上，在一定工况条件下长时间运行发动机，通过发动机性能的变化研究发动机积碳和喷油器积碳。这种方法的主要问题在于：第一，系统复杂、昂贵，操作繁琐，结果重复性差导致可信度降低；第二，试验费用高，产生积碳需要的时间过长，造成燃油消耗、电力消耗和人力资源消耗大；第三，由于发动机运行过程中会受到多种因素的影响，如温度、湿度、管路状况、发动机状态等，影响因素复杂，不能精确控制实验条件，造成对最终的实验结果解释不清。

发明内容

为了解决现有的燃油积碳实验方法成本高、影响因素复杂造成的结果不清晰的问题，本发明提出了一种新燃油积碳实验平台，适用于所有类型燃油的积碳问题，可以在较大范围内控制温度条件。其工作原理为：使用电加热的方式得到试验需求的平板温度条件，将燃油以缓慢的速度滴到平板上，灵活设置实验程序和实验条件，如温度条件、时间条件、环境氛围等，得到燃油在特定条件下的平板积碳，然后通过称量和各种测试方法，得到积碳的物理化学特性，从而研究燃油在积碳过程中发生的具体变化。

本发明是通过以下技术方案来实现的，本发明包括注射泵、玻璃注射器、长针头、实验片、加热盘、热电偶、电热丝、温度控制器、重量传感器、质量显示器、密封排气罩，玻璃注射器布置在注射泵的上部，长针头的一端通过标准接口与玻璃注射器紧密连接，长针头的另一端通过弯曲调节并放置在实验片上方合适高度，加热盘上部布置有凹槽，实验片安置在加热盘的凹槽内，热电偶的测量端布置在加热盘内并位于实验片的下方，电热丝布置在加热盘的下方，热电偶、电热丝均通过线束与温度控制器及电源相连接，重量传感器安装在加热盘的底部边缘，重量传感器通过线束与质量显示器相连接，实验片、加热盘、热电偶、电热丝、温度控制器、重量传感器均布置在密封排气罩内。

进一步地，在本发明中，注射泵为螺旋推进装置，通过控制螺纹柱的转动速度实现推进速度的精确控制，注射器材质为玻璃，容积根据需要选择，与注射泵配合，流量范围可以达到0.001μl-43.349ml/min；长针头为不锈钢材质，长度5-20cm，直径 0.05mm-1mm。

更进一步地，在本发明中，加热盘呈圆形，材质为不锈钢，实验片安装凹槽为方形；电热丝与加热盘之间进行绝缘处理。