定容燃燒彈及具有該定容燃燒彈的燃燒裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及內(nèi)燃機(jī)燃燒技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種預(yù)混燃燒加熱式定容燃燒彈及具有該定容燃燒彈的燃燒裝置。
技術(shù)背景
[0002]改善發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)燃燒過(guò)程是降低排放、改善柴油機(jī)性能的一個(gè)重要方面。由于發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際噴射霧化、擴(kuò)散、蒸發(fā)、燃燒、傳熱等過(guò)程十分復(fù)雜，且伴隨有循環(huán)變動(dòng)，對(duì)環(huán)境條件的控制較為困難，且不易開(kāi)展觀測(cè)研究。因此，內(nèi)燃機(jī)的燃燒研究大多在可視化模擬實(shí)驗(yàn)裝置上進(jìn)行。
[0003]為研究?jī)?nèi)燃機(jī)氣缸內(nèi)噴霧燃燒的效果，多采用定容燃燒彈實(shí)驗(yàn)裝置。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(guò)程進(jìn)行研究分析，可分析燃燒過(guò)程的物理變化過(guò)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(zhǎng)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(zhǎng)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(guò)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。
[0004]專利文獻(xiàn)CN103278331A公開(kāi)了一種用于觀察火焰與壓力波相互作用的定容燃燒裝置，其燃燒彈主體包括彈體和光學(xué)觀察窗口。其中，彈體為圓柱型，并設(shè)置有形狀為通孔的觀察孔；光學(xué)觀察窗口由外側(cè)具有環(huán)狀凸臺(tái)的光學(xué)玻璃、嵌入端蓋和壓緊端蓋組成，并由嵌入端蓋和壓緊端蓋通過(guò)螺栓安裝在彈體上的觀察孔上。
[0005]但是，該裝置彈體為圓柱體，只設(shè)置了一對(duì)形狀為通孔的觀察孔，觀察光路較為單一，不能較為全面的觀察彈體內(nèi)燃燒的過(guò)程；另外，該裝置的光學(xué)玻璃要制造為外側(cè)要具有環(huán)形凸臺(tái)，對(duì)玻璃的加工要求較高，增加了加工難度，成本較高；而且，該裝置采用螺栓壓緊，會(huì)使觀察用的光學(xué)玻璃受力不均，容易使玻璃斷裂，特別是，其彈體內(nèi)未裝有風(fēng)扇，使得彈體內(nèi)的混合氣渦流不足，不符合現(xiàn)有的內(nèi)燃機(jī)燃燒條件。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明目的在于提供一種定容燃燒彈及具有該定容燃燒彈的燃燒裝置，其通過(guò)對(duì)彈體上石英玻璃窗的安裝與密封方式、主安裝座的結(jié)構(gòu)與密封方式、安全保護(hù)措施和充氣方法等的改進(jìn)，并添加磁耦合風(fēng)扇，從而獲得適應(yīng)內(nèi)燃機(jī)燃燒條件的結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)燃燒過(guò)程的全面觀察，且制造工藝簡(jiǎn)單、部件穩(wěn)定可靠，從而可適應(yīng)多種研究需求的預(yù)混燃燒加熱式定容彈噴霧燃燒診斷實(shí)驗(yàn)。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種定容燃燒彈，用于內(nèi)燃機(jī)的燃燒模擬，其特征在于，該定容燃燒彈包括:
[0008]彈體，其為內(nèi)部具有空腔作為燃燒腔的立方體結(jié)構(gòu)，該彈體具有六個(gè)工作面以作為主安裝面、以及位于八個(gè)頂角上加工出的副安裝面，其中各所述主安裝面和副安裝面上均開(kāi)設(shè)有中心通孔，以分別作為主安裝孔和副安裝孔；
[0009]主安裝座，其容置在兩相對(duì)布置的主安裝孔中，用于安裝噴油器以向彈體內(nèi)的燃燒腔噴油；
[0010]玻璃安裝座，其容置在另外的兩相對(duì)布置的主安裝孔中，用于安裝玻璃作為觀測(cè)燃燒腔內(nèi)燃燒狀況的觀測(cè)窗口；
[0011]磁耦合風(fēng)扇，其容置在最后的兩相對(duì)布置的主安裝孔中，以用于旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)彈體燃燒腔內(nèi)的混合氣使之形成渦流；以及
[0012]副安裝座，其容置在所述副安裝孔中，其內(nèi)設(shè)置有傳感器，以用于測(cè)量彈體燃燒腔內(nèi)的壓力和溫度。
[0013]作為本發(fā)明的改進(jìn)，所述主安裝座包括套在所述主安裝孔上且具有臺(tái)階通孔的啞塞、通過(guò)螺栓同軸套裝設(shè)置在所述啞塞臺(tái)階通孔內(nèi)的噴油器座，兩者之間設(shè)置有密封器、以及通過(guò)與所述彈體螺紋連接以用于將所述啞塞固定在所述彈體上的主螺紋壓蓋。
[0014]作為本發(fā)明的改進(jìn)，所述玻璃安裝座包括套在所述主安裝孔上且具有與中心通孔的石英玻璃座、套裝在該石英玻璃座的中心通孔上的石英玻璃、通過(guò)螺釘固定在所述石英玻璃座上以用于將所述石英玻璃壓緊在該石英玻璃座上的石英玻璃蓋板、以及通過(guò)與所述彈體螺紋連接以用于將所述石英玻璃蓋板壓緊的主螺紋壓蓋。
[0015]作為本發(fā)明的改進(jìn)，所述石英玻璃座的中心通孔呈喇叭狀，套裝在其中的所述石英玻璃適應(yīng)性地呈椎體形。
[0016]作為本發(fā)明的改進(jìn)，所述石英玻璃與玻璃安裝座以耐油耐高溫室溫固化硅橡膠粘連固接。
[0017]作為本發(fā)明的改進(jìn)，所述磁耦合風(fēng)扇包括風(fēng)扇安裝座、從動(dòng)旋轉(zhuǎn)件、主動(dòng)旋轉(zhuǎn)套和隔離套，其中所述風(fēng)扇安裝座一端固定安裝在所述燃燒彈體上，另一端用于固定安裝風(fēng)扇電機(jī)，所述主動(dòng)旋轉(zhuǎn)套同軸固定在與風(fēng)扇電機(jī)輸出軸固連的主動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸上并同步旋轉(zhuǎn)，所述隔離套同軸套在主動(dòng)旋轉(zhuǎn)套中并與燃燒彈體固定連接，所述從動(dòng)旋轉(zhuǎn)件同軸套在該隔離套內(nèi)并通過(guò)從動(dòng)傳動(dòng)軸與風(fēng)扇葉片固定連接，以同步轉(zhuǎn)動(dòng)，離套外的風(fēng)扇電機(jī)帶動(dòng)安裝在主動(dòng)傳動(dòng)軸上的主動(dòng)磁主件旋轉(zhuǎn)，從動(dòng)磁主件由于磁力作用跟隨主動(dòng)磁主件的旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)固連在從動(dòng)旋轉(zhuǎn)件上的從動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動(dòng)風(fēng)扇葉片旋轉(zhuǎn)。
[0018]作為本發(fā)明的改進(jìn)，所述副安裝座包括傳感器座和傳感器座墊片，其中所述傳感器座同軸套裝在所述副安裝孔中，并通過(guò)螺釘固定在彈體上，所述傳感器座墊片設(shè)置在傳感器座和燃燒彈體之間，以用于密封。
[0019]作為本發(fā)明的改進(jìn)，所述各副安裝孔的中心軸線均相交于彈體燃燒腔中心。
[0020]按照本發(fā)明的另一方面，提供一種具有上述定容燃燒彈的燃燒裝置。
[0021]按照本發(fā)明的又一方面，提供一種具有上述定容燃燒彈的燃燒裝置，其特征在于，該燃燒裝置還包括電控配氣系統(tǒng)、電控噴油和點(diǎn)火系統(tǒng)、以及圖像與壓力采集系統(tǒng)，其中，所述電控配氣系統(tǒng)主進(jìn)氣管、燃燒彈體閥和角安裝座，其通過(guò)該主進(jìn)氣管經(jīng)由燃燒彈體閥和角安裝座與燃燒彈體連通，用于精確控制各分支氣路中相應(yīng)組分氣體的進(jìn)氣量，所述電控噴油和點(diǎn)火系統(tǒng)與彈體中的噴油器和火花塞連通，其用于實(shí)現(xiàn)點(diǎn)火與噴油的時(shí)序控制，最終實(shí)現(xiàn)燃燒室內(nèi)燃?xì)獾念A(yù)混燃燒以及燃油噴射過(guò)程，所述圖像與壓力采集系統(tǒng)包括安裝在定容彈上的玻璃視窗和壓力傳感器，分別用于采集燃燒腔內(nèi)壓力與圖像信息，以通過(guò)控制器處理反饋至電控配氣系統(tǒng)和電控噴油和點(diǎn)火系統(tǒng)，用于作為配氣電磁閥的開(kāi)閉控制參數(shù)，以及用于電控噴油系統(tǒng)控制噴油時(shí)刻。
[0022]本發(fā)明中，燃燒彈體設(shè)計(jì)為對(duì)稱的立方體結(jié)構(gòu)，在立方體六個(gè)主要平面上布置了主安裝孔和鎖緊螺紋。在立方體八個(gè)角上加工出指向立方體中心的副安裝孔，在六個(gè)主安裝孔內(nèi)布置了外形結(jié)構(gòu)一致的主安裝座和玻璃安裝座。根據(jù)光學(xué)測(cè)量方法的需求，主安裝座孔可以安裝2?4個(gè)光學(xué)窗口，靈活布置出直線型、直角型和T型等結(jié)構(gòu)的光路，還可以布置帶油浴系統(tǒng)的噴油器、、混合風(fēng)扇和爆破片等大尺寸零部件。在八個(gè)副安裝孔內(nèi)布置了外形結(jié)構(gòu)一致