[發明專利]基于預混燃燒引燃的附壁油膜燃燒實驗裝置和方法

有效

• 申請號: 201710774633.1
• 申請日: 2017-08-31
• 公開（公告）號: CN107389354B
• 公開（公告）日: 2019-02-19
• 發明（設計）人: 吳晗;劉福水;岑春澤;肖鵬;孫謙博
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G01M15/05
• 分類號: G01M15/05
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 溫子云;仇蕾安

1.一種基于預混燃燒引燃的附壁油膜燃燒實驗裝置，其特征在于，包括具有光學視窗(5)的定容燃燒彈(1)，定容燃燒彈(1)內布置具有可控加熱絲的壁面(2)、噴油器(3)、火花塞(4)和缸壓傳感器(6)，噴油器(3)對準壁面(2)，定容燃燒彈(1)外設有進氣系統(7)、排氣系統(8)、系統控制單元(9)、可視化系統(10)和數據采集系統(11)；進氣系統(7)和排氣系統(8)分別與定容燃燒彈(1)的進、排氣口相連；系統控制單元(9)與壁面(2)的加熱絲、噴油器(3)、火花塞(4)、缸壓傳感器(6)、進氣系統(7)、排氣系統(8)、數據采集系統(11)相連，實現控制和數據收集；

系統控制單元(9)用于控制實驗過程，先通過加熱絲控制壁面(2)溫度，以模擬發動機缸內壁面；然后進氣系統(7)向定容燃燒彈(1)預充混合可燃氣體，并控制噴油器(3)向所述壁面(2)噴射液體燃料，形成附壁油膜；之后通過火花塞(4)點燃預充的混合可燃氣體，進而引燃附壁油膜；

可視化系統(10)通過光學視窗(5)記錄壁面的火焰燃燒過程，將記錄的圖片信息發送給數據采集系統(11)；缸壓傳感器(6)記錄定容燃燒彈內附壁油膜的燃燒壓力，用于分析燃燒放熱規律。

2.如權利要求1所述的基于預混燃燒引燃的附壁油膜燃燒實驗裝置，其特征在于，通過調節噴油器(3)的噴油壓力以及噴油量，調節液體燃料在壁面(2)上表面形成的油膜形狀、大小以及厚度。

3.如權利要求1所述的基于預混燃燒引燃的附壁油膜燃燒實驗裝置，其特征在于，所述進氣系統(7)向定容燃燒彈通入乙炔、氧氣、氮氣的混合氣體，通過調節乙炔、氧氣、氮氣的摻混比例和預混燃燒初始壓力，改變附壁燃燒的初始環境條件。

4.如權利要求1所述的基于預混燃燒引燃的附壁油膜燃燒實驗裝置，其特征在于，壁面(2)固定在定容燃燒彈(1)的底部中心，其中壁面(2)內部嵌有溫度可控的加熱絲；噴油器(3)布置在定容燃燒彈(1)某一側面的上端，噴嘴以一定的角度對著壁面(2)的中心位置；火花塞(4)布置于定容燃燒彈(1)頂面中央位置；缸壓傳感器(6)布置在定容燃燒彈(1)任一側面的上端位置。

5.如權利要求1所述的基于預混燃燒引燃的附壁油膜燃燒實驗裝置，其特征在于，光學視窗(5)布置于定容燃燒彈(1)四個周向面。

6.一種采用如權利要求1至5任意一項所述附壁油膜燃燒實驗裝置的實驗方法，系統控制單元(9)控制實驗過程，包括如下步驟：

步驟1、調節可視化系統，直到能清晰地觀測到壁面中心處參照物；

步驟2、控制加熱絲將壁面(2)溫度加熱至預設值，以模擬發動機缸內壁面溫度；

步驟3、控制排氣系統(8)將定容燃燒彈(1)抽真空，去除定容燃燒彈內的廢氣；

步驟4、利用分壓法調節進氣系統(7)所提供的混合可燃氣體的摻混比例和預混燃燒初始壓力，將混合可燃氣體充入定容燃燒彈；

步驟5、觸發噴油器(3)噴射液體燃料，使液體燃料在壁面上形成所需附壁油膜；油膜參數通過調節噴油壓力及噴油量實現；

步驟6、控制火花塞點燃混合可燃氣體，使定容燃燒彈內的溫度高于液體燃料的燃點，此時附壁油膜開始燃燒；通過可視化系統記錄附壁油膜燃燒過程，缸壓傳感器測量定容燃燒彈內壓力；

步驟7、保存實驗數據；

步驟8、打開排氣閥使定容燃燒彈內已燃燒廢氣流出，并用新鮮空氣掃氣，為下次實驗做好準備。