[發(fā)明專利]一種定容-定壓混合燃燒模擬實(shí)驗(yàn)裝置及其控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710025650.5
• 申請(qǐng)日: 2017-01-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106840684B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-06-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 田維;張洵;楊海艷;李博侖
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西華大學(xué)
• 主分類號(hào): G01M15/05
• 分類號(hào): G01M15/05;G01M15/02
• 代理公司: 成都信博專利代理有限責(zé)任公司 51200
• 代理人: 劉凱

本發(fā)明公開(kāi)一種定容?定壓混合燃燒模擬實(shí)驗(yàn)裝置及其控制方法，包括筒狀的燃燒室壁，燃燒室壁頂部設(shè)有上端蓋，底部設(shè)有下端蓋，中部設(shè)置有恒壓活塞；上端蓋上設(shè)有進(jìn)氣管、排氣管、壓力傳感器和火花塞，下端蓋上設(shè)有恒壓進(jìn)氣管和溢氣管；恒壓活塞將燃燒室壁內(nèi)部的空間分為上部的燃燒室和下部的恒壓室，其上方設(shè)置有固定于燃燒室壁內(nèi)側(cè)壁上的擋圈，下方固定設(shè)置有位置傳感器，ECU估計(jì)傳感器采集的試驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)控制各管道上的閥門啟閉，從而來(lái)實(shí)現(xiàn)定容?定壓燃燒的試驗(yàn)工程，并通過(guò)相關(guān)計(jì)算輸出試驗(yàn)結(jié)果。本發(fā)明可對(duì)內(nèi)燃機(jī)的定容?定壓混合燃燒過(guò)程進(jìn)行相關(guān)的研究；還可以用于研究熱力學(xué)參數(shù)、點(diǎn)火參數(shù)等對(duì)定容?定壓混合燃燒燃燒過(guò)程的影響。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及發(fā)動(dòng)后家技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種定容-定壓混合燃燒模擬實(shí)驗(yàn)裝置及其控制方法。

背景技術(shù)

節(jié)能減排成為當(dāng)今社會(huì)的主題，合理的組織發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒狀況，對(duì)實(shí)現(xiàn)燃燒控制，提高發(fā)動(dòng)動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和改善排放有著十分重要的意義。由于發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際噴射霧化、擴(kuò)散、蒸發(fā)、燃燒、傳熱等過(guò)程十分復(fù)雜，且伴隨有循環(huán)變動(dòng)，對(duì)環(huán)境條件的控制較為困難，且不易開(kāi)展觀測(cè)研究。因此，內(nèi)燃機(jī)的燃燒研究大多在定容燃燒彈可視化模擬實(shí)驗(yàn)裝置上進(jìn)行。目前內(nèi)燃機(jī)主要有定容燃燒、定壓燃燒和定容-定壓混合燃燒三大理論燃燒組織方式。定容燃燒熱效率最高，定壓燃燒熱效率最低，但是當(dāng)缸內(nèi)的壓力達(dá)到其機(jī)械結(jié)構(gòu)的最大限值時(shí)按定壓燃燒組織其熱效率最高。因此，兼具高的熱效率和可實(shí)現(xiàn)性的定容-定壓混合燃燒的方案被廣泛關(guān)注，但是目前還沒(méi)有具體的可視化模擬實(shí)驗(yàn)裝置對(duì)相關(guān)的燃燒過(guò)程進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)。

發(fā)明內(nèi)容

基于上述原因，本發(fā)明的目的在于提供一種便于對(duì)內(nèi)燃機(jī)的定容-定壓混合燃燒過(guò)程進(jìn)行相關(guān)的研究的定容-定壓混合燃燒模擬實(shí)驗(yàn)裝置及其控制方法。技術(shù)方案如下：

一種點(diǎn)燃式定容-定壓混合燃燒模擬實(shí)驗(yàn)裝置，包括筒狀的燃燒室壁，燃燒室壁頂部設(shè)有上端蓋，底部設(shè)有下端蓋，中部設(shè)置有恒壓活塞；上端蓋上設(shè)有進(jìn)氣管、排氣管、壓力傳感器和火花塞，下端蓋上設(shè)有恒壓進(jìn)氣管和溢氣管；恒壓活塞將燃燒室壁內(nèi)部的空間分為上部的燃燒室和下部的恒壓室，其上方設(shè)置有固定于燃燒室壁內(nèi)側(cè)壁上的擋圈，下方固定設(shè)置有位置傳感器；還包括控制實(shí)驗(yàn)裝置運(yùn)行ECU，壓力傳感器、火花塞和位置傳感器，以及設(shè)置在進(jìn)氣管上的進(jìn)氣閥、設(shè)置在排氣管上的排氣閥、設(shè)置在恒壓進(jìn)氣管上的恒壓進(jìn)氣閥和設(shè)置在溢氣管上的限壓閥均連接到ECU。

進(jìn)一步的，將所述火花塞替換為噴油器構(gòu)成壓燃式定容-定壓混合燃燒模擬實(shí)驗(yàn)裝置。

更進(jìn)一步的，所述燃燒室壁的外側(cè)設(shè)有加熱層，加熱層外側(cè)設(shè)有保溫層。

更進(jìn)一步的，所述上端蓋處設(shè)有上端蓋密封墊，下端蓋處設(shè)有下端蓋密封墊，恒壓活塞外設(shè)有恒壓活塞密封圈。

一種點(diǎn)燃式定容-定壓混合燃燒模擬實(shí)驗(yàn)裝置的控制方法，包括步驟：

1)打開(kāi)恒壓進(jìn)氣閥，向恒壓室內(nèi)充入保壓氣體，使恒壓室內(nèi)氣壓不斷上升；

2)當(dāng)恒壓活塞在保壓氣體的推動(dòng)下上升直至擋圈處時(shí)，將燃燒室的初始體積記作V₁；

3)當(dāng)恒壓室氣體壓力達(dá)到設(shè)定的限壓值P_限后，打開(kāi)限壓閥，使恒壓室內(nèi)的氣壓值保持在恒定的P_限；

4)打開(kāi)進(jìn)氣閥，將可燃混合氣充入燃燒室；

5)充氣完畢后關(guān)閉進(jìn)氣閥，利用火花塞點(diǎn)燃燃燒室中的可燃混合氣，開(kāi)始以體積V₁進(jìn)行定容燃燒；

6)當(dāng)壓力傳感器測(cè)得燃燒室內(nèi)的壓力P上升至P＞P_限時(shí)，關(guān)閉恒壓進(jìn)氣閥停止向恒壓室中充氣，并打開(kāi)限壓閥，使恒壓活塞下移，開(kāi)始進(jìn)行定壓燃燒；

7)通過(guò)位置傳感器測(cè)量恒壓活塞的從擋圈處的下移距離ΔS，并計(jì)算燃燒室的當(dāng)前體積V；