技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及內(nèi)燃機(jī)定容燃燒彈技術(shù)領(lǐng)域，進(jìn)一步涉及模擬甲醇/柴油雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)多種燃燒模式的定容燃燒彈系統(tǒng)與方法。

背景技術(shù)：
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為滿足日益嚴(yán)格的汽車排放法規(guī)和燃油消耗法規(guī),越來越多先進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)得到應(yīng)用,包括缸內(nèi)直噴、高壓噴射、多次噴射、可變噴油正時(shí)、可變氣門升程(vvl)和正時(shí)(vvt)、增壓中冷、廢氣再循環(huán)(egr)等改善燃燒的缸內(nèi)凈化技術(shù)和三效催化轉(zhuǎn)化器(twc)、氧化轉(zhuǎn)化器(doc)、選擇性催化還原(scr)和顆粒物過濾器(dpf)等后處理技術(shù)，但是無論是缸內(nèi)凈化技術(shù)還后處理技術(shù)，都存在技術(shù)門檻高、系統(tǒng)復(fù)雜、使用和維護(hù)成本高昂等不足。為了在降低燃油消耗的同時(shí)改善排放，替代燃料技術(shù)近年來得到了廣泛的關(guān)注。替代燃料在發(fā)動(dòng)機(jī)上應(yīng)用的技術(shù)方案主要有三種：第一種是摻混法，即通過助溶劑使兩種燃料混合形成均質(zhì)穩(wěn)定的液體燃料，這種方式簡(jiǎn)單易行，但不足之處是隨溫度變化兩種燃料容易出現(xiàn)分層，而且由于互溶度不高這種方式無法實(shí)現(xiàn)高替代率；第二種方式是完全替代，即發(fā)動(dòng)機(jī)只使用替代燃料，例如甲醇發(fā)動(dòng)機(jī)、天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)和液化石油氣發(fā)動(dòng)機(jī)等，這種方式可以實(shí)現(xiàn)100％替代率，但由于燃料物化性質(zhì)不同需對(duì)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)做較大的改動(dòng)，而且燃料加注等基礎(chǔ)配套設(shè)施還未普及；第三種方式是引燃法，即兩種燃料采取兩套獨(dú)立的供應(yīng)系統(tǒng)，專利文獻(xiàn)cn1470752a公開了柴油/甲醇組合燃燒技術(shù)(dieselmethanolcompoundcombustion，dmcc)，該技術(shù)提出在柴油機(jī)進(jìn)氣道噴射甲醇，與空氣形成均質(zhì)混合氣進(jìn)入氣缸，再在缸內(nèi)直噴柴油引燃甲醇和空氣的混合氣，這種方式在實(shí)際應(yīng)用中靈活方便，無需對(duì)原機(jī)做大的改動(dòng)，而且可以實(shí)現(xiàn)較高的替代率。甲醇生產(chǎn)原料來源廣泛、制備技術(shù)成熟、生產(chǎn)成本低、儲(chǔ)運(yùn)安全方便，再結(jié)合柴油引燃甲醇組合燃燒技術(shù)，使得甲醇作為替代燃料具有廣闊的應(yīng)用前景。

通過對(duì)這種雙燃料的應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，當(dāng)甲醇高比例替代柴油時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率大幅度提高，特別是不使用尿素便可以滿足國(guó)家現(xiàn)行排放法規(guī)，為這種燃燒方式提供了廣闊的應(yīng)用前景。為了進(jìn)一步提高該種發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率和降低有害物排放，需要對(duì)其工作機(jī)理進(jìn)行深入研究。目前研究主要集中在發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)和道路試驗(yàn)上，而關(guān)于雙燃料基礎(chǔ)燃燒方面的研究還較少。為了探究雙燃料燃燒時(shí)的相互作用機(jī)理，加深對(duì)雙燃料燃燒的認(rèn)識(shí)，從而更好地組織燃燒，使雙燃料燃燒更好地為工程應(yīng)用服務(wù)，開展相關(guān)基礎(chǔ)研究工作具有非常重要的意義。在發(fā)動(dòng)機(jī)上由于各種因素耦合在一起，無法研究單一因素對(duì)燃燒的影響；相比較而言，定容燃燒彈結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)單一變量的精確控制，結(jié)合其他光學(xué)設(shè)備進(jìn)行可視化研究可以直觀清晰地揭示燃燒過程，非常適合開展基礎(chǔ)燃燒方面的研究。

目前已經(jīng)公開的專利文獻(xiàn)cn103245511a、專利文獻(xiàn)cn104391074a、專利文獻(xiàn)cn105372072a、專利文獻(xiàn)cn106353098a、專利文獻(xiàn)cn106404410a只適用于單一燃料的噴霧和燃燒研究；專利文獻(xiàn)cn204788958u可以實(shí)現(xiàn)雙燃料燃燒，該技術(shù)方案提出在加熱到一定溫度的進(jìn)氣管路中注入甲醇，并預(yù)先抽真空使定容燃燒彈內(nèi)腔形成負(fù)壓，從而把甲醇吸入到定容燃燒彈內(nèi)，但是該方法有一些明顯不足：(一)無法控制甲醇的加入時(shí)刻，難以針對(duì)不同溫度條件，特別是高溫條件下柴油噴進(jìn)甲醇熱氛圍中雙燃料著火和燃燒；(二)先期進(jìn)入定容燃燒彈的甲醇混合氣，一旦加熱溫度達(dá)到其著火點(diǎn)以上，甲醇便會(huì)自燃，極大地限制了對(duì)這種雙燃料燃燒的研究范圍，特別是在實(shí)際柴油甲醇雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行過程中，高溫條件下中高負(fù)荷區(qū)域是雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的高效區(qū)，然而卻得不到充分研究；(三)無法實(shí)現(xiàn)甲醇的分層燃燒,因?yàn)榧状际穷A(yù)混進(jìn)入定容燃燒彈內(nèi)，在柴油噴射之前定容燃燒彈內(nèi)已經(jīng)是甲醇和空氣的均質(zhì)混合氣，無法實(shí)現(xiàn)甲醇的濃度分層。

綜上所述，解決在定容燃燒彈中研究雙燃料燃燒所面臨的甲醇加入時(shí)刻不可控、環(huán)境溫度和壓力范圍窄以及不能實(shí)現(xiàn)甲醇濃度分層等技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
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本發(fā)明提供了一種模擬甲醇/柴油雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)多種燃燒模式的定容燃燒彈系統(tǒng)與方法。具體技術(shù)方案如下：

模擬甲醇/柴油雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)多種燃燒模式的定容燃燒彈系統(tǒng)，包括：定容燃燒彈16，柴油噴射器8，與柴油噴射器相連的柴油噴射系統(tǒng)，甲醇噴射器14，與甲醇噴射器相連的甲醇噴射系統(tǒng)，進(jìn)氣系統(tǒng)，排氣系統(tǒng)，壓力傳感器24，同步數(shù)據(jù)采集卡10，高速攝像機(jī)17，上位機(jī)23；所述柴油噴射系統(tǒng)、甲醇噴射系統(tǒng)、壓力傳感器、高速攝像機(jī)均由同步數(shù)據(jù)采集卡實(shí)現(xiàn)控制；所述定容燃燒彈包括：圓柱形腔體，2個(gè)端蓋；所述2個(gè)端蓋分為第一端蓋、第二端蓋；第二端蓋上設(shè)置透明觀察窗，高速攝像機(jī)布置在定容燃燒彈外且對(duì)準(zhǔn)透明觀察窗；所述定容燃燒彈具有加熱功能，用于模擬發(fā)動(dòng)機(jī)的工作環(huán)境；所述柴油噴射系統(tǒng)和甲醇噴射系統(tǒng)各自獨(dú)立控制；同步數(shù)據(jù)采集卡將柴油噴射器信號(hào)、甲醇噴射器信號(hào)、壓力傳感器信號(hào)、高速攝像機(jī)圖像信號(hào)同步，并將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在上位機(jī)中。

在上述定容燃燒彈系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)的模擬甲醇/柴油雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)多種燃燒模式的方法，包括如下步驟：

步驟1：檢查定容燃燒彈的氣密性；

步驟2：進(jìn)氣系統(tǒng)向定容燃燒彈充入空氣；

步驟3：定容燃燒彈開始加熱，使定容燃燒彈內(nèi)的空氣達(dá)到預(yù)定的壓力和溫度；

步驟4：?jiǎn)?dòng)柴油噴射系統(tǒng)、甲醇噴射系統(tǒng)；通過分別調(diào)節(jié)柴油和甲醇的噴射時(shí)刻，從而實(shí)現(xiàn)柴油引燃甲醇、柴油甲醇同時(shí)著火以及甲醇先于柴油發(fā)生自燃三種不同的雙燃料燃燒模式；

步驟5：高速攝像機(jī)記錄柴油噴射器、甲醇噴射器的噴射圖像，以及燃燒時(shí)的圖像，并保存在上位機(jī)中。

為了實(shí)現(xiàn)定容燃燒彈具有加熱功能，在圓柱形腔體內(nèi)壁嵌套耐高溫陶瓷爐膛，耐高溫陶瓷爐膛內(nèi)嵌電加熱體。

所述定容燃燒彈的電加熱體可選擇電爐絲；為此，所述定容燃燒彈還包括：位于耐高溫陶瓷爐膛內(nèi)圓周的第一溫度傳感器25，以及通過低阻值火花塞與電爐絲連接的繼電器、加熱溫度pid控制器。

所述柴油噴射器、甲醇噴射器的優(yōu)選分布方案：所述柴油噴射器垂直安裝于定容燃燒彈的圓柱形腔體上，所述甲醇噴射器安裝于定容燃燒彈第一端蓋中心位置，柴油噴射器和甲醇噴射器的中心線呈90度角。

為了防止甲醇噴霧直接接觸熾熱的爐膛壁面而發(fā)生自燃的進(jìn)一步技術(shù)效果，所述模擬雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)多種燃燒模式的定容燃燒彈系統(tǒng)還包括：中心線與甲醇噴射器中心線重合的圓筒形導(dǎo)流罩15。

優(yōu)選地，所述圓筒形導(dǎo)流罩的幾何參數(shù)滿足：

d＝αd，

其中d代表導(dǎo)流罩15的內(nèi)徑，d代表爐膛內(nèi)徑，l代表導(dǎo)流罩的長(zhǎng)度，θ代表甲醇噴射器噴霧錐角，α、β是系數(shù)，α取值范圍為0.6～0.8，β取值范圍為0.55～0.65。

所述柴油噴射系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)方案之一，包括：柴油電子控制單元5、柴油箱7、柴油濾清器6、高壓油泵3、高壓共軌4、高壓油管、回油管、機(jī)油加注機(jī)、電機(jī)2和變頻器1；

所述甲醇噴射系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)方案之一，包括：甲醇電子控制單元19、甲醇箱11、氣液增壓泵12、甲醇穩(wěn)壓容器13、輸醇管、輸入氣源18、回醇管。

所述進(jìn)氣系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)方案之一，包括：壓縮空氣鋼瓶22、壓力變送器、進(jìn)氣電磁閥28、pid控制器、進(jìn)氣針閥29、進(jìn)氣管等；進(jìn)氣管路由并行的兩路構(gòu)成，一路是由進(jìn)氣電磁閥自動(dòng)控制，一路是由進(jìn)氣針閥手動(dòng)控制；所述排氣系統(tǒng)包括：排氣電磁閥26、真空泵21和排氣針閥27。

優(yōu)選地，還包括：冷卻系統(tǒng)；所述冷卻系統(tǒng)包括柴油噴射器冷卻系統(tǒng)和甲醇噴射器冷卻系統(tǒng)，兩套冷卻系統(tǒng)均包括水箱、水泵、冷卻水溫度傳感器、循環(huán)水管路、冷卻水腔，定容燃燒彈的柴油噴射器安裝孔和甲醇噴射器安裝孔周圍分別設(shè)置柴油噴射器冷卻水腔31、甲醇噴射器冷卻水腔32；柴油噴射器冷卻系統(tǒng)和甲醇噴射器冷卻系統(tǒng)共用一個(gè)水箱、水泵和冷卻水溫度傳感器。

本發(fā)明的有益效果為：

(一)本發(fā)明中定容燃燒彈具有加熱功能，可模擬發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)氣缸內(nèi)的高溫環(huán)境；實(shí)施例中，定容燃燒彈采用內(nèi)置爐膛和電爐絲的方式，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)定容燃燒彈內(nèi)空氣更加充分和均勻的加熱。

(二)本發(fā)明實(shí)施例中，甲醇采用完全獨(dú)立的噴射系統(tǒng)，通過調(diào)節(jié)甲醇相對(duì)于柴油的噴射時(shí)刻，可以實(shí)現(xiàn)柴油引燃甲醇、柴油和甲醇同時(shí)著火、甲醇先于柴油自燃等多種燃燒模式，也可以分別實(shí)現(xiàn)甲醇在定容燃燒彈內(nèi)均勻預(yù)混和濃度分層，而且甲醇的噴射壓力靈活可調(diào)。

(三)本發(fā)明實(shí)施例中，在甲醇噴射器外圍加裝了圓筒形導(dǎo)流罩，能有效阻止甲醇撞擊熾熱的爐膛壁面而發(fā)生自燃，可以將環(huán)境溫度加熱到更高，充分模擬柴油機(jī)中高負(fù)荷時(shí)燃燒室在上止點(diǎn)時(shí)高溫高壓的熱力環(huán)境。

(四)本發(fā)明實(shí)施例中，柴油噴射器和甲醇噴射器采取成90°角布置，使得柴油油束和甲醇噴霧充分接觸和混合，從而充分發(fā)揮兩種燃料間的相互作用。

(五)本發(fā)明實(shí)施例中，定容燃燒彈電爐絲加熱采用自動(dòng)控制，只需通過加熱溫度pid控制器設(shè)置目標(biāo)溫度即可實(shí)現(xiàn)對(duì)電爐絲的控制，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)定容燃燒彈內(nèi)空氣的自動(dòng)加熱，而且加熱溫度控制得非常準(zhǔn)確。

(六)本發(fā)明實(shí)施例中，進(jìn)氣系統(tǒng)包含兩路并行的進(jìn)氣管路，一路由壓力變送器、高壓電磁閥和pid控制器構(gòu)成，只需通過pid控制器設(shè)置好目標(biāo)壓力值，即可控制進(jìn)氣電磁閥的開閉，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)進(jìn)氣，另一路由進(jìn)氣針閥構(gòu)成，采取手動(dòng)控制，可以對(duì)進(jìn)氣壓力進(jìn)行微調(diào)，這樣既可以提高試驗(yàn)的效率和安全性，又可以保證試驗(yàn)的準(zhǔn)確性；

(七)本發(fā)明實(shí)施例中，排氣系統(tǒng)采用排氣電磁閥來自動(dòng)完成排氣過程，無需手動(dòng)操作，排氣系統(tǒng)還配備有真空泵，每次排氣完成后對(duì)定容燃燒彈進(jìn)行抽真空操作，排除定容燃燒彈內(nèi)殘留的未燃甲醇和其它燃燒產(chǎn)物對(duì)下次試驗(yàn)的影響，這樣既提高了試驗(yàn)的安全性，又降低了試驗(yàn)誤差。

附圖說明：

圖1是本發(fā)明的整體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；1代表變頻器，2代表電機(jī)，3代表高壓油泵，4代表高壓共軌，5代表柴油電子控制單元，6代表柴油濾清器，7代表柴油箱，8代表柴油噴射器，9代表電荷放大器，10代表同步數(shù)據(jù)采集卡，11代表甲醇箱，12代表氣液增壓泵，13代表甲醇穩(wěn)壓容器，14代表甲醇噴射器，15代表圓筒形導(dǎo)流罩，16代表定容燃燒彈，17代表高速攝像機(jī)，18代表氣液增壓泵輸入氣源，19代表甲醇電子控制單元，20代表加熱溫度控制模塊，21代表真空泵，22代表壓縮空氣鋼瓶，23代表上位機(jī)，24代表壓力傳感器，25代表第一溫度傳感器，26代表排氣電磁閥，27代表排氣針閥，28代表進(jìn)氣電磁閥，29代表進(jìn)氣針閥。

圖2是定容燃燒彈全剖主視圖；8代表柴油噴射器，14代表甲醇噴射器，15代表圓筒形導(dǎo)流罩，30代表定容燃燒彈隔熱層，31代表柴油噴射器冷卻水腔，32代表甲醇噴射器冷卻水腔，40代表石英玻璃安裝孔。

圖3是圖2的第一端蓋左視方向示意圖；14代表甲醇噴射器，33代表甲醇噴射器冷卻水進(jìn)口，34代表甲醇噴射器冷卻水出口。

圖4是圖2的俯視方向示意圖；8代表柴油噴射器，35代表進(jìn)氣孔，36代表第一溫度傳感器的安裝孔，37代表連接電爐絲的火花塞安裝孔，38代表排氣孔，39代表壓力傳感器安裝孔，42代表壓力變送器安裝孔。

具體實(shí)施方式：

實(shí)施例：

下面通過具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述，以下實(shí)施例可以使本專業(yè)技術(shù)人員更全面的理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。

如圖1所示，本實(shí)施例披露了一種模擬甲醇/柴油雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)多種燃燒模式的定容燃燒彈系統(tǒng)，包括：定容燃燒彈，柴油噴射器，與柴油噴射器相連的柴油噴射系統(tǒng)，甲醇噴射器，與甲醇噴射器相連的甲醇噴射系統(tǒng)，進(jìn)氣系統(tǒng)，排氣系統(tǒng)，壓力傳感器，同步數(shù)據(jù)采集卡，高速攝像機(jī)；所述柴油噴射系統(tǒng)、甲醇噴射系統(tǒng)、壓力傳感器均由同步數(shù)據(jù)采集卡實(shí)現(xiàn)控制；上位機(jī)；

定容燃燒彈16是采用不銹鋼制成內(nèi)部中空的圓柱形腔體，其內(nèi)部裝有耐高溫陶瓷爐膛，形成一個(gè)長(zhǎng)268mm,直徑80mm的圓柱形空腔來模擬柴油機(jī)燃燒室高溫高壓的環(huán)境。

爐膛內(nèi)嵌電爐絲，爐膛內(nèi)圓周安裝第一溫度傳感器，后續(xù)連接通過低阻值火花塞與電爐絲連接的繼電器、加熱溫度pid控制器，繼電器和加熱溫度pid控制器集成在加熱溫度控制模塊20中，試驗(yàn)過程中只需在加熱溫度pid控制器上設(shè)置好目標(biāo)溫度，通過繼電器的通斷來控制電爐絲自動(dòng)對(duì)定容燃燒彈16內(nèi)空氣的加熱。

定容燃燒彈16兩端的端蓋采用高強(qiáng)度螺栓固定壓緊，第一端蓋、第二端蓋與彈體之間分別裝有石棉墊片保證密封，第二端蓋設(shè)置有石英玻璃安裝孔40，第一端蓋安裝甲醇噴射器14，并設(shè)置甲醇噴射器冷卻水腔32，柴油噴射器8安裝在定容燃燒彈16的上方，并且設(shè)置柴油噴射器冷卻水腔31，在定容燃燒彈16的上方還設(shè)置有進(jìn)氣孔35、第一溫度傳感器安裝孔36、連接電爐絲的火花塞安裝孔37、排氣孔38、壓力傳感器安裝孔39、壓力變送器安裝孔42。

柴油噴射系統(tǒng)采用高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)，利用變頻器1控制電機(jī)2轉(zhuǎn)速，從而驅(qū)動(dòng)高壓油泵3建立軌壓，高壓油泵3采用博世cpn2.2型號(hào)的油泵，最高可實(shí)現(xiàn)160mpa噴射壓力。

甲醇噴射系統(tǒng)采用氣液增壓泵系統(tǒng)，通過輸入氣源18向氣液增壓泵12提供較小的驅(qū)動(dòng)氣壓，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)甲醇進(jìn)行壓縮從而輸出較高壓力的甲醇，氣液增壓泵是一種柱塞泵，工作時(shí)泵快速往復(fù)工作，隨輸出壓力增高，泵的往復(fù)運(yùn)動(dòng)減慢直至停止，此時(shí)泵輸出壓力恒定，當(dāng)保壓回路壓力下降，泵會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)，補(bǔ)充泄露壓力，保持回路壓力穩(wěn)定。本實(shí)施例中采用濟(jì)南賽思特流體系統(tǒng)設(shè)備有限公司提供的型號(hào)為gd28的產(chǎn)品，該型號(hào)的泵增壓比為28，輸入氣源的驅(qū)動(dòng)氣壓不超過0.8mpa，額定輸出壓力為22.4mpa，在氣液增壓泵12和甲醇噴射器14之間加裝了一個(gè)穩(wěn)壓容器13，這樣可以防止多次噴射甲醇后噴射壓力的劇烈波動(dòng)。

甲醇噴射器14采用的是gdi中置6孔噴油器，為保證流量甲醇噴射器14應(yīng)選用多孔對(duì)稱分布的噴射器。甲醇噴射器14其嘴部伸入到容彈內(nèi)的長(zhǎng)度不宜太長(zhǎng)，長(zhǎng)度為1～3mm，因?yàn)樵谠囼?yàn)過程中，定容燃燒彈內(nèi)部的空氣在不斷加熱，溫度很高，若甲醇噴射器嘴部伸入定容燃燒彈內(nèi)太長(zhǎng)，則甲醇噴射器內(nèi)部的甲醇得不到很好的冷卻會(huì)發(fā)生汽化，噴出的甲醇是氣體而不是液體，影響試驗(yàn)結(jié)果。

甲醇噴射器14外圍加裝了一個(gè)圓筒形導(dǎo)流罩15，防止甲醇噴霧直接接觸熾熱的爐膛壁面而發(fā)生自燃，因?yàn)楸景l(fā)明中的定容燃燒彈16是采用內(nèi)置爐膛和電爐絲的方式對(duì)定容燃燒彈16內(nèi)的空氣進(jìn)行加熱，爐膛的壁面溫度極高，尤其是在高溫度條件的試驗(yàn)工況下，甲醇噴霧若直接接觸熾熱的爐膛壁面將會(huì)發(fā)生自燃。圓筒形導(dǎo)流罩15的長(zhǎng)度與其直徑、甲醇噴霧錐角爐膛內(nèi)徑有關(guān)，導(dǎo)流罩15太長(zhǎng)大量的甲醇噴霧殘留其中無法與空氣充分混合，圓筒形導(dǎo)流罩15太短則無法阻擋甲醇噴霧碰壁。圓筒形導(dǎo)流罩15的直徑和長(zhǎng)度計(jì)算公式：

d＝αd，

其中，d代表導(dǎo)流罩15的內(nèi)徑，d代表爐膛內(nèi)徑，l代表導(dǎo)流罩15的長(zhǎng)度，θ代表噴霧錐角，α、β是系數(shù)，α取值范圍為0.6～0.8，β取值范圍為0.55～0.65。

冷卻系統(tǒng)包括柴油噴射器冷卻系統(tǒng)和甲醇噴射器冷卻系統(tǒng)，兩套冷卻系統(tǒng)共用一個(gè)水箱、水泵和冷卻水溫度傳感器，由于甲醇的沸點(diǎn)是64℃，在試驗(yàn)過程中要注意控制水溫不要超過60℃。

壓力傳感器采用kistler6125c型壓電式壓力傳感器，后續(xù)連接kistler5018a1000型電荷放大器，采集頻率最高可達(dá)70khz。

高速攝像機(jī)采用photron公司fastcamsa1.1型相機(jī)，鏡頭采用tokina公司macro100f2.8d型產(chǎn)品，該型相機(jī)拍攝速度最高可達(dá)675000幀/秒，分辨率最高可達(dá)1024×1024，采集圖像的深度為12bit，在試驗(yàn)過程中根據(jù)需要可以在鏡頭前加濾波片、雙向器(雙色法測(cè)量碳煙)、像增強(qiáng)器(拍攝自由基發(fā)光)等其他光學(xué)設(shè)備。

同步數(shù)據(jù)采集卡主要包括同步數(shù)據(jù)采集卡10(daq)、數(shù)據(jù)同步線和數(shù)據(jù)傳輸線等，其中daq采用ni公司usb-6251bnc型高速數(shù)據(jù)采集卡，同步數(shù)據(jù)采集卡可以實(shí)現(xiàn)柴油噴射信號(hào)、甲醇噴射信號(hào)、高速攝像機(jī)拍攝信號(hào)、壓力傳感器采集信號(hào)同步，并將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在上位機(jī)中。

進(jìn)氣系統(tǒng)包含兩路并行的進(jìn)氣管路，一路由進(jìn)氣電磁閥28和進(jìn)氣控制模塊41構(gòu)成，其中進(jìn)氣控制模塊41包括壓力變送器和pid控制器，只需在進(jìn)氣控制模塊41上通過pid控制器設(shè)置好目標(biāo)進(jìn)氣壓力值，即可控制進(jìn)氣電磁閥28的開閉，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)進(jìn)氣，另一路由針閥29構(gòu)成，采取手動(dòng)控制，可以對(duì)進(jìn)氣壓力進(jìn)行微調(diào)。由于在實(shí)際試驗(yàn)工況下定容燃燒彈16內(nèi)部的壓力在1～4mpa范圍內(nèi)，為保證定容燃燒彈16的密封性與進(jìn)氣過程的安全性和可靠性，進(jìn)氣電磁閥28采用高壓電磁閥。

排氣系統(tǒng)采用電磁閥26來自動(dòng)完成排氣過程，無需手動(dòng)操作。由于完成試驗(yàn)后定容燃燒彈16排出的是高溫高壓的氣體，為保證定容燃燒彈16的密封性與排氣過程的安全性和可靠性，排氣電磁閥26采用高溫高壓電磁閥。排氣系統(tǒng)還配備有真空泵21，每次排氣完成后打開排氣針閥27，對(duì)定容燃燒彈16進(jìn)行抽真空操作，排除定容燃燒彈16內(nèi)殘留的未燃甲醇和其它燃燒產(chǎn)物對(duì)下次試驗(yàn)的影響。

為了操作方便，柴油噴射器、甲醇噴射器、高速攝像機(jī)、同步數(shù)據(jù)采集卡的控制界面集成到上位機(jī)23上，試驗(yàn)得到的壓力和圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在上位機(jī)23里。

利用上述系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)的具體方法如下：

按照?qǐng)D1所示連接好系統(tǒng)各個(gè)裝置，并檢查定容燃燒彈的氣密性；

在進(jìn)氣控制模塊上設(shè)置好目標(biāo)進(jìn)氣壓力值，開啟進(jìn)氣電磁閥向定容燃燒彈內(nèi)充氣，當(dāng)定容燃燒彈內(nèi)壓力達(dá)到目標(biāo)值，進(jìn)氣電磁閥自動(dòng)斷開；

柴油噴射系統(tǒng)、甲醇噴射系統(tǒng)、高速攝像機(jī)、壓力傳感器、第一溫度傳感器以及同步數(shù)據(jù)采集卡待機(jī)；通過柴油電子控制單元設(shè)置目標(biāo)噴油參數(shù)，通過變頻器調(diào)節(jié)電機(jī)以適當(dāng)轉(zhuǎn)速運(yùn)行，驅(qū)動(dòng)高壓油泵建立軌壓；同時(shí)啟動(dòng)甲醇噴射系統(tǒng)，通過甲醇電子控制單元設(shè)置目標(biāo)噴醇參數(shù)，通過調(diào)節(jié)氣液增壓泵系統(tǒng)輸入氣源的驅(qū)動(dòng)氣壓來調(diào)節(jié)甲醇的噴射壓力；通過上位機(jī)設(shè)置好拍攝參數(shù)，通過同步數(shù)據(jù)采集卡控制單元調(diào)節(jié)采集頻率；

啟動(dòng)冷卻系統(tǒng)；

啟動(dòng)加熱系統(tǒng)：在加熱溫度控制模塊上設(shè)置好目標(biāo)溫度，電爐絲自動(dòng)對(duì)定容燃燒彈內(nèi)空氣的加熱，當(dāng)定容燃燒彈內(nèi)溫度達(dá)到目標(biāo)值，加熱溫度控制模塊里的繼電器斷開，電爐絲停止加熱，此時(shí)根據(jù)需要打開進(jìn)氣針閥微調(diào)定容燃燒彈內(nèi)的壓力至目標(biāo)值；

當(dāng)定容燃燒彈內(nèi)的溫度和壓力條件達(dá)到預(yù)定值，手動(dòng)觸發(fā)柴油電子控制單元開始噴油，甲醇電子控制單元接收到柴油電子控制單元的觸發(fā)信號(hào)開始噴射甲醇，同步數(shù)據(jù)采集卡也開始工作，高速攝像機(jī)的拍攝信號(hào)和壓力測(cè)量采集信號(hào)同步觸發(fā)，當(dāng)噴油和噴醇結(jié)束后，柴油和甲醇燃燒過程中的壓力變化和圖像數(shù)據(jù)均被記錄下來，并保存在上位機(jī)中；在試驗(yàn)中通過柴油電子控制單元和甲醇電子控制單元分別調(diào)節(jié)柴油和甲醇的噴射時(shí)刻，從而實(shí)現(xiàn)柴油引燃甲醇、柴油甲醇同時(shí)著火以及甲醇先于柴油發(fā)生自燃三種不同的雙燃料燃燒模式，而且柴油和甲醇的噴射壓力、噴射量可以分別通過柴油電子控制單元和甲醇電子控制單元調(diào)節(jié)；通過進(jìn)氣系統(tǒng)和加熱系統(tǒng)分別調(diào)節(jié)定容燃燒彈內(nèi)的壓力和溫度，模擬不同工況下柴油機(jī)燃燒室內(nèi)的熱力環(huán)境；

試驗(yàn)結(jié)束后打開排氣電磁閥排氣，排氣完畢斷開排氣電磁閥，打開排氣針閥和真空泵對(duì)定容燃燒彈進(jìn)行抽真空，為下次試驗(yàn)做準(zhǔn)備。

盡管上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述,但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實(shí)施方式,上述的具體實(shí)施方式僅僅是示意性的,而不是限制性的,本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下,在不脫離本發(fā)明宗旨以及權(quán)利要求范圍內(nèi)，還可以做出很多變形,這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。