[發明專利]定容燃燒彈及具有該定容燃燒彈的燃燒裝置

在審

• 申請號: 201510633340.2
• 申請日: 2015-09-29
• 公開（公告）號: CN105372072A
• 公開（公告）日: 2016-03-02
• 發明（設計）人: 黃榮華;鄧鵬;馬寅杰;黃勝;張永林;孟憲超;陳琳
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G01M15/04
• 分類號: G01M15/04
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 李智

技術領域

本發明涉及內燃機燃燒技術領域，具體涉及一種預混燃燒加熱式定容燃燒 彈及具有該定容燃燒彈的燃燒裝置。

技術背景

改善發動機缸內燃燒過程是降低排放、改善柴油機性能的一個重要方面。由 于發動機的實際噴射霧化、擴散、蒸發、燃燒、傳熱等過程十分復雜，且伴隨有 循環變動，對環境條件的控制較為困難，且不易開展觀測研究。因此，內燃機的 燃燒研究大多在可視化模擬實驗裝置上進行。

為研究內燃機氣缸內噴霧燃燒的效果，多采用定容燃燒彈實驗裝置。容燃燒 彈可用于多種理論研究與實際應用，是一種良好的發動機燃燒實驗研究裝置，定 容燃燒彈可對常規燃料、代用燃料的燃燒過程進行研究分析，可分析燃燒過程的 物理變化過程；可對燃燒著火機理、碳煙顆粒產生機理進行研究；可研究不同氣 體環境條件(溫度、壓力、密度、組分等)對噴霧貫穿度、霧化錐角、液核長度 等宏觀特性的影響；可研究不同型號噴油器、不同噴孔數、噴孔直徑及長徑比、 不同型號燃油(成分、粘度不同)、不同噴油溫度和噴油壓力對霧化、蒸發、燃 燒過程及排放的影響；可進行冷態噴霧研究，也可以進行噴霧燃燒實驗研究；可 用于計算某種燃料的燃燒熱測定；可進行氣體燃燒實驗，觀測燃燒火焰傳播速度、 空間粒子分布等；還可進行燃燒自發光實驗等。

專利文獻CN103278331A公開了一種用于觀察火焰與壓力波相互作用的定 容燃燒裝置，其燃燒彈主體包括彈體和光學觀察窗口。其中，彈體為圓柱型，并 設置有形狀為通孔的觀察孔；光學觀察窗口由外側具有環狀凸臺的光學玻璃、嵌 入端蓋和壓緊端蓋組成，并由嵌入端蓋和壓緊端蓋通過螺栓安裝在彈體上的觀察 孔上。

但是，該裝置彈體為圓柱體，只設置了一對形狀為通孔的觀察孔，觀察光路 較為單一，不能較為全面的觀察彈體內燃燒的過程；另外，該裝置的光學玻璃要 制造為外側要具有環形凸臺，對玻璃的加工要求較高，增加了加工難度，成本較 高；而且，該裝置采用螺栓壓緊，會使觀察用的光學玻璃受力不均，容易使玻璃 斷裂，特別是，其彈體內未裝有風扇，使得彈體內的混合氣渦流不足，不符合現 有的內燃機燃燒條件。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明目的在于提供一種定容燃燒彈 及具有該定容燃燒彈的燃燒裝置，其通過對彈體上石英玻璃窗的安裝與密封方 式、主安裝座的結構與密封方式、安全保護措施和充氣方法等的改進，并添加 磁耦合風扇，從而獲得適應內燃機燃燒條件的結構，可實現對燃燒過程的全面觀 察，且制造工藝簡單、部件穩定可靠，從而可適應多種研究需求的預混燃燒加熱 式定容彈噴霧燃燒診斷實驗。

為實現上述發明目的，按照本發明的一個方面，提供一種定容燃燒彈，用于 內燃機的燃燒模擬，其特征在于，該定容燃燒彈包括：

彈體，其為內部具有空腔作為燃燒腔的立方體結構，該彈體具有六個工作面 以作為主安裝面、以及位于八個頂角上加工出的副安裝面，其中各所述主安裝面 和副安裝面上均開設有中心通孔，以分別作為主安裝孔和副安裝孔；

主安裝座，其容置在兩相對布置的主安裝孔中，用于安裝噴油器以向彈體內 的燃燒腔噴油；

玻璃安裝座，其容置在另外的兩相對布置的主安裝孔中，用于安裝玻璃作為 觀測燃燒腔內燃燒狀況的觀測窗口；

磁耦合風扇，其容置在最后的兩相對布置的主安裝孔中，以用于旋轉驅動彈 體燃燒腔內的混合氣使之形成渦流；以及

副安裝座，其容置在所述副安裝孔中，其內設置有傳感器，以用于測量彈體 燃燒腔內的壓力和溫度。

作為本發明的改進，所述主安裝座包括套在所述主安裝孔上且具有臺階通孔 的啞塞、通過螺栓同軸套裝設置在所述啞塞臺階通孔內的噴油器座，兩者之間設 置有密封器、以及通過與所述彈體螺紋連接以用于將所述啞塞固定在所述彈體上 的主螺紋壓蓋。

作為本發明的改進，所述玻璃安裝座包括套在所述主安裝孔上且具有與中心 通孔的石英玻璃座、套裝在該石英玻璃座的中心通孔上的石英玻璃、通過螺釘固 定在所述石英玻璃座上以用于將所述石英玻璃壓緊在該石英玻璃座上的石英玻 璃蓋板、以及通過與所述彈體螺紋連接以用于將所述石英玻璃蓋板壓緊的主螺紋 壓蓋。

作為本發明的改進，所述石英玻璃座的中心通孔呈喇叭狀，套裝在其中的所 述石英玻璃適應性地呈椎體形。