[實用新型]一種火焰傳播速度在線測量儀

有效

• 申請號: 201420639933.0
• 申請日: 2014-10-29
• 公開（公告）號: CN204188564U
• 公開（公告）日: 2015-03-04
• 發明（設計）人: 高忠權;李春艷;劉兵;吳筱敏;黃佐華
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G01N27/62
• 分類號: G01N27/62
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 陸萬壽

技術領域

本實用新型屬于定容燃燒彈工作過程燃燒參數測量領域，具體涉及一種火焰傳播速度在線測量儀。

背景技術

近年來汽車保有量的急劇增長使我國面臨嚴峻的能源短缺問題，此外排放法規也日益嚴格，尋找清潔高效的發動機替代燃料并對它們的燃燒特性進行研究成為我國汽車工業研究者非常關注的課題。層流火焰傳播速度是評價燃料燃燒特性的重要指標之一，它可以在理論上預測氣缸內燃燒過程的好壞及燃燒排放物的生成，具有重要的理論和工程應用價值。目前測量火焰傳播速度的方法都是利用高速攝影技術，基于球形火焰擴散理論，通過記錄定容燃燒彈中球形膨脹火焰的半徑變化而得到。這種“光學法”對實驗設備要求高，計算工作量也相當大，并且很難直接應用到燃燒的在線檢測；當替代燃料種類繁多時這種方法工作量巨大。

實用新型內容

本實用新型的目的在于針對現有技術的不足，提供了一種火焰傳播速度在線測量儀。

為達到上述目的，本實用新型采用如下的技術方案予以實現：

一種火焰傳播速度在線測量儀，待測的定容燃燒彈內設有點火電極正極、點火電極負極、左測量電極和右測量電極；其中，點火電極正極和點火電極負極分別設置在定容燃燒彈的上下壁面，左測量電極和右測量電極分別設置在定容燃燒彈的左右壁面；點火電極負極、左測量電極和右測量電極的外端接地并與測量電路的一端連接，點火電極正極的外端與保護電路的負極相連，保護電路的正極與直流電源的正極相連，直流電源的負極與測量電路的另一端連接。

本實用新型進一步的改進在于：點火電極正極與點火電極負極之間的間隙在0.7mm-1.5mm之間。

本實用新型進一步的改進在于：點火電極正極與點火電極負極均為電火花點火電極。

本實用新型進一步的改進在于：左測量電極和右測量電極均為柱狀電極。

本實用新型進一步的改進在于：左測量電極和右測量電極分別水平安裝在定容燃燒彈的左右壁面，外端分別接地，內端距離定容燃燒彈的中心距離分別記為L₁、L₂，其中，L₁大于5mm，L₂小于45mm，且15mm<L₂-L₁<25mm。

本實用新型進一步的改進在于：保護電路為高壓硅堆，其中，點火電極正極與高壓硅堆的負極相連接，高壓硅堆的正極與直流電源的正極相連接，直流電源的負極與測量電路相連接。

本實用新型進一步的改進在于：直流電源為電池或蓄電池，其額定工作電壓為100～500V。

本實用新型進一步的改進在于：測量電路由并聯的電阻和電容組成，其中，電阻和電容并聯后的一端與點火電極負極、左測量電極和右測量電極的外端相連，電阻和電容并聯后的另一端與直流電源的負極相連。

本實用新型進一步的改進在于：還包括控制電極點火的裝置，其包括點火控制器、初級線圈和次級線圈；其中，點火控制器與初級線圈相連，點火線圈次級的正極與點火電極正極的外端和保護電路的負極相連接，點火線圈次級的負極與點火電極負極的外端相連接。

與現有技術相比，本實用新型用于定容燃燒彈中，利用安裝在定容燃燒彈中的一對測量電極，運用離子電流法，通過離子電流信號特征值檢測火焰接觸測量電極的時刻，最后應用簡單的公式計算出火焰傳播速度。通過上述方式實現火焰傳播速度的無附加設備測量，發展一種使用可靠、成本低廉、測定迅速、響應時間快和連續檢測的在線測量傳感器，為研究燃料燃燒特性提供一種新型的測量系統。

當待測的定容燃燒彈工作時，在點火電極上加一適當的直流電壓，使電極兩端產生一定的電勢差，當燃氣燃燒時，燃氣與氧氣發生作用，生成CHO⁺、C₃H₃⁺、C₂H₂⁺、CH₃⁺、CH₃O⁺、CH₃H₃⁺、NO⁺、e^-等大量離子和電子，這些燃氣離子和電子通過容彈內電極在測量回路中產生離子電流。容彈點火成功后，火焰穩定傳播，火焰前鋒面接觸到左右測量電極的時刻(分別記為t₁、t₂)，離子電流都會出現的一個明顯的上升信號。因為火焰傳播速度基本不變，所以可以根據離子電流特征值測量出火焰在這段時間的平均傳播速度