[实用新型]一种基于快速压缩机喷雾燃烧可视化的光学实验平台

说明书

本实用新型公开了一种基于快速压缩机喷雾燃烧可视化的光学实验平台，用于模拟发动机压缩冲程以及喷雾发展与燃烧过程。该平台包括快速压缩机系统、可视化燃烧室，燃油供给系统，数据采集系统，以及纹影法光学系统等；所述快速压缩机以及可视化燃烧室可以提供与实际发动机相似的缸内热力条件；喷油器以及供油系统可以实现不同压力和脉宽的喷射条件；可以通过信数据采集系统采集缸内压力信号，通过纹影法获得喷雾发展与燃烧过程的实验图像。本实用新型提供了一种研究在与实际发动机相似的缸内热力条件下研究喷雾发展和燃烧的实验平台和方法，提出了一种缸内喷雾可视化研究的技术方案，有利于高温高压条件下的喷雾燃烧机理研究的发展。

技术领域

本实用新型属于内燃机技术领域，具体涉及一种基于快速压缩机喷雾燃烧可视化的光学实验平台。

背景技术

发动机作为一种重要的动力装置，广泛应用于人类社会的交通运输和工业生产中，但是日益严峻的能源形势和愈加严格的排放法规对发动机的发展提出了更高的要求。而发动机缸内的燃油喷射和蒸发以及燃烧过程直接影响发动机燃烧的完善程度，进而影响发动机的动力性、经济性以及排放特性。因此，需要对缸内喷雾发展过程以及喷雾燃烧过程进行更为深入的研究。但是，由于发动机的结构复杂而又紧凑，运用非接触式测量的光学方法来观测缸内实际的喷雾发展和燃烧状况难度较大，且效果不佳。而在喷雾定容燃烧弹中进行相关的研究也很难达到实际发动机喷油时刻，活塞到达上止点时的高温高压的工作条件。

快速压缩机能够在极短的时间内通过活塞的快速压缩缸内气体，可近似于绝热压缩过程，最终在缸内形成近似均匀的高温高压缸内环境，因此可以模拟发动机的压缩冲程以及定容燃烧过程，常用于化学反应动力学与内燃机燃烧的研究。由于快速压缩机燃烧室结构简单，边界条件易于控制，同时也能提供与实际发动机相似的缸内条件，因此可以通过对快速压缩机的燃烧室改造，合理布置燃油供给系统和光学，实现对缸内喷雾燃烧过程的可视化研究。

实用新型内容

本实用新型为了提供一种基于快速压缩机喷雾燃烧可视化的光学实验平台，具体是一种能够模拟在压缩终了时，在与实际发动机燃烧室相似热力环境的条件下，研究喷雾的蒸发雾化、混合气体形成以及燃烧过程的光学实验装置，以解决高温高压条件下的喷雾可视化研究所面临的困难，有利于喷雾发展的机理研究。

本实用新型采用如下技术方案来实现的：

一种基于快速压缩机喷雾燃烧可视化的光学实验平台，包括快速压缩机实验系统，燃油供给系统，数据采集系统，以及纹影法光学系统；

其中，快速压缩机系统通过高压储气罐中的压缩空气推动驱动段中的驱动活塞，并通过连杆和压缩段中的活塞快速压缩中可视化燃烧室的气体，在可视化燃烧室内部形成均匀的高温高压的环境，模拟汽车发动机的压缩冲程；

光学实验时，燃油供给系统向可视化燃烧室供给燃油；数据采集系统用于控制电控阀门、液压油泵以及触发高速摄像机，同时采集可视化燃烧室内的气体压力信号；纹影法光学系统用于获得可视化燃烧室内的喷雾蒸发与燃烧过程的实验图像。

本实用新型进一步的改进在于，可视化燃烧室包括具有中空腔体结构的燃烧室主体，燃烧室主体的端面安装喷油器端盖，其中心处安装有喷油器，另一个端面与压缩段的端面连接，使得燃烧室与压缩段内部连通；压缩段内部的活塞与活塞杆连接，活塞杆的另一端与液压段内部的液压缸活塞连接，液压缸活塞再通过连杆与驱动段内部的驱动活塞连接，驱动活塞右侧通过驱动段与高压储气罐连通；液压油箱通过油管、液压油泵、电控阀门与液压段连通形成液压油循环回路，空气压缩机一方面与驱动段连通形成气体回路，另一方面用于给高压储气罐充入压缩空气。

本实用新型进一步的改进在于，燃烧室是一个可视化燃烧室，包括燃烧室主体、喷油器端盖以及光学视窗；其中，燃烧室主体上的排气口和进气口开设在同一个侧面上，压力传感器安装孔开设在与排气口和进气口正对的侧面上，用于安装压力传感器，两个光学视窗正对地开设在另外的两个侧面上。