雙缸快速壓縮膨脹燃燒機及其方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及研宄各種液體燃料壓縮燃燒過程的雙缸快速壓縮膨脹燃燒機及其方法。
【背景技術】
[0002]研宄燃燒過程的實驗方法有激波管、連續流動反應器、攪動反應器、快速壓縮燃燒機等，這些方法分別適用于不同壓力、溫度等實驗條件，都有各自的局限性，其中快速壓縮燃燒機可以測量中低溫下的著火燃燒過程；而傳統的快速壓縮燃燒機只能實現單次壓縮燃燒過程，時間費用太大，實驗過程繁瑣；本發明提出的雙缸快速壓縮燃燒機利用柴油內燃機為測試液體燃料壓縮過程提供動力，實現循環壓縮，從而進行重復實驗，并通過電控單元控制進、排氣提前或延遲時間和噴油時刻，以及更換測試燃料活塞來得到不同的燃燒室和火力岸高度，從而實現可變壓縮比控制，如此一來，實現不同燃料在不同驅動壓力下的不同壓縮比、不同當量比的壓縮自燃過程測量。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是克服現有技術的不足，提供一種雙缸快速壓縮膨脹燃燒機及其方法。本發明采用的技術方案如下:
一種適用于研宄液體替代燃料燃燒過程的雙缸快速壓縮膨脹燃燒機包括氣缸蓋、缸體、曲軸、飛輪、電控單元及顯示儀表，缸體包含柴油缸和測試燃料缸，柴油缸內部配有柴油缸活塞、柴油缸活塞銷、柴油缸連桿、測試燃料缸內部配有測試燃料連桿、測試燃料活塞銷、測試燃料活塞；氣缸蓋包括第一進氣道、第一排氣道、第二進氣道、第二排氣道、柴油噴油器、測試燃料噴油器、缸壓傳感器、石英視窗；
雙缸快速壓縮膨脹燃燒機自上而下依次是氣缸蓋、缸體、曲軸，氣缸蓋與缸體緊密接合，中間由密封墊密封；缸體包含柴油缸和測試燃料缸，柴油缸內柴油缸活塞通過柴油缸活塞銷與柴油缸連桿連接，測試燃料缸內測試燃料活塞通過測試燃料活塞銷與測試燃料連桿連接，兩個連桿共同與曲軸連接，曲軸末端裝配有飛輪；柴油缸內新鮮空氣經過第一進氣道通入、其開閉由第一進氣門控制，柴油燃燒廢氣經過第一排氣道排出、其開閉由第一排氣門控制，柴油經柴油噴油器噴入；測試燃料缸內新鮮空氣經過第二進氣道通入、其開閉由第二進氣門控制，燃燒廢氣經過第二排氣道排出、其開閉由第二排氣門控制，測試燃料經測試燃料噴油器噴入；測試燃料缸的缸蓋上布置有缸壓傳感器和石英視窗，石英視窗處安裝有內窺鏡。
[0004]測試燃料缸的動力來自于柴油缸，兩缸獨立供油，在柴油缸持續工作時，測試燃料缸能夠實現循環壓縮過程，可重復實驗。
[0005]曲軸轉角位置信號傳入電控單元，電控單元根據曲軸轉角信號分別控制柴油缸和測試燃料缸噴油時刻。
[0006]測試燃料活塞結構包含緊固螺釘、燃燒室、活塞頭部、上氣環、下氣環、油環和活塞基部；活塞頭部和活塞基部通過緊固螺釘連接，活塞頭部上設有燃燒室，活塞基部上設有上氣環、下氣環、油環；
缸活塞頭部可更換，通過更換測試燃料缸活塞頭部可實現不同的燃燒室形狀及壓縮比的壓燃試驗研宄。
[0007]所述的適用于研宄液體替代燃料的雙缸快速壓縮膨脹燃燒機的控制方法如下:工作時，由電控單元給出信號控制柴油缸進氣門、排氣門的開閉時刻為柴油缸供應新鮮空氣，電控單元根據曲軸傳來的曲軸轉角信號控制柴油噴油器噴入柴油，柴油壓縮燃燒使得混合氣膨脹做功，通過柴油缸活塞、柴油缸活塞銷、柴油缸連桿和曲軸將能量儲存在飛輪中；電控單元給出信號控制測試燃料缸進氣門、排氣門的開閉時刻為測試燃料缸供應新鮮空氣，飛輪釋放能量，通過測試燃料連桿、測試燃料活塞銷、測試燃料活塞壓縮新鮮空氣，電控單元根據用戶的需求控制測試燃料噴油器的噴油時刻，隨后的壓縮燃燒過程特征及其參數由石英視窗處安裝的內窺鏡和缸壓傳感器實時監測和檢測，缸壓傳感器測量缸內壓力，可由此計算缸內壓力升高率、指示熱效率以研宄燃燒放熱規律，內窺鏡可實時檢測燃燒始點，從而研宄試驗燃料的滯燃期，根據上述參數并可深入研宄測試燃料的爆震特性；通過更換測試燃料活塞的活塞頭部，得到不同的燃燒室和不同的火力岸高度，從而實現不同壓縮比的壓縮燃燒。。
[0008]本發明的適用于研宄液體燃料燃燒過程的快速壓縮膨脹燃燒機，利用柴油缸輸出的動力，驅動測試燃料缸中燃料-空氣的壓縮過程，實現快速壓縮自燃；通過更換測試燃料活塞的活塞頭部，得到不同的燃燒室和不同的火力岸高度，從而實現不同壓縮比的壓縮；電控單元根據曲軸轉角信號，依據用戶需求進而分別控制各噴油器的噴油時刻，實現不同壓力下不同當量比的測試燃料快速壓縮自燃；缸壓傳感器測量缸內壓力，可由此計算缸內壓力升高率、指示熱效率以研宄燃燒放熱規律，內窺鏡可實時檢測燃燒始點，從而研宄試驗燃料的滯燃期，根據上述參數并可深入研宄測試燃料的爆震特性。
【附圖說明】
[0009]圖1為適用于研宄液體燃料燃燒過程的雙缸快速壓縮膨脹燃燒機的結構示意圖； 圖2為測試燃料活塞的結構示意圖及俯視圖；
圖3為測試燃料活塞更換頭部之后的活塞示意圖；
圖中:第一排氣門1、柴油噴油器2、第一進氣門3、氣缸蓋4、第一進氣道5、缸體6、柴油缸活塞7、柴油缸活塞銷8、柴油缸連桿9、曲軸10、飛輪11、測試燃料連桿12、測試燃料活塞銷13、測試燃料活塞14、缸壓傳感器15、石英視窗16、第二進氣道17、第二進氣門18、測試燃料噴油器19、第二排氣門20、第二排氣道21、第一排氣道22、電控單元及顯示儀表23、緊固螺釘1401、燃燒室1402、活塞頭部1403、上氣環1404、下氣環1405、油環1406和活塞基部1407ο
【具體實施方式】
[0010]下面結合附圖與【具體實施方式】對本發明的適用于研宄液體燃料燃燒過程的雙缸快速壓縮膨脹燃燒機作進一步的詳細說明。
[0011]如圖1所示，一種適用于研宄液體替代燃料燃燒過程的雙缸快速壓縮膨脹燃燒機包括氣缸蓋4、缸體6、曲軸10、飛輪11、電控單元及顯示儀表23，缸體6包含柴油缸和測試燃料缸，柴油缸內部配有柴油缸活塞7、柴油缸活塞銷8、柴油缸連桿9、測試燃料缸內部配有測試燃料連桿12、測試燃料活塞銷13、測試燃料活塞14 ;氣缸蓋4包括第一進氣道5、第一排氣道22、第二進氣道17、第二排氣道21、柴油噴油器2、測試燃料噴油器19、缸壓傳感器
15、石英視窗16 ；
雙缸快速壓縮膨脹燃燒機自上而下依次是氣缸蓋4、缸體6、曲軸10，氣缸蓋4與缸體6緊密接合，中間由密封墊密封；缸體6包含柴油缸和測試燃料缸，柴油缸內柴油缸活塞7通過柴油缸活塞銷8與柴油缸連桿9連接，測試燃料缸內測試燃料活塞14通過測試燃料活塞銷13與測試燃料連桿12連接，兩個連桿共同與曲軸10連接，曲軸末端裝配有飛輪11 ;柴油缸內新鮮空氣經過第一進氣道5通入、其開閉由第一進氣門3控制，柴油燃燒廢氣經過第一排氣道22排出、其開閉由第一排氣門I控制，柴油經柴油噴油器2噴入；測試燃料缸內新鮮空氣經過第二進氣道17通入、其開閉由第二進氣門18控制，燃燒廢氣經過第二排氣道21排出、其開閉由第二排氣門20控制，測試燃料經測試燃料噴油器19噴入；測試燃料缸的缸蓋上布置有缸壓傳感器15和石英視窗16，石英視窗16處安裝有內窺鏡。
[0012]測試燃料缸的動力來自于柴油缸，兩缸獨立供油，在柴油缸持續工作時，測試燃料缸能夠實現循環壓縮過程，可重復實驗。
[0013]曲軸轉角位置信號傳入電控單元，電控單元根據曲軸轉角信號分別控制柴油缸和測試燃料缸噴油時刻。
[0014]如圖2