[發(fā)明專利]可模擬后噴策略對碳煙排放影響的燃燒系統(tǒng)及控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610828002.9
• 申請日: 2016-09-16
• 公開（公告）號: CN106441917B
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 宋崇林;劉野;呂剛;李娜
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號: G01M15/10
• 分類號: G01M15/10
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所12201
• 代理人: 李麗萍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種燃燒系統(tǒng)，尤其涉及一種可模擬后噴策略對柴油機(jī)碳煙排放影響的燃燒系統(tǒng)。

背景技術(shù)

碳煙是柴油機(jī)排放的主要污染物之一，雖然柴油機(jī)因動力性強(qiáng)受到人們的青睞，但是碳煙的大量排放在一定程度上卻限制了柴油機(jī)的發(fā)展。柴油機(jī)排放的碳煙不僅會造成嚴(yán)重的空氣污染，而且對人類的健康危害很大，尤其是細(xì)顆粒物和超細(xì)顆粒物，由于空氣動力學(xué)直徑很小，具有很強(qiáng)的滲透性，能夠進(jìn)入到人體的肺部并沉積于人體的肺泡，使得肺泡充血以及形成疤痕組織，從而影響呼吸道和肺部的彈性，對人體損害很大。因此，解決柴油機(jī)碳煙排放問題勢在必行，于是后噴射技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。

為了更清楚的了解柴油機(jī)后噴策略對碳煙排放的影響，研究學(xué)者們對后噴策略開展了廣泛的研究，但是，以往的研究都是直接在柴油機(jī)上直接進(jìn)行，不僅造成資金大量消耗，而且柴油機(jī)也會受到不同程度的磨損。另外，柴油機(jī)缸內(nèi)燃燒狀況十分復(fù)雜，燃燒循環(huán)變動大，無法研究單一變量對碳煙排放的影響。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)，為了開展柴油機(jī)后噴射策略對碳煙排放的影響的研究，本發(fā)明提供一種可模擬后噴策略對柴油機(jī)碳煙排放影響的燃燒系統(tǒng)，該系統(tǒng)將第一麥肯納擴(kuò)散燃燒器生成的碳煙顆粒通入到第二麥肯納擴(kuò)散燃燒器的火焰中進(jìn)行燃燒，可以近似研究柴油機(jī)后噴策略對碳煙顆粒理化特性的影響。該系統(tǒng)可滿足控制單一變量來簡化模擬柴油機(jī)后噴策略對碳煙顆粒的理化特性的影響以及使用與發(fā)動機(jī)相同的液體燃料國五柴油要求。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的一種可模擬后噴策略對碳煙排放影響的燃燒系統(tǒng)，包括位移臺、固定平臺、第一麥肯納擴(kuò)散燃燒器、第二麥肯納擴(kuò)散燃燒器、粒徑譜儀、第一恒溫水箱、第二恒溫水箱、真空泵、取樣器、不銹鋼探針、液體燃料蒸發(fā)器、控制器和電腦控制系統(tǒng)；所述第一麥肯納擴(kuò)散燃燒器設(shè)置在所述固定平臺上，所述第二麥肯納擴(kuò)散燃燒器設(shè)置在所述位移臺上，所述位移臺由兩個步進(jìn)電機(jī)控制，兩個步進(jìn)電機(jī)與所述電腦控制系統(tǒng)相連，從而實現(xiàn)第二麥肯納擴(kuò)散燃燒器沿不銹鋼探針的軸向和垂直的方向移動；所述第一麥肯納擴(kuò)散燃燒器包括與圓柱主體同軸設(shè)置的中心鋼管A，所述中心鋼管A的內(nèi)徑為6.75mm，所述中心鋼管A的壁厚為0.5mm；所述中心鋼管A上自內(nèi)向外依次緊密的套裝有具有多個進(jìn)氣孔隙的金屬燒結(jié)板A、圓筒形隔腔板及具有多個進(jìn)氣孔隙的金屬燒結(jié)板B,所述金屬燒結(jié)板A的外徑為69mm，所述金屬燒結(jié)板B的外徑為85mm，所述金屬燒結(jié)板A內(nèi)嵌裝有冷卻盤管A，所述金屬燒結(jié)板B的外端面為內(nèi)凹形的錐面，所述錐面的錐角為170°；所述第一麥肯納擴(kuò)散燃燒器的上方設(shè)有碳煙收集罩；所述中心鋼管A的進(jìn)氣口通過燃 料管路連接至丙烷氣源，所述金屬燒結(jié)板A的多個進(jìn)氣孔隙通過空氣管路連接至空氣源，所述金屬燒結(jié)板B的多個進(jìn)氣孔隙通過氦氣管路連接至氦氣源；所述冷卻盤管A連接至所述第一恒溫水箱；所述第二麥肯納擴(kuò)散燃燒器包括與圓柱主體同軸設(shè)置的中心鋼管B，所述中心鋼管B的內(nèi)徑為3.8mm，所述中心鋼管B的壁厚為0.6mm；所述中心鋼管B上緊密的套裝有具有多個進(jìn)氣孔隙的金屬燒結(jié)板C，所述金屬燒結(jié)板C的外徑為60mm，所述金屬燒結(jié)板C內(nèi)嵌裝有冷卻盤管B；所述中心鋼管B的進(jìn)氣口通過包裹有加熱帶的管道與所述液體燃料蒸發(fā)器的燃料出口相連通，與所述加熱帶的導(dǎo)線并聯(lián)有電壓調(diào)節(jié)器，通過電壓的調(diào)節(jié)來實現(xiàn)加熱帶溫度的改變；所述金屬燒結(jié)板C的多個進(jìn)氣孔隙均連接至一進(jìn)氣總管路，所述進(jìn)氣總管路的另一端分為A、B兩路，其中，A路連接至空氣源，B路通過一三通閥連接至所述碳煙收集罩的出口，所述三通閥還與所述粒徑譜儀連接；所述冷卻盤管B連接至所述第二恒溫水箱；所述液體燃料蒸發(fā)器包括電加熱絲、氣體進(jìn)樣口(31)和液體進(jìn)樣口(32)，所述氣體進(jìn)樣口(31)通過氣路連接至氮?dú)庠矗龅獨(dú)庠催€與一液體燃料罐的進(jìn)口相連，所述氣路上設(shè)有氮?dú)饬髁坑嫞凰鲆后w燃料罐的出口通過C路連接至所述液體進(jìn)樣口，所述C路上、自所述液體燃料罐的出口至所述液體燃料蒸發(fā)器的液體進(jìn)樣口依次設(shè)有過濾器和液體流量計；所述電加熱絲、氮?dú)饬髁坑嫼鸵后w流量計均連接至液體燃料蒸發(fā)器的控制器；所述不銹鋼探針布置在所述第二麥肯納擴(kuò)撒燃燒器的正上方；所述的不銹鋼探針的一端通過液氮管路連接至液氮源；所述不銹鋼探針的另一端與所述取樣器的進(jìn)氣口相連，所述取樣器的出氣口通過管路與所述真空泵的進(jìn)口端相連；所述真空泵與所述電腦控制系統(tǒng)相連；所述燃料管路、空氣管路、氦氣管路、A路、液氮管路上均分別設(shè)有與所述電腦控制系統(tǒng)相連的流量計；所述電腦控制系統(tǒng)用于控制進(jìn)入所述第一麥肯納擴(kuò)散燃燒器、第二麥肯納擴(kuò)散燃燒器、不銹鋼探針中的不同氣體的流量和所述真空泵的開度以及燃燒火焰的位置。