[發明專利]一種懸掛式單液滴燃燒系統

在審

• 申請號: 201710140785.6
• 申請日: 2017-03-10
• 公開（公告）號: CN107045037A
• 公開（公告）日: 2017-08-15
• 發明（設計）人: 陳永全;張二寶;謝巍;李理光;吳志軍;鄧俊;胡宗杰;潘凱豐;瞿宗舉
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: G01N31/12
• 分類號: G01N31/12
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司31225
• 代理人: 葉敏華

技術領域

本發明屬于內燃機燃燒技術領域，具體涉及一種懸掛式單液滴燃燒系統。

背景技術

缸內直噴和增壓已成為當今汽油機技術的主流方向，然而，隨著發動機小型化和動力性的提高，增壓汽油直噴發動機出現了一種新的異常燃燒現象——早燃，早燃嚴重影響著發動機性能和使用壽命。潤滑油液滴竄入發動機燃燒室誘發低速早燃被認為是其中的一個重要因素，因此，研究潤滑油單液滴的燃燒過程尤為必要。但目前，針對于單液滴燃燒過程的實驗設備比較缺乏，相關技術的液滴生成器大多針對低粘度液體燃料，難以滿足潤滑油等高粘度液體的使用。

申請號為201310226776.0的中國專利公開了一種高溫高壓單液滴蒸發與燃燒裝置，包括供氣裝置，與所述供氣裝置連接的燃燒蒸發彈體，位于所述燃燒蒸發彈體上部的單液滴發生器和單液滴發生器冷卻裝置，以及通過導線與所述燃燒蒸發彈體連接的控制單元；所述供氣所述單液滴發生器包括位于其內部的壓電片式噴射器；所述單液滴發生器冷卻裝置包括與所述單液滴發生器連接的水泵和位于所述單液滴發生器內部的熱電偶絲溫度傳感器，該專利能夠實現對微小液滴蒸發與燃燒特性的研究，但該裝置使用的是壓電片式噴射器，主要依靠液體腔室內容積的細小變化來產生單液滴，對于粘性較大的液體例如潤滑油不適用；該裝置產生的高溫方式是使用熱電偶加熱空氣進而通過空氣加熱液滴，使其蒸發燃燒，此方式能夠產生的溫度變化范圍有限，不能直接在液滴下落過程中將液滴完全蒸發燃燒，且未燃燒的液滴會殘留在燃燒彈體內，對液滴燃燒蒸發的拍攝以及溫度場的穩定性有的一定負面影響。

發明內容

本發明的目的就是為了解決上述問題而提供一種懸掛式單液滴燃燒系統，用于研究單液滴燃燒過程。

本發明的目的通過以下技術方案實現：

一種懸掛式單液滴燃燒系統，包括輸送懸掛式單液滴的液滴輸送單元、提供高溫環境的燃燒器單元、為燃燒器單元提供氣體燃料的供氣單元以及記錄單液滴燃燒狀態的記錄單元，所述的液滴輸送單元設于燃燒器單元的上部，包括導軌底座、設于導軌底座上的步進電機、與步進電機的主軸連接的滾珠絲桿，滾珠絲桿的另一端與設于導軌底座上的滑塊連接，所述的滑塊設有懸掛單液滴的支架；所述的燃燒器單元包括底座、設于底座上的外殼以及設于外殼上部的多孔燃燒盤，所述的多孔燃燒盤上部設有外層擋圈，所述的外層擋圈與多孔燃燒盤形成用于燃燒單液滴的高溫區，高溫區的高度為40-70mm，高溫區內設有連接計算機的溫度傳感器；所述的供氣單元設于燃燒器單元下部，包括提供空氣協流的鼓風設備和燃料氣瓶，所述的鼓風設備和燃料氣瓶的輸出端分別連接氣管，氣管匯合后通入燃燒器單元；所述的記錄單元為連接計算機的高速攝像設備，所述的高速攝像設備對高溫區內單液滴燃燒狀態進行攝像。

所述的外層擋圈外表面環繞設有由多圈紫銅管纏繞形成的冷卻水套，所述的外層擋圈避免環境空氣對多孔燃燒盤協流火焰造成影響，冷卻水套通過冷卻使外層擋圈的輻射降低。所述的外層擋圈與多孔燃燒盤上表面的凸臺過盈配合密封，所述的冷卻水套通過卡箍貼合在外層擋圈的外表面。

所述的冷卻水套通過水管從冷卻水池中泵水進行冷卻，所述的冷卻水池內設有連接計算機的溫度傳感器。

所述的燃燒器單元殼體內部設有火焰捕集器，所述的火焰捕集器由網板以及設于網板上的玻璃珠組成，所述的玻璃珠直徑為2-3mm，填充高度為30mm，所述的火焰捕集器由設于殼體內部的支撐套支撐，火焰捕集器和支撐套與外殼的內壁緊密貼合，支撐套的下端與底座貼合，火焰捕集器可促進由下方進來的協流混合氣均勻混合，同時避免火焰向燃料源傳播。

所述燃燒器單元的底座與外殼進行焊接密封，底座設有將供氣單元的混合氣通入的協流進氣孔。

所述的多孔燃燒盤由黃銅制成，多孔燃燒盤上均勻分布直徑為1.6mm的通孔，用以形成穩定的火焰，同時起到防止發生回火的作用，多孔燃燒盤通過凸臺與外殼上端面過盈配合密封。

所述的鼓風設備輸出端的管路上設有流量計、連接計算機的壓力傳感器和溫度傳感器，所述的燃料氣瓶輸出端的管路上設有減壓閥、流量計、連接計算機的壓力傳感器和溫度傳感器，所述的鼓風設備為鼓風機。

所述的支架的末端由鋼管和粘結固定于鋼管內部的石英纖維絲組成，石英纖維絲的末端設有懸掛單液滴的球形結點，有利于形成顆粒大小一致的單液滴。

所述的高速攝像設備由高速攝像機、連接至計算機的數據線、配套電源以及配套軟件組成。