[發明專利]壁面引導式二沖程LPG直噴發動機PLIF可視化裝置

在審

• 申請號: 201510112114.X
• 申請日: 2015-03-13
• 公開（公告）號: CN104792749A
• 公開（公告）日: 2015-07-22
• 發明（設計）人: 許伯彥;劉保龍;齊運亮;葛新洋
• 申請（專利權）人: 山東建筑大學
• 主分類號: G01N21/64
• 分類號: G01N21/64
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

????本發明涉及發動機可視化實驗裝置，具體地說是壁面引導式二沖程LPG直噴發動機激光誘導熒光法可視化裝置。

背景技術

????光學發動機可以利用光學可視化技術診斷分析缸內狀態，對優化燃燒室設計與燃燒過程給予指導。目前，國內外很多內燃機研究機構都建立相應的光學發動機可視化測量平臺，所獲得的實驗結果對發動機缸內的燃燒過程的理論分析起到了必要的支撐作用。

????采用激光誘導熒光法研究四沖程直噴汽油機的混合氣形成和燃燒過程的報道已經較多，幾乎看到的光學發動機是以研究四沖程發動機缸內的工作過程而研制的。特別是近年來賽艇用發動機、船舷用機等開展了二沖程直噴汽油機的研究，但現行的四沖程直噴汽油機光學發動機可視化測量裝置并不能直接應用于二沖程直噴汽油機的缸內工作過程的可視化。

????LPG燃料與汽油相比，具有辛烷值高、燃燒時生成的CO2少等優點，因此，二沖程LPG直噴發動機缸內工作過程的研究也相繼報道。但檢索表明現有的缸內可視化方法是安置內窺鏡方式，存在著觀測視角小，噴霧時光線暗、不能清楚地觀察噴霧和燃燒過程等缺點。為了驗證使用CFD軟件數值模擬二沖程LPG直噴發動機缸內工作過程時所選定的計算模型的正確性，開發一種適用于二沖程LPG直噴發動機缸內工作過程可視化的光學發動機很有必要。

????借鑒四沖程直噴汽油機燃燒系統，本發明提出?的“壁面引導型”?二沖程LPG直噴發動機燃燒系統主要借助噴束角度、活塞形狀、氣流運動的配合，在恰當地點火時刻，燃料-空氣混合氣恰當地被引導至火花塞電極附近。由此，本發明提出的壁面引導式二沖程LPG直噴發動機工作過程的激光誘導熒光法可視化裝置尚未看到。

參考文獻：Wen-Bin?Wang?and?Yu-Yin?Peng,?“Spray?Measurement?and?Visualization?of?Gasoline?Injection?for?2-Stroke?Engine”.SAE?Paper.?930496

發明內容

????本發明的目的是克服現有二沖程LPG直噴發動機缸內工作過程測量技術的不足，提供了一種壁面引導式二沖程LPG直噴發動機的激光誘導熒光法可視化裝置。

壁面引導式二沖程LPG直噴發動機激光誘導熒光法可視化裝置，包括汽缸蓋，火花塞，進氣道，進氣門，噴油器，光束截止器，石英環，片光器，激光器，排氣口，加長汽缸，曲柄連桿機構，反拖測功機，反射鏡，曲軸箱，加長活塞，帶有凹坑的石英窗，壓套，活塞環，加長活塞壁，汽缸中心線，汽缸視窗，活塞視窗；

所述的汽缸蓋上不設置排氣道，僅有進氣門及縱向進氣道，噴油器、進氣道和進氣門布置在汽缸中心線一側，噴油器安裝角度與加長活塞頂所在平面夾角為30°—60°。排氣口設計在汽缸中心線另一側的加長汽缸下部，所述的排氣口開在活塞下止點上方，活塞運動到下止點時排氣口下緣低于活塞頂平面，活塞上下往復一次，完成發動機的進-壓-爆-排工作循環；

所述的火花塞安裝位置應當使得火花塞電極與接近上止點的石英窗上的凹坑引導的LPG噴束前鋒相配合。

噴油器與加長活塞頂所在平面夾角為35°—50°。

火花塞可以豎直的安裝在汽缸中心，也可以安裝在汽缸中心線一側，其原則是應與活塞頂部的凹坑形狀很好地配合；所述的帶有凹坑的石英窗為一種當安裝有石英窗的活塞在接近上止點時經石英窗凹坑引導的LPG噴束到達火花塞電極附近；

石英環安裝在汽缸蓋和加長汽缸之間，石英環與加長汽缸同軸、并且相同內徑；所述的加長汽缸在安裝有進氣門及縱向進氣道的對側開有排氣口；

所述的加長活塞由石英窗、壓套、活塞環、加長活塞壁組成，石英窗圓柱面為臺階形式，壓套內圓柱面也為臺階形式，壓套內圓柱面臺階與石英窗圓柱面臺階配合，壓套通過螺紋配合將石英窗安裝在加長活塞壁上端。加長活塞壁是一種鏤空結構，加長汽缸一側開有汽缸視窗，加長活塞壁上開有與汽缸視窗對應的活塞視窗，活塞視窗內部安裝有反射鏡，反射鏡與活塞軸線成45°角；燃燒室內部光線透過石英窗照射到反射鏡上，通過高速攝影相機拍攝發動機內部的混合氣形成和燃燒過程；

加長活塞大頭通過曲柄連桿機構與反拖測功機相連；所述的反拖測功機可以測可視化發動機燃燒過程的功率，也可以在可視化發動機研究噴霧過程中通過曲柄連桿機構反拖加長活塞上、下行；

加長活塞下端圓柱面開有活塞環槽，活塞環槽內安裝有活塞環；