[發明專利]燃油積碳結焦實驗平臺

在審

• 申請號: 201711209615.5
• 申請日: 2017-11-27
• 公開（公告）號: CN108181425A
• 公開（公告）日: 2018-06-19
• 發明（設計）人: 肖進;宋豪義;朱成瑋;余凱;楊賢沛;楊揚
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G01N31/12
• 分類號: G01N31/12
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 莊文莉

一種燃油動力裝置技術領域的燃油結焦積碳的實驗平臺，包括注射泵、玻璃注射器、長針頭、加熱盤、實驗片、熱電偶、電熱絲、溫度控制器、重量傳感器、質量顯示器、密封排氣罩等部件，本發明通過電加熱的方式得到實驗需求的平板溫度條件，將燃油以緩慢的速度滴到平板上，根據研究背景，靈活設置實驗程序和實驗條件，如溫度條件、時間條件、環境氛圍等，得到燃油在特定條件下的平板積碳。本發明可在較大范圍內控制溫度條件，研究所有類型燃油的積碳問題。本發明設計合理，結構簡單，適用于燃油結焦積碳實驗平臺的優化設計。

技術領域

本發明涉及一種燃油動力裝置技術領域的燃油結焦、積碳的實驗平臺，尤其是一種用于模擬不同溫度下燃油包括汽油、航空煤油、柴油、生物柴油等在內的積碳、結焦過程的實驗平臺。

背景技術

通過燃油燃燒從而將燃油的化學能轉化成動能是目前大部分動力裝置獲取動力的主要形式，這其中包括燃燒柴油、生物柴油、乳化柴油、汽油等燃料的內燃機以及燃燒航空煤油的航空發動機等。然而以燃油燃燒而驅動的動力裝置都要面臨著燃油在一定溫度下結焦和積碳的問題。燃油結焦、積碳不僅會造成燃油的無效消耗，還會導致嚴重的動力裝置性能的急劇下降甚至故障。比如航空發動機上航空煤油在高溫下結焦積碳會堵塞噴油器的噴嘴，從而降低了噴射流量，影響發動機的功率輸出。柴油機和汽油機噴油器內燃油在一定溫度下的氧化同樣會導致積碳堵塞噴油器，造成流量下降和噴霧扭曲；另外，發動機氣缸內的積碳也會導致發動機的動力性能的下降、燃燒效率的降低和污染物排放的升高，同時也可能會導致早燃和超級爆震等問題，損壞發動機。

目前對于燃油結焦、積碳的研究，主要針對著特定領域，以各自領域中燃油的實際使用形式為背景，設計燃油的積碳研究方法。如航空發動機中是以加熱管路中流動的航空煤油從而得到積碳；汽車發動機中是對積炭的研究主要方法是在發動機臺架上，在一定工況條件下長時間運行發動機，通過發動機性能的變化研究發動機積碳和噴油器積碳。這種方法的主要問題在于：第一，系統復雜、昂貴，操作繁瑣，結果重復性差導致可信度降低；第二，試驗費用高，產生積碳需要的時間過長，造成燃油消耗、電力消耗和人力資源消耗大；第三，由于發動機運行過程中會受到多種因素的影響，如溫度、濕度、管路狀況、發動機狀態等，影響因素復雜，不能精確控制實驗條件，造成對最終的實驗結果解釋不清。

發明內容

為了解決現有的燃油積碳實驗方法成本高、影響因素復雜造成的結果不清晰的問題，本發明提出了一種新燃油積碳實驗平臺，適用于所有類型燃油的積碳問題，可以在較大范圍內控制溫度條件。其工作原理為：使用電加熱的方式得到試驗需求的平板溫度條件，將燃油以緩慢的速度滴到平板上，靈活設置實驗程序和實驗條件，如溫度條件、時間條件、環境氛圍等，得到燃油在特定條件下的平板積碳，然后通過稱量和各種測試方法，得到積碳的物理化學特性，從而研究燃油在積碳過程中發生的具體變化。

本發明是通過以下技術方案來實現的，本發明包括注射泵、玻璃注射器、長針頭、實驗片、加熱盤、熱電偶、電熱絲、溫度控制器、重量傳感器、質量顯示器、密封排氣罩，玻璃注射器布置在注射泵的上部，長針頭的一端通過標準接口與玻璃注射器緊密連接，長針頭的另一端通過彎曲調節并放置在實驗片上方合適高度，加熱盤上部布置有凹槽，實驗片安置在加熱盤的凹槽內，熱電偶的測量端布置在加熱盤內并位于實驗片的下方，電熱絲布置在加熱盤的下方，熱電偶、電熱絲均通過線束與溫度控制器及電源相連接，重量傳感器安裝在加熱盤的底部邊緣，重量傳感器通過線束與質量顯示器相連接，實驗片、加熱盤、熱電偶、電熱絲、溫度控制器、重量傳感器均布置在密封排氣罩內。

進一步地，在本發明中，注射泵為螺旋推進裝置，通過控制螺紋柱的轉動速度實現推進速度的精確控制，注射器材質為玻璃，容積根據需要選擇，與注射泵配合，流量范圍可以達到0.001μl-43.349ml/min；長針頭為不銹鋼材質，長度5-20cm，直徑 0.05mm-1mm。

更進一步地，在本發明中，加熱盤呈圓形，材質為不銹鋼，實驗片安裝凹槽為方形；電熱絲與加熱盤之間進行絕緣處理。