一種研究噴霧形態及其微觀特性的定容燃燒裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及內燃機噴霧特性研究領域，具體的說，是涉及一種用于觀察噴霧宏觀形態和測量噴霧微觀特性的定容燃燒裝置
【背景技術】
[0002]在內燃機領域，燃料的霧化過程直接影響著燃燒和排放性能，進而為緩解能源和環境問題做出貢獻。因此對于內燃機研究者而言，獲得燃料的噴霧特性(射流破碎長度，噴霧錐角，油滴粒徑與速度等)及其與周圍環境參數(壓力，溫度，環境氣體種類及密度等)的關系，進而建立燃料霧化反應動力學機理，最終為發動機噴霧模擬以及優化提供基礎數據，是開展噴油霧化研究的主要目的。
[0003]在實際的內燃機中，對噴霧的試驗研究很難進行，這是因為對噴霧條件參數的控制和調整很難做到十分精確，而且受現有測量儀器的限制，對噴霧形態及其微觀特性進行精確測量十分困難。因此常用的噴霧實驗研究方法之一就是定容燃燒彈法。
[0004]現有部分定容燃燒裝置一般設置的為形狀為通孔的觀察孔，或者是前后左右四個視窗，軸線在同一水平面且呈垂直分布的四個觀察孔。此類定容燃燒裝置只能透過視窗觀察噴霧的宏觀特性，而隨著現有光學測量技術的發展，此類定容燃燒裝置因結構限制而不能與先進光學測量設備很好的配合，無法研究噴霧的微觀特性，進而不能實現對噴霧的宏觀形態和微觀特性的同步研究，這顯然無法達到實驗要求。并且此類定容燃燒裝置只能針對少數種類燃料的噴霧進行研究，無法實現對多種類燃料的噴霧特性進行研究。因此，這種局限性嚴重的阻礙了對燃料的破碎霧化深度的研究。
【發明內容】
[0005]本發明要解決的就是現有定容燃燒彈形體結構不夠優化，導致無法與先進光學測量設備配合使用，無法應用多種燃料噴射系統，從而無法有效同步測量多種燃料噴霧的宏觀形態和微觀特性的技術問題，提供了一種研究噴霧形態及其微觀特性的定容燃燒裝置，該裝置既能與高速攝影機配合，又能與相位多普勒粒子分析儀(PDA)和粒子圖像測速儀(PIV)等多種現代光學測量儀器配合使用，進而達到既能觀測噴霧宏觀形態又能測量其微觀特性的目的，而且通過設置同步信號，可同時獲得一束或多束噴霧的宏觀形貌圖及其微觀信息，從而實現對燃料的破碎霧化更進一步的研究。此外可以通過更換噴油嘴法蘭，適用于多種燃料的噴射系統結構，實現對多種類燃料噴霧的特性研究和對比。同時改變傳統光學視窗玻璃尺寸相同的結構，利于改善實驗的觀察數據和測量效果。
[0006]本發明的目的是通過以下技術方案實現的:
[0007]—種研究噴霧形態及其微觀特性的定容燃燒裝置，包括安裝在箱體內部的燃燒彈體，所述箱體和燃燒彈體之間填充有用于保溫的石棉，所述燃燒彈體設置有四個形狀為通孔的觀察孔，所述觀察孔的軸線均在同一水平面，其中兩個觀察孔的軸線之間的角度為180°，另外兩個觀察孔的軸線之間的夾角為160° ;所述觀察孔上安裝有光學觀察窗口，所述光學觀察窗口由端口法蘭、光學玻璃和玻璃壓蓋構成，所述端口法蘭通過內六角螺栓安裝于觀察孔，光學玻璃安放在端口法蘭上，玻璃壓蓋壓緊光學玻璃后通過內六角螺栓與端口法蘭相連接;所述燃燒彈體的中部正上方設置有噴油器系統，所述噴油器系統由噴油嘴法蘭、噴油嘴和噴油嘴壓蓋構成，噴油嘴法蘭上設置有用于安裝噴油嘴的連接孔。
[0008]所述其中一個光學玻璃的直徑為210mm，另外三個光學玻璃的直徑為180mm。
[0009]所述噴油嘴法蘭由上法蘭和下法蘭構成。所述噴油嘴壓蓋通過內六角螺栓與上法蘭相連接。
[0010]所述端口法蘭、玻璃壓蓋和噴油嘴法蘭均為不銹鋼材料。
[0011]所述箱體由上箱體、下箱體和箱蓋構成。所述上箱體和下箱體上相對稱的設置有與所述觀察孔形狀相契合的半圓弧形結構。
[0012]與現有技術相比，本發明的技術方案所帶來的有益效果是:
[0013](— )本發明的燃燒彈體設置有四個形狀為通孔的觀察孔，觀察孔的軸線均在同一水平面，其中兩個觀察孔的軸線之間的角度為180°，另外兩個觀察孔的軸線之間的夾角為160°，觀察孔上安裝有光學觀察窗口 ；改變了定容燃燒彈體中傳統觀察窗口的結構布局設計，使其能夠與多種現代先進光學測量儀器配合使用，突破了在定容燃燒彈體內運用光學測量技術的局限性。這樣，既能觀測燃料噴霧的宏觀形態，又能獲取噴霧的微觀信息，而且通過設置同步信號，可實現對噴霧宏觀形態和微觀信息的同步測量，有利于對燃料的破碎霧化更進一步的研究。
[0014](二)本發明改變了定容燃燒彈體中傳統觀察窗口的結構尺寸設計，在其中三個光學觀察窗口尺寸相同的前提下，加大了另外一個光學觀察窗口的尺寸;這樣，可以提高定容燃燒彈體的觀察和拍攝效果，同時可以提高光學測量儀器的數據采集率，進而可以改善實驗的觀察數據和測量效果。
[0015](三)本發明在燃燒彈體的中央正上方設置有噴油器系統，噴油器系統由噴油嘴法蘭、噴油嘴和噴油嘴壓蓋構成，噴油嘴法蘭上設置有用于安裝噴油嘴的連接孔。使其可以通過更換噴油嘴法蘭從而使用不同結構類型的噴油嘴。這樣，可以實現多種類燃料的噴射，進而可對多種類燃料的噴霧特性進行研究和對比。
【附圖說明】
[0016]圖1是本發明燃燒彈體三維結構示意圖。
[0017]圖2是圖1的剖視結構示意圖。
[0018]圖3是端口法蘭的結構示意圖。
[0019]圖4是端口法蘭的剖視結構示意圖。
[0020]圖5是玻璃壓蓋的結構示意圖。
[0021 ]圖6是噴油嘴法蘭的分體狀態結構示意圖。
[0022]圖7是噴油嘴法蘭中下法蘭的剖視結構示意圖。
[0023]圖8是噴油嘴壓蓋的結構示意圖。
[0024]圖9是上箱體的三維結構示意圖。
[0025]圖10是下箱體的三維結構示意圖。
[0026]圖11是箱蓋的三維結構示意圖。
[0027]附圖標記:1-光學觀察窗口2-光學觀察窗口 3-光學觀察窗口 4-光學觀察窗口5-端口法蘭6-玻璃壓蓋7-下法蘭8-連接孔9-上法蘭10-螺栓孔11-噴油嘴壓蓋12-上箱體13-下箱體14-箱蓋
【具體實施方式】
[0028]下面結合附圖對本發明作進一步的描述:
[0029]—種研究噴霧形態及其微觀特性的定容燃燒裝置，包括安裝在箱體內部的燃燒彈體，如圖1所示，燃燒彈體上設置有四個形狀為通孔的觀察孔，觀察孔的軸線均在同一水平面，其中兩個觀察孔的軸線之間的角度為180°，另外兩個觀察孔的軸線之間的夾角為160° ;如圖2所示，觀察孔上分別相對應的設置有光學觀察窗口 1、2、3、4，如圖3、圖4和圖5所示，光學觀察窗口由端口法蘭5、光學玻璃和玻璃壓蓋6構成，端口法蘭5通過內六角螺栓安裝于觀察孔，光學玻璃安放在端口法蘭5上，玻璃壓蓋6壓緊光學玻璃后通過內六角螺栓與端口法蘭5相連接;光學觀察窗口 4所在的觀察孔的直徑大于其他三個觀察孔的直徑，本實施例中安裝在光學觀察窗口 4上的光學玻璃的直徑為210mm，安裝于光學觀察窗口 1、2和3上的光學玻璃的直徑均為180mm，光學玻璃選用高純度的石英玻璃，原因是其具有很高的變形溫度和軟化溫度、非常低的熱膨脹系數和抗熱震能力，從紅外線到紫外線有極寬的光譜透過能力和較低的色散現象。
[0030]燃燒彈體的中部開設有通孔，通孔的四周設置有螺栓孔，螺栓孔的外側還設置有與箱蓋14相連接的連接孔，燃燒彈體通過螺栓孔連接有噴油器系統，噴油器系統由噴油嘴法蘭、噴油嘴和噴油嘴壓蓋11構成，噴油嘴法蘭上設置有用于安裝噴油嘴的連接孔8;如圖
6、圖7和圖8所示，噴油嘴法蘭由上法蘭9和下法蘭7構成，上法蘭9上開設有用于與噴油嘴壓蓋11相連接的螺栓孔10，當噴油器的噴油嘴通過連接孔8伸入燃燒彈體內部后，將噴油嘴壓蓋11通過螺栓與螺栓孔10相連接并壓緊噴油器。
[0031]本實施例中端口法蘭5、玻璃壓蓋6和噴油嘴法蘭均選用不銹鋼材料，因其強度、韌度高，熱變形小，可以減小材料使用的厚度和體積，從而增加定容燃燒裝置的安裝空間。同時不銹鋼不易受汽油、酒精等燃料的腐蝕作用的影響，亦可以省去除銹和涂層的工作，從而提高材料加工精度。
[0032]本發明裝置的箱體分為上箱體12、下箱體13和箱蓋14，如圖9、10、11所示，該箱體安裝于燃燒彈體的外側，上箱體12和下箱體13上相對稱的設置有與觀察孔形狀相契合的半圓弧形結構，箱體與燃燒彈體之間還填充了石棉，起到了保溫的作用。
[0033]以下是利用該定容燃燒裝置進行試驗的幾種具體實施方案:
[0034]方案一:對于該定容燃燒裝置，可運用其光學觀察窗口1和光學觀察窗口 3軸線在同一條直線上的結構特點，與高速攝影機配合，觀測燃