[發明專利]一種用于快壓機的湍流形式控制方法

在審

• 申請號: 201711208579.0
• 申請日: 2017-11-27
• 公開（公告）號: CN108021092A
• 公開（公告）日: 2018-05-11
• 發明（設計）人: 衛海橋;胡禎;潘家營;舒歌群;商藝寶;馬國斌
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G05B19/05
• 分類號: G05B19/05
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 程毓英

本發明涉及一種用于快壓機的湍流形式控制方法，所采用的可控湍流生成裝置固定于快壓機缸體上，包括與缸體的進排氣孔相連的切向進氣道、與切向進氣道的另一端相連的進氣管路、電磁控制閥和控制模塊，與燃燒室相切的切向進氣道用以生成缸內的湍流運動，可在一套具有不同夾角且已標定好的切向進氣道中選擇；控制方法為：根據所要求的湍流形式，選定相應結構的切向進氣道并安裝好可控湍流生成裝置，以生成不同以渦流運動為主或以滾流運動為主的不同形式的缸內湍流運動。

技術領域

本發明為一種用于快壓機的可控湍流生成裝置，涉及內燃機燃燒和流體領域，具體涉及用以研究燃料特性和新型燃燒方式特性的基礎實驗裝置。

背景技術

汽車保有量的增加，為我國社會發展做出巨大貢獻的同時，也消耗著大量的石油資源，排放出大量有害氣體，從而對人們的生存環境產生較大危害。廣大科研工作者針對上述問題提出了發展新型內燃機代用燃料和新型燃燒方式等解決途徑，并發明研究了定容燃燒彈、快壓機等基礎實驗裝置。然而，現代內燃機燃燒過程及其優化研究面臨很多基礎科學問題和技術瓶頸，如發動機爆震等異常燃燒現象。因此，作為能夠為內燃機新型代用燃料及新型燃燒方式提供理論研究和實驗載體的快壓機實驗裝置，有其研究的必要性。

內燃機缸內流場結構和湍流特性是控制內燃機燃燒過程的最重要因素之一，在內燃機整個循環中，其缸內流體始終進行著極其復雜而又強烈瞬變的湍流運動。內燃機缸內的湍流運動對缸內物理化學過程、可燃混合氣的濃度、火焰傳播速度和燃燒品質、缸內的傳熱及污染物的形成都具有直接的本質的影響。因此內燃機在不同湍流形式和不同湍流強度下的燃燒過程的研究，對內燃機燃燒系統開發與研究有著非常重要的意義。

快壓機主要功能是模擬活塞式內燃機內部的壓縮及著火過程，是一種理想的介于理論分析和實際應用之間的研究載體。因此，快壓機在研究缸內湍流燃燒如爆震等問題有著重要意義。經查閱文獻資料發現，未見有關對缸內存在湍流運動的燃燒特性進行開發與研究的快壓機實驗臺架。因此，設計一種能控制湍流形式，且整體系統結構較簡單的裝置，對快壓機的開發與研究是迫切需要的。

發明內容

本發明的目的是提供一種用于快壓機的湍流形式控制方法,用以基于快壓機對缸內存在湍流運動的燃燒特性進行開發與研究。技術方案如下：

一種用于快壓機的湍流形式控制方法，所采用的可控湍流生成裝置固定于快壓機缸體上，包括與缸體的進排氣孔相連的切向進氣道、與切向進氣道的另一端相連的進氣管路和控制模塊，與燃燒室相切的切向進氣道用以生成缸內的湍流運動，可在一套具有不同夾角且已標定好的切向進氣道中選擇；所述控制模塊包括PLC控制單元和上位機；所述控制方法為：

設α是在垂直于氣缸軸線的平面上，切向進氣道軸線與進氣孔軸線的夾角，其大小決定缸內渦流運動的強度，角α越大，則缸內渦流強度越大；β為在氣缸軸線與進氣孔軸線所在平面上，進氣道切線方向與進氣孔軸線方向的夾角，其大小決定著缸內滾流運動的強度，角β越大，則缸內滾流強度越大；根據所要求的湍流形式，選定相應結構的切向進氣道并安裝好可控湍流生成裝置，以生成不同以渦流運動為主或以滾流運動為主的不同形式的缸內湍流運動。

優選地，電磁控制閥設置于進排氣孔與切向進氣道之間。為二位二通常閉型氣體高壓電磁閥。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

(1)本發明可實現在工作容積不變情況下引入內燃機缸內的湍流運動，缸內湍流運動的形成可使快壓機實驗平臺的實驗環境更加趨于實際情況，實驗數據的準確性得到提高。

(2)本發明可在快壓機燃燒室內生成不同形式的湍流運動，如汽油機中滾流主導的湍流運動或柴油機中渦流主導的湍流運動。通過更換不同角度的切向進氣管路以及調節進氣速度，可實現缸內湍流形式和湍流強度的調節。

附圖說明

圖1是本發明采用的湍流生成裝置主要結構示意簡圖