本發(fā)明涉及化石能源性能測(cè)試領(lǐng)域，具體地說涉及一種柴油燃燒著火特性測(cè)試系統(tǒng)及測(cè)試方法。

背景技術(shù)：

能源作為人類生存與國家發(fā)展的基礎(chǔ)，一直是全世界范圍內(nèi)最為關(guān)注的對(duì)象。其中，化石能源如煤、石油、天然氣等被相關(guān)學(xué)者普遍認(rèn)為在今后幾十年甚至上百年中仍占能源供給的主要地位。

目前全球范圍內(nèi)，在化石能源特別是石油的使用量居高不下的主要原因之中，車用內(nèi)燃機(jī)對(duì)石油的消耗量所占的比重最大，這不僅給道路交通與能源節(jié)約利用帶來了巨大的壓力，而且汽車數(shù)量的上漲也會(huì)導(dǎo)致其尾氣排放物的增多，給人們的健康帶來了嚴(yán)重的安全隱患。

為了有效降低柴油機(jī)的排放污染物以滿足其在特殊環(huán)境中的使用要求，有研究人員提出了一種液氧固碳閉式循環(huán)柴油機(jī)。該類閉式循環(huán)柴油機(jī)擁有良好的應(yīng)用前景，但是前期的研究工作主要集中在臺(tái)架性能測(cè)試方面，對(duì)于柴油在這種新式循環(huán)背景下的著火化學(xué)反應(yīng)機(jī)理方面的研究比較欠缺，因此急需在著火燃燒方面的進(jìn)行深入研究。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種用于研究柴油燃燒著火特性(又稱著火性、發(fā)火性)的測(cè)試系統(tǒng)。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種柴油燃燒著火特性測(cè)試系統(tǒng)，包括油箱、氣瓶、定容燃燒彈、ecu單元、控制計(jì)算機(jī)以及電控裝置；

所述油箱通過第一管道與所述定容燃燒彈連通，所述第一管道上安裝有高壓油泵；

所述氣瓶通過第二管道與所述定容燃燒彈連通，所述第二管道上沿著氣體流動(dòng)方向依次安裝有壓力控制閥和壓力表；

所述高壓油泵和所述控制計(jì)算機(jī)分別與所述ecu單元連接，所述電控裝置與所述定容燃燒彈連接。

進(jìn)一步地，系統(tǒng)還包括高速攝像機(jī)，所述ecu單元和所述控制計(jì)算機(jī)分別與所述高速攝像機(jī)連接。

進(jìn)一步地，系統(tǒng)還包括光源，用于提供照明作用。

進(jìn)一步地，所述第一管道的出口端安裝有噴油器，所述噴油器伸入所述定容燃燒彈內(nèi)。

本發(fā)明還提供一種基于上述柴油燃燒著火特性測(cè)試系統(tǒng)的測(cè)試方法，包括以下步驟：

首先，對(duì)定容燃燒彈進(jìn)行掃氣處理；

然后，由氣瓶向定容燃燒彈內(nèi)充氣，并對(duì)定容燃燒彈內(nèi)部進(jìn)行加熱，當(dāng)定容燃燒彈內(nèi)部溫度達(dá)到預(yù)定值或?qū)嶒?yàn)條件時(shí)，停止加熱并停止充氣；

之后，通過控制計(jì)算機(jī)控制ecu單元給油軌加壓，直到軌壓達(dá)到預(yù)定值或?qū)嶒?yàn)條件；

最后，由噴油器噴射出燃油，燃油與空氣在定容燃燒彈內(nèi)燃燒，并同時(shí)記錄燃燒過程數(shù)據(jù)。

進(jìn)一步地，通過所述電控裝置調(diào)整所述定容燃燒彈內(nèi)部環(huán)境溫度和壓力，所述電控裝置對(duì)加熱功率的可調(diào)范圍是0～100％，對(duì)應(yīng)輸出4～20毫安的電流。

本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在：

本發(fā)明能夠用于研究柴油的燃燒著火特性，采用本發(fā)明可以對(duì)柴油在不同的組分里燃燒過程有一個(gè)完全的了解，提高實(shí)驗(yàn)效率，看一定程度了解柴油燃燒排放過程，而且燃燒程度提高，實(shí)現(xiàn)了二次燃燒，減少污染。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖中各部件的標(biāo)記為：1油箱、2高壓油泵、3噴油器、4壓力表、5壓力控制閥、6氣瓶、7光源、8定容燃燒彈、9電控裝置、10高速攝像機(jī)、11控制計(jì)算機(jī)、12ecu單元。

具體實(shí)施方式

下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。

參見圖1。

本發(fā)明柴油燃燒著火特性測(cè)試系統(tǒng)，包括油箱1、氣瓶6、定容燃燒彈8、ecu(electroniccontrolunit)單元12、控制計(jì)算機(jī)11以及電控裝置9；

所述油箱1通過第一管道與所述定容燃燒彈8連通，所述第一管道上安裝有高壓油泵2；

所述氣瓶6通過第二管道與所述定容燃燒彈8連通，所述第二管道上沿著氣體流動(dòng)方向依次安裝有壓力控制閥5和壓力表4；

所述高壓油泵2和所述控制計(jì)算機(jī)11分別與所述ecu單元12連接，所述電控裝置9與所述定容燃燒彈8連接。

在一實(shí)施例中，系統(tǒng)還包括高速攝像機(jī)10，所述ecu單元12和所述控制計(jì)算機(jī)11分別與所述高速攝像機(jī)10連接。高速攝像機(jī)用于采集柴油燃燒過程的高清照片，利用pcc(phantomcameracontrol)軟件將高清照片導(dǎo)入控制計(jì)算機(jī)11，分析柴油在不同組分的氣體中的各個(gè)燃燒過程和燃燒溫度，進(jìn)而全面的了解柴油的著火特性，用于作為今后評(píng)估閉式循環(huán)除柴油機(jī)柴油燃燒過程及尾氣排放的重要指標(biāo)。高速攝像機(jī)拍攝的實(shí)現(xiàn)，能夠更加清楚明白地了解實(shí)驗(yàn)過程。

在一實(shí)施例中，系統(tǒng)還包括光源7，用于提供照明作用。以方便高速攝像機(jī)進(jìn)行拍攝采集。光源7可選用氙燈，照明效果更好。

在一實(shí)施例中，所述第一管道的出口端安裝有噴油器3，所述噴油器3伸入所述定容燃燒彈8內(nèi)。這樣設(shè)計(jì)，柴油可以更容易與定容燃燒彈內(nèi)的空氣混勻，保證燃燒充分。

本發(fā)明ecu單元12至少包括軌壓控制單元和噴射控制單元，具體實(shí)施時(shí)，ecu單元12選用現(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)ecu，發(fā)動(dòng)機(jī)ecu噴油方式控制、噴油量控制、噴油正時(shí)控制、軌壓控制、轉(zhuǎn)矩控制、過熱保護(hù)等控制。

實(shí)驗(yàn)過程中，通過電控裝置9調(diào)整定容燃燒彈8內(nèi)部環(huán)境溫度和壓力，使定容燃燒彈8內(nèi)各項(xiàng)參數(shù)均滿足實(shí)驗(yàn)條件；ecu單元12中的軌壓控制單元給油軌加壓；然后，控制計(jì)算器11通過ecu單元12控制高壓油泵2和噴油器3實(shí)現(xiàn)定量或按預(yù)定量噴油，并利用壓力傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)控高壓油泵2的油壓，保證試驗(yàn)安全進(jìn)行。同時(shí)，控制計(jì)算器11對(duì)噴油器3、壓力表4進(jìn)行準(zhǔn)確地監(jiān)控，保證試驗(yàn)過程中柴油噴射量和氣壓符合預(yù)定條件，并實(shí)時(shí)捕集、記錄高速攝像機(jī)10的輸出圖像，以快速得出有效的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

基于上述柴油燃燒著火特性測(cè)試系統(tǒng)的測(cè)試方法，包括以下步驟：

首先，對(duì)定容燃燒彈8進(jìn)行掃氣處理，具體過程為：打開氣瓶6閥門，此時(shí)定容燃燒彈8進(jìn)氣門處于關(guān)閉狀態(tài)，通過電控裝置9控制開啟定容燃燒彈8進(jìn)氣門，向定容燃燒彈8內(nèi)充入一定量空氣，并將其排除，重復(fù)上述過程，進(jìn)行兩次掃氣，這樣做是為了去除定容燃燒彈8內(nèi)部氣體以及上次試驗(yàn)的殘留氣體，以避免對(duì)試驗(yàn)結(jié)果造成影響；

掃氣結(jié)束后，由氣瓶6向定容燃燒彈8內(nèi)充氣，并對(duì)定容燃燒彈8內(nèi)部進(jìn)行加熱，通過電控裝置9調(diào)整定容燃燒彈8內(nèi)部環(huán)境溫度和壓力，電控裝置9對(duì)加熱功率的可調(diào)范圍是0～100％，對(duì)應(yīng)會(huì)輸出4～20毫安的電流，當(dāng)定容燃燒彈8內(nèi)部溫度與壓力達(dá)到預(yù)定值或?qū)嶒?yàn)條件后，停止加熱，并關(guān)閉定容燃燒彈8進(jìn)氣門以停止充氣；

之后，建立軌壓，具體過程為：通過控制計(jì)算機(jī)11控制ecu單元12中的軌壓控制單元給油軌加壓，油軌的初始?jí)毫?mpa，以每次預(yù)定量的mpa的步長增加油軌內(nèi)部壓力，直到油軌內(nèi)部壓力達(dá)到預(yù)定值或?qū)嶒?yàn)條件；壓力控制閥保證試驗(yàn)的安全性，確保在目標(biāo)壓力下試驗(yàn)的完整進(jìn)行；

最后，由噴油器3噴射出燃油，燃油與空氣在定容燃燒彈8內(nèi)燃燒，并同時(shí)記錄燃燒過程數(shù)據(jù)；定容燃燒彈可用于多種理論研究與實(shí)際應(yīng)用，是一種良好的發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒實(shí)驗(yàn)研究裝置，定容燃燒彈可對(duì)常規(guī)燃料、代用燃料的燃燒過程進(jìn)行研究分析，可分析燃燒過程的物理變化過程；可對(duì)燃燒著火機(jī)理、碳煙顆粒產(chǎn)生機(jī)理進(jìn)行研究；可研究不同氣體環(huán)境條件(溫度、壓力、密度、組分等)對(duì)噴霧貫穿度、霧化錐角、液核長度等宏觀特性的影響；可研究不同型號(hào)噴油器、不同噴孔數(shù)、噴孔直徑及長徑比、不同型號(hào)燃油(成分、粘度不同)、不同噴油溫度和噴油壓力對(duì)霧化、蒸發(fā)、燃燒過程及排放的影響；可進(jìn)行冷態(tài)噴霧研究，也可以進(jìn)行噴霧燃燒實(shí)驗(yàn)研究；可用于計(jì)算某種燃料的燃燒熱測(cè)定；可進(jìn)行氣體燃燒實(shí)驗(yàn)，觀測(cè)燃燒火焰?zhèn)鞑ニ俣?、空間粒子分布等；還可進(jìn)行燃燒自發(fā)光實(shí)驗(yàn)等。

軌壓建立后，即開啟光源7，開始進(jìn)行燃油噴射，ecu單元12中的噴射控制單元預(yù)先將燃油噴射控制與高速攝像機(jī)的快門控制耦合在一起，輸入控制信號(hào)，兩者同時(shí)進(jìn)行；

一組試驗(yàn)做完后，立刻將加熱系統(tǒng)電源關(guān)閉，并配合冷卻系統(tǒng)加快定容燃燒彈8內(nèi)部冷卻，單次試驗(yàn)時(shí)間不能超過30分鐘，以免損壞加熱系統(tǒng)。

本發(fā)明測(cè)試方法可以作為各企業(yè)部門的柴油燃燒研究的過程，可用于柴油機(jī)車輛的研究，以及各種使用柴油的大型機(jī)器。

對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實(shí)施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論從哪一點(diǎn)來看，均應(yīng)將實(shí)施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。不應(yīng)將權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記視為限制所涉及的權(quán)利要求。

此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說明書按照實(shí)施方式加以描述，但并非每個(gè)實(shí)施方式僅包含一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說明書作為一個(gè)整體，各實(shí)施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實(shí)施方式。

應(yīng)當(dāng)理解本文所述的例子和實(shí)施方式僅為了說明，并不用于限制本發(fā)明，本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)它做出各種修改或變化，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。