雙缸快速壓縮膨脹燃燒機(jī)及其方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及研宄各種液體燃料壓縮燃燒過程的雙缸快速壓縮膨脹燃燒機(jī)及其方法。
【背景技術(shù)】
[0002]研宄燃燒過程的實(shí)驗(yàn)方法有激波管、連續(xù)流動反應(yīng)器、攪動反應(yīng)器、快速壓縮燃燒機(jī)等，這些方法分別適用于不同壓力、溫度等實(shí)驗(yàn)條件，都有各自的局限性，其中快速壓縮燃燒機(jī)可以測量中低溫下的著火燃燒過程；而傳統(tǒng)的快速壓縮燃燒機(jī)只能實(shí)現(xiàn)單次壓縮燃燒過程，時間費(fèi)用太大，實(shí)驗(yàn)過程繁瑣；本發(fā)明提出的雙缸快速壓縮燃燒機(jī)利用柴油內(nèi)燃機(jī)為測試液體燃料壓縮過程提供動力，實(shí)現(xiàn)循環(huán)壓縮，從而進(jìn)行重復(fù)實(shí)驗(yàn)，并通過電控單元控制進(jìn)、排氣提前或延遲時間和噴油時刻，以及更換測試燃料活塞來得到不同的燃燒室和火力岸高度，從而實(shí)現(xiàn)可變壓縮比控制，如此一來，實(shí)現(xiàn)不同燃料在不同驅(qū)動壓力下的不同壓縮比、不同當(dāng)量比的壓縮自燃過程測量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種雙缸快速壓縮膨脹燃燒機(jī)及其方法。本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
一種適用于研宄液體替代燃料燃燒過程的雙缸快速壓縮膨脹燃燒機(jī)包括氣缸蓋、缸體、曲軸、飛輪、電控單元及顯示儀表，缸體包含柴油缸和測試燃料缸，柴油缸內(nèi)部配有柴油缸活塞、柴油缸活塞銷、柴油缸連桿、測試燃料缸內(nèi)部配有測試燃料連桿、測試燃料活塞銷、測試燃料活塞；氣缸蓋包括第一進(jìn)氣道、第一排氣道、第二進(jìn)氣道、第二排氣道、柴油噴油器、測試燃料噴油器、缸壓傳感器、石英視窗；
雙缸快速壓縮膨脹燃燒機(jī)自上而下依次是氣缸蓋、缸體、曲軸，氣缸蓋與缸體緊密接合，中間由密封墊密封；缸體包含柴油缸和測試燃料缸，柴油缸內(nèi)柴油缸活塞通過柴油缸活塞銷與柴油缸連桿連接，測試燃料缸內(nèi)測試燃料活塞通過測試燃料活塞銷與測試燃料連桿連接，兩個連桿共同與曲軸連接，曲軸末端裝配有飛輪；柴油缸內(nèi)新鮮空氣經(jīng)過第一進(jìn)氣道通入、其開閉由第一進(jìn)氣門控制，柴油燃燒廢氣經(jīng)過第一排氣道排出、其開閉由第一排氣門控制，柴油經(jīng)柴油噴油器噴入；測試燃料缸內(nèi)新鮮空氣經(jīng)過第二進(jìn)氣道通入、其開閉由第二進(jìn)氣門控制，燃燒廢氣經(jīng)過第二排氣道排出、其開閉由第二排氣門控制，測試燃料經(jīng)測試燃料噴油器噴入；測試燃料缸的缸蓋上布置有缸壓傳感器和石英視窗，石英視窗處安裝有內(nèi)窺鏡。
[0004]測試燃料缸的動力來自于柴油缸，兩缸獨(dú)立供油，在柴油缸持續(xù)工作時，測試燃料缸能夠?qū)崿F(xiàn)循環(huán)壓縮過程，可重復(fù)實(shí)驗(yàn)。
[0005]曲軸轉(zhuǎn)角位置信號傳入電控單元，電控單元根據(jù)曲軸轉(zhuǎn)角信號分別控制柴油缸和測試燃料缸噴油時刻。
[0006]測試燃料活塞結(jié)構(gòu)包含緊固螺釘、燃燒室、活塞頭部、上氣環(huán)、下氣環(huán)、油環(huán)和活塞基部；活塞頭部和活塞基部通過緊固螺釘連接，活塞頭部上設(shè)有燃燒室，活塞基部上設(shè)有上氣環(huán)、下氣環(huán)、油環(huán)；
缸活塞頭部可更換，通過更換測試燃料缸活塞頭部可實(shí)現(xiàn)不同的燃燒室形狀及壓縮比的壓燃試驗(yàn)研宄。
[0007]所述的適用于研宄液體替代燃料的雙缸快速壓縮膨脹燃燒機(jī)的控制方法如下:工作時，由電控單元給出信號控制柴油缸進(jìn)氣門、排氣門的開閉時刻為柴油缸供應(yīng)新鮮空氣，電控單元根據(jù)曲軸傳來的曲軸轉(zhuǎn)角信號控制柴油噴油器噴入柴油，柴油壓縮燃燒使得混合氣膨脹做功，通過柴油缸活塞、柴油缸活塞銷、柴油缸連桿和曲軸將能量儲存在飛輪中；電控單元給出信號控制測試燃料缸進(jìn)氣門、排氣門的開閉時刻為測試燃料缸供應(yīng)新鮮空氣，飛輪釋放能量，通過測試燃料連桿、測試燃料活塞銷、測試燃料活塞壓縮新鮮空氣，電控單元根據(jù)用戶的需求控制測試燃料噴油器的噴油時刻，隨后的壓縮燃燒過程特征及其參數(shù)由石英視窗處安裝的內(nèi)窺鏡和缸壓傳感器實(shí)時監(jiān)測和檢測，缸壓傳感器測量缸內(nèi)壓力，可由此計(jì)算缸內(nèi)壓力升高率、指示熱效率以研宄燃燒放熱規(guī)律，內(nèi)窺鏡可實(shí)時檢測燃燒始點(diǎn)，從而研宄試驗(yàn)燃料的滯燃期，根據(jù)上述參數(shù)并可深入研宄測試燃料的爆震特性；通過更換測試燃料活塞的活塞頭部，得到不同的燃燒室和不同的火力岸高度，從而實(shí)現(xiàn)不同壓縮比的壓縮燃燒。。
[0008]本發(fā)明的適用于研宄液體燃料燃燒過程的快速壓縮膨脹燃燒機(jī)，利用柴油缸輸出的動力，驅(qū)動測試燃料缸中燃料-空氣的壓縮過程，實(shí)現(xiàn)快速壓縮自燃；通過更換測試燃料活塞的活塞頭部，得到不同的燃燒室和不同的火力岸高度，從而實(shí)現(xiàn)不同壓縮比的壓縮；電控單元根據(jù)曲軸轉(zhuǎn)角信號，依據(jù)用戶需求進(jìn)而分別控制各噴油器的噴油時刻，實(shí)現(xiàn)不同壓力下不同當(dāng)量比的測試燃料快速壓縮自燃；缸壓傳感器測量缸內(nèi)壓力，可由此計(jì)算缸內(nèi)壓力升高率、指示熱效率以研宄燃燒放熱規(guī)律，內(nèi)窺鏡可實(shí)時檢測燃燒始點(diǎn)，從而研宄試驗(yàn)燃料的滯燃期，根據(jù)上述參數(shù)并可深入研宄測試燃料的爆震特性。
【附圖說明】
[0009]圖1為適用于研宄液體燃料燃燒過程的雙缸快速壓縮膨脹燃燒機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為測試燃料活塞的結(jié)構(gòu)示意圖及俯視圖；
圖3為測試燃料活塞更換頭部之后的活塞示意圖；
圖中:第一排氣門1、柴油噴油器2、第一進(jìn)氣門3、氣缸蓋4、第一進(jìn)氣道5、缸體6、柴油缸活塞7、柴油缸活塞銷8、柴油缸連桿9、曲軸10、飛輪11、測試燃料連桿12、測試燃料活塞銷13、測試燃料活塞14、缸壓傳感器15、石英視窗16、第二進(jìn)氣道17、第二進(jìn)氣門18、測試燃料噴油器19、第二排氣門20、第二排氣道21、第一排氣道22、電控單元及顯示儀表23、緊固螺釘1401、燃燒室1402、活塞頭部1403、上氣環(huán)1404、下氣環(huán)1405、油環(huán)1406和活塞基部1407ο
【具體實(shí)施方式】
[0010]下面結(jié)合附圖與【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明的適用于研宄液體燃料燃燒過程的雙缸快速壓縮膨脹燃燒機(jī)作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0011]如圖1所示，一種適用于研宄液體替代燃料燃燒過程的雙缸快速壓縮膨脹燃燒機(jī)包括氣缸蓋4、缸體6、曲軸10、飛輪11、電控單元及顯示儀表23，缸體6包含柴油缸和測試燃料缸，柴油缸內(nèi)部配有柴油缸活塞7、柴油缸活塞銷8、柴油缸連桿9、測試燃料缸內(nèi)部配有測試燃料連桿12、測試燃料活塞銷13、測試燃料活塞14 ;氣缸蓋4包括第一進(jìn)氣道5、第一排氣道22、第二進(jìn)氣道17、第二排氣道21、柴油噴油器2、測試燃料噴油器19、缸壓傳感器
15、石英視窗16 ；
雙缸快速壓縮膨脹燃燒機(jī)自上而下依次是氣缸蓋4、缸體6、曲軸10，氣缸蓋4與缸體6緊密接合，中間由密封墊密封；缸體6包含柴油缸和測試燃料缸，柴油缸內(nèi)柴油缸活塞7通過柴油缸活塞銷8與柴油缸連桿9連接，測試燃料缸內(nèi)測試燃料活塞14通過測試燃料活塞銷13與測試燃料連桿12連接，兩個連桿共同與曲軸10連接，曲軸末端裝配有飛輪11 ;柴油缸內(nèi)新鮮空氣經(jīng)過第一進(jìn)氣道5通入、其開閉由第一進(jìn)氣門3控制，柴油燃燒廢氣經(jīng)過第一排氣道22排出、其開閉由第一排氣門I控制，柴油經(jīng)柴油噴油器2噴入；測試燃料缸內(nèi)新鮮空氣經(jīng)過第二進(jìn)氣道17通入、其開閉由第二進(jìn)氣門18控制，燃燒廢氣經(jīng)過第二排氣道21排出、其開閉由第二排氣門20控制，測試燃料經(jīng)測試燃料噴油器19噴入；測試燃料缸的缸蓋上布置有缸壓傳感器15和石英視窗16，石英視窗16處安裝有內(nèi)窺鏡。
[0012]測試燃料缸的動力來自于柴油缸，兩缸獨(dú)立供油，在柴油缸持續(xù)工作時，測試燃料缸能夠?qū)崿F(xiàn)循環(huán)壓縮過程，可重復(fù)實(shí)驗(yàn)。
[0013]曲軸轉(zhuǎn)角位置信號傳入電控單元，電控單元根據(jù)曲軸轉(zhuǎn)角信號分別控制柴油缸和測試燃料缸噴油時刻。
[0014]如圖2