[發(fā)明專利]模擬活性控制壓燃的光學發(fā)動機可視化系統(tǒng)及其模擬方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711063861.4
• 申請日: 2017-11-02
• 公開（公告）號: CN107576507A
• 公開（公告）日: 2018-01-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 韓偉強;李博侖;潘鎖柱;李鑫;盧耀
• 申請（專利權(quán)）人: 西華大學
• 主分類號: G01M15/02
• 分類號: G01M15/02;G01N31/12
• 代理公司: 成都信博專利代理有限責任公司51200
• 代理人: 王沙沙

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種光學發(fā)動機可視化實驗系統(tǒng)，具體涉及到一種模擬活性控制壓燃的光學發(fā)動機可視化系統(tǒng)及其控制方法。

背景技術(shù)

隨著環(huán)境的不斷惡化，世界各國排放法規(guī)日益嚴苛。另一方面，數(shù)量龐大的柴油機消耗了大量不可再生的化石能源，導致能源危機。如何構(gòu)建清潔、高效、可控的柴油機燃燒方式，以改善環(huán)境污染與能源危機問題，成為目前內(nèi)燃機和燃燒學界的研究熱點。通過對比均質(zhì)壓燃、預混壓燃、雙燃料預混壓燃等不同的低溫燃燒方式后，科研工作者提出一種新型的柴油機燃燒方式——活性控制壓燃，它已被證實可同時實現(xiàn)NO_X與PM的超低排放與幾近60％的超高熱效率，是一種極具潛力的清潔、高效、可控的柴油機燃燒方式。

隨著研究的不斷深入，學者們發(fā)現(xiàn)，活性控制壓燃的著火滯燃期以及燃燒放熱率主要由混合氣中存在的活性分層與當量比分層共同決定。分層不足或分層過度都會導致過高的燃燒放熱速率，使NO_X與PM排放增加。

由于發(fā)動機燃燒室是封閉不可見的，為研究實際發(fā)動機中混合氣的形成與燃燒過程，可視化系統(tǒng)應運而生。學者們在光學發(fā)動機上開展了噴油策略對混合氣形成與燃燒過程影響的研究。然而，學者們發(fā)現(xiàn)，僅通過調(diào)整噴油策略優(yōu)化混合氣分層，雖可實現(xiàn)小負荷下清潔、高效、可控的活性控制壓燃，但向中、高、滿負荷拓展時會出現(xiàn)壓力升高率過高，PM與NO_X排放超標的問題。活性控制壓燃在負荷拓展方面面臨嚴峻考驗。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種模擬活性控制壓燃的光學發(fā)動機可視化系統(tǒng)及其控制方法，結(jié)合不同技術(shù)手段與控制策略，調(diào)整缸內(nèi)混合氣的總溫、總壓、總當量比、燃油總活性以及混合氣的分層，并同時記錄下相應工況下混合氣的形成過程以及燃燒特性與排放特性，用于模擬活性控制壓燃發(fā)動機缸內(nèi)混合氣形成、燃燒特性及排放特性研究。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：

一種模擬活性控制壓燃的光學發(fā)動機可視化系統(tǒng)，包括可視化光學發(fā)動機、低活性燃油供油油路、高活性燃料供油油路、氣門控制油路、進氣控制支路和控制系統(tǒng)；

所述可視化光學發(fā)動機氣缸的四周為石英玻璃激光照射窗，底部為石英玻璃視窗，石英玻璃視窗的下方設(shè)有反射鏡，高速照相機可通過反射鏡觀察和記錄氣缸內(nèi)的燃燒過程；氣缸內(nèi)還設(shè)有缸壓傳感器；可視化光學發(fā)動機的進氣總管上設(shè)有進氣壓力傳感器和進氣溫度傳感器；可視化光學發(fā)動機的排氣門連接到排氣總管，排氣總管上設(shè)有廢氣渦輪，廢氣渦輪與排氣門之間的排氣總管上設(shè)有排氣壓力傳感器和排氣溫度傳感器，廢氣渦輪與排氣口之間的排氣總管上設(shè)有顆粒物分析儀和氣體排放分析儀；

所述氣門控制油路包括依次連接的機油箱、機油濾清器、機油泵、調(diào)壓閥和兩位三通電磁閥，兩位三通電磁閥同時也與可視化光學發(fā)動機上的液壓連續(xù)可變氣門連接，液壓連續(xù)可變氣門連接到可視化光學發(fā)動機的氣門座；

所述進氣控制支路包括依次連接的空氣質(zhì)量流量計、電動增壓器、廢氣渦輪增壓器和進氣中冷器，進氣中冷器同時也連接到可視化光學發(fā)動機的進氣總管；

所述控制系統(tǒng)同時與高速照相機、兩位三通電磁閥、電動增壓器、低活性燃油供油油路的噴油器以及高活性燃料供油油路的噴油器連接。

根據(jù)上述方案，所述低活性燃油供油油路包括依次連接的低活性燃油油箱、低活性燃油供油油泵、低活性燃油濾清器和低活性燃油共軌，低活性燃油共軌與低活性燃油油箱之間還連接有壓力調(diào)節(jié)閥；低活性燃油共軌同時也與低活性燃油PFI噴油器連接，低活性燃油PFI噴油器的出油口連接到可視化光學發(fā)動機的進氣總管，低活性燃油PFI噴油器同時也與控制系統(tǒng)連接。

根據(jù)上述方案，所述高活性燃料供油油路包括依次連接的高活性燃料油箱、高活性燃料油耗儀、高活性燃料濾清器、高壓油泵和高壓共軌，高壓共軌與高活性燃料油箱之間還連接有穩(wěn)壓閥；高壓共軌同時也與可視化光學發(fā)動機上的高活性燃料缸內(nèi)直噴噴油器連接，高活性燃料缸內(nèi)直噴噴油器的出油口伸入可視化光學發(fā)動機的氣缸內(nèi)，高活性燃料缸內(nèi)直噴噴油器同時也與控制系統(tǒng)連接。

一種模擬活性控制壓燃的方法，包括以下步驟：

控制系統(tǒng)獲得觸發(fā)信號；

控制系統(tǒng)通過其內(nèi)的第一驅(qū)動電路控制進氣控制支路中電動增壓器的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向，由此改變進氣總管內(nèi)空氣的壓力和流量；

控制系統(tǒng)通過其內(nèi)的第二驅(qū)動電路控制低活性燃油供油油路的低活性燃油PFI噴油器的噴射持續(xù)期，由此在進氣總管內(nèi)形成低活性燃料的均質(zhì)混合氣；