一種可視化的發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室模擬實(shí)驗(yàn)裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種可視化的發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室模擬實(shí)驗(yàn)裝置，包括進(jìn)氣閥門、密封頂蓋、燃燒室罐體、密封壓蓋、石英玻璃視窗、溫度控制板、視窗底座、絕熱材料、加熱電阻絲和排氣排油閥。石英玻璃視窗分別安裝在燃燒室罐體兩側(cè)180°方向上，便于測(cè)試光線的穿透，密封頂蓋中心部分采用下沉式便于噴油器安裝以及噴霧測(cè)試集中在可視范圍內(nèi)，燃燒室中心腔體外側(cè)通過(guò)電加熱系統(tǒng)進(jìn)行溫度控制和調(diào)節(jié)，罐體底部安裝排氣排油球閥可實(shí)現(xiàn)模擬燃燒室的清洗。本實(shí)用新型可同時(shí)實(shí)現(xiàn)溫度和壓力的控制、密封效果好、操作方便，能夠獲得穩(wěn)定且均勻的壓力場(chǎng)和溫度場(chǎng)，而且可以實(shí)現(xiàn)燃燒室的可視化觀察，對(duì)于提高發(fā)動(dòng)機(jī)燃油的燃燒效率以及降低污染物排放的研究具有重要的意義。
【專利說(shuō)明】
一種可視化的發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室模擬實(shí)驗(yàn)裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型屬于燃燒設(shè)備內(nèi)燃機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種可視化的發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室 模擬實(shí)驗(yàn)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 提高發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率一直以來(lái)都是一項(xiàng)重要的課題，隨著化石燃料的不斷消耗以 及人們對(duì)環(huán)保的日益重視，在提高熱效率的同時(shí)降低有害燃燒產(chǎn)物的排放也變得刻不容 緩。長(zhǎng)久以來(lái)，人們利用各種燃燒技術(shù)的改善來(lái)提高發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率，例如汽油機(jī)中的高壓 縮比、稀薄燃燒以及預(yù)混合壓縮自著火等，柴油機(jī)中促進(jìn)燃料和空氣的混合和高增壓等技 術(shù)都能在一定程度上改善發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率。在這些技術(shù)中，我們也能夠看出除了對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī) 本身的結(jié)構(gòu)改進(jìn)或者缸內(nèi)流動(dòng)控制的方法外，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)所用燃油的使用控制也起到至關(guān)重 要的作用，也就是說(shuō)燃油噴霧特性的研究對(duì)提高發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率有著重要的影響。
[0003] 目前，對(duì)液體燃料噴霧特性的研究主要集中在常溫狀態(tài)下，通過(guò)改變環(huán)境的壓力 來(lái)測(cè)量各種霧化特性參數(shù)的變化。然而這樣的測(cè)試中忽視了影響燃油噴霧效果的一個(gè)重要 參數(shù)一一溫度，在發(fā)動(dòng)機(jī)正常的運(yùn)行中，燃燒室內(nèi)部是一個(gè)高溫高壓的環(huán)境，所以為了更加 準(zhǔn)確地測(cè)量出霧化參數(shù)特征必須把溫度和壓力兩個(gè)因素都考慮進(jìn)去。
[0004] 鑒于上述情況，在進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)燃油霧化特性參數(shù)的測(cè)量實(shí)驗(yàn)中，制備了一個(gè)可以 同時(shí)控制壓力和溫度的可視化燃燒室模擬裝置，使得測(cè)試更為全面和準(zhǔn)確。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005] 本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題為:溫度和壓力作為兩個(gè)對(duì)液體燃料霧化特性參數(shù) 有著重要影響的因素能夠被同時(shí)考察。本實(shí)用新型為解決上述問(wèn)題提供了一個(gè)可以同時(shí)對(duì) 這溫度和壓力兩個(gè)參數(shù)進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)的裝置。
[0006] 本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為:一種可視化的發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室模擬實(shí)驗(yàn)裝置，該燃 燒室模擬實(shí)驗(yàn)裝置包括進(jìn)氣閥門、密封頂蓋、燃燒室罐體、密封壓蓋、石英玻璃視窗、溫度控 制板、視窗底座、絕熱材料、加熱電阻絲和排氣排油閥;燃燒室罐體由不銹鋼管切割而成，具 有更好的密封性及抗壓能力，視窗底座以及溫度控制板底座焊接于罐體側(cè)面，兩個(gè)石英玻 璃視窗呈180°安裝，溫度控制板安裝底座軸線垂直于石英玻璃視窗軸線，石英玻璃視窗及 溫度控制板的密封通過(guò)密封壓蓋配合密封墊圈進(jìn)行密封安裝，密封頂蓋設(shè)計(jì)成可拆卸式， 通過(guò)螺栓螺母、密封墊圈與主罐體進(jìn)行連接密封，進(jìn)氣閥門以及壓力控制裝置安裝于密封 頂蓋上，可獲得穩(wěn)定均勻的壓力場(chǎng)，另外在密封頂蓋上安裝安全閥以保證實(shí)驗(yàn)的安全，燃燒 室罐體內(nèi)部測(cè)試場(chǎng)區(qū)域周圍安裝加熱電阻絲，可獲得穩(wěn)定均勻的溫度場(chǎng)，并且結(jié)合溫度控 制板實(shí)現(xiàn)溫度的調(diào)節(jié)，加熱電阻絲和燃燒室罐體內(nèi)壁之間填充絕熱材料進(jìn)行燃燒室罐體內(nèi) 部保溫及燃燒室罐體外部的保護(hù)，燃燒室罐體底部采用圓弧封頭使其承壓能力更強(qiáng)且便于 實(shí)驗(yàn)燃油的排放，底部中央焊接排氣排油閥。
[0007] 進(jìn)一步的，所述燃燒室罐體采用304不銹鋼材料制作。
[0008] 進(jìn)一步的，所述燃燒室罐體設(shè)計(jì)可承受最高15MPa的壓力，足夠模擬發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室 的壓力工況。
[0009] 進(jìn)一步的，所述溫度控制板可控溫度范圍為常溫至600°C，可實(shí)現(xiàn)燃油噴射初期燃 燒室內(nèi)部溫度氛圍的模擬。
[0010] 進(jìn)一步的，所述石英玻璃視窗采用耐高溫高壓石英玻璃，該耐高溫高壓石英玻璃 視窗的設(shè)計(jì)便于燃油射流霧化特性的直接測(cè)試。
[0011] 本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于：
[0012] (1)、本實(shí)用新型確保了燃油噴霧特性測(cè)試的可行性。
[0013] (2)、本實(shí)用新型可實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室內(nèi)部工況的近似模擬，可同時(shí)對(duì)內(nèi)部溫度 和壓力兩個(gè)參數(shù)進(jìn)行控制。
[0014] (3)、本實(shí)用新型操作簡(jiǎn)單、使用方便。
[0015] (4)、本實(shí)用新型可通過(guò)石英玻璃窗口實(shí)現(xiàn)對(duì)燃燒室內(nèi)部進(jìn)行直觀的觀察和測(cè)量。
【附圖說(shuō)明】
[0016] 圖1為本實(shí)用新型一種可視化的發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室模擬實(shí)驗(yàn)裝置主體的裝配縱剖圖；
[0017] 圖2為為密封頂蓋結(jié)構(gòu)示意圖，其中圖2(a)為頂蓋剖面圖，圖2(b)為頂蓋俯視圖；
[0018] 圖3為視窗的密封壓蓋以及視窗底座的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，圖3(a)為視窗密封壓蓋 結(jié)構(gòu)示意圖，圖3(b)為溫度控制板及視窗底座結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019] 圖中：1、進(jìn)氣閥門，2、密封頂蓋，3、燃燒室罐體，4、密封壓蓋，5、石英玻璃視窗，6、 視窗底座，7、絕熱材料，8、加熱電阻絲，9、排氣排油閥，10、進(jìn)氣閥門及壓力測(cè)試表安裝孔， 11、測(cè)試噴油器安裝孔，12、安全閥安裝孔。
【具體實(shí)施方式】
[0020] 下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型可視化的發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室模擬實(shí)驗(yàn)裝置的具 體實(shí)施方式。
[0021] 本實(shí)用新型一種可視化的發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室模擬實(shí)驗(yàn)裝置主要通過(guò)兩個(gè)部分進(jìn)行壓 力密封，罐體主體由不銹鋼圓管、三個(gè)視窗底座和圓底封頭進(jìn)行焊接而成，密封主要由密封 頂蓋和視窗壓蓋配合相應(yīng)的密封墊圈通過(guò)螺栓螺母緊固密封?？梢暬暣安捎玫氖悄透邷?高壓的石英玻璃，實(shí)驗(yàn)測(cè)試噴油嘴安裝于密封頂蓋中央。
[0022] 該實(shí)驗(yàn)裝置的密封頂蓋盲板厚度利用簡(jiǎn)易公式推導(dǎo)，通過(guò)查閱資料可知304不銹 鋼的屈服應(yīng)力σ〇.2 2 205MPa，即：2092kg(f)/cm2。氣相壓力條件下：
[0023] [ ogas] =0.8 X 00.2 = 0.8 X 2092 = 1673.6kg(f)/cm2 [0024]對(duì)于盲板厚度t(mm)，有：
[0025]
[0026] 式中：D-裝置密封口內(nèi)牷(mm)，P-裝置設(shè)計(jì)壓力。代入屈服應(yīng)力值，可得：
[0027]
[0028] 基于該裝置的結(jié)構(gòu)以及工作環(huán)境壓力設(shè)定，密封頂蓋，
[0029] D = 325mm，P = 16MPa(163.27kg(f)/cm2)
[0030] 可計(jì)算得出：
[0031]
[0032] 視窗玻璃壓蓋法蘭盤厚度則通過(guò)查詢法蘭盤標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)進(jìn)行確定。
[0033] 壓力控制裝置主要由外界高壓氮?dú)夤摅w通過(guò)高壓管與進(jìn)氣閥門進(jìn)行連接，通過(guò)調(diào) 節(jié)進(jìn)氣閥門和排氣閥門控制燃燒室內(nèi)部壓力，進(jìn)氣閥門安裝孔上同時(shí)安裝壓力測(cè)試儀表。
[0034] 溫度控制板主要由加熱組件、控制裝置和絕熱材料組成，由控制裝置控制加熱組 件進(jìn)行工作實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)所需工況，絕熱材料在對(duì)內(nèi)部空間進(jìn)行保溫的同時(shí)保護(hù)外部罐體。 [0035]通過(guò)壓力控制裝置和溫度控制板可同時(shí)對(duì)壓力和溫度進(jìn)行控制以滿足實(shí)際的實(shí) 驗(yàn)工況。
[0036] 通過(guò)該可視化的發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室模擬實(shí)驗(yàn)裝置可研究不同種類的噴油嘴或者燃油 在不同的工作環(huán)境下噴射，燃油霧化特性參數(shù)的變化。
[0037] 如圖1所示，一種可視化的發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室模擬實(shí)驗(yàn)裝置，該燃燒室模擬實(shí)驗(yàn)裝置包 括進(jìn)氣閥門1、密封頂蓋2、燃燒室罐體3、密封壓蓋4、石英玻璃5、視窗底座6、絕熱材料7、加 熱電阻絲8、排氣排油閥9;燃燒室罐體3由不銹鋼管切割而成，具有更好的密封性及抗壓能 力，石英玻璃安裝視窗底座6以及溫度控制板底座焊接于罐體側(cè)面，兩個(gè)石英玻璃視窗5呈 180°安裝，溫度控制板安裝底座軸線垂直于石英玻璃視窗5軸線，石英玻璃視窗5及溫度控 制板的密封通過(guò)密封壓蓋4配合密封墊圈進(jìn)行密封安裝，密封頂蓋2設(shè)計(jì)成可拆卸式，通過(guò) 螺栓螺母、密封墊圈與主罐體進(jìn)行連接密封，進(jìn)氣閥門1以及壓力控制裝置安裝于密封頂蓋 2上，可獲得穩(wěn)定均勻的壓力場(chǎng)，另外在密封頂蓋上2安裝安全閥以保證實(shí)驗(yàn)的安全，燃燒室 罐體3內(nèi)部測(cè)試場(chǎng)區(qū)域周圍安裝加熱電阻絲8,可獲得穩(wěn)定均勻的溫度場(chǎng)，并且結(jié)合溫度控 制板實(shí)現(xiàn)溫度的調(diào)節(jié)，加熱電阻絲8和燃燒室罐體3內(nèi)壁之間填充絕熱材料7進(jìn)行燃燒室罐 體3內(nèi)部保溫及燃燒室罐體3外部的保護(hù)，燃燒室罐體3底部采用圓弧封頭使其承壓能力更 強(qiáng)且便于實(shí)驗(yàn)燃油的排放，底部中央焊接排氣排油閥9。
[0038] 如圖2所示，密封頂蓋2的剖面及俯視圖，包括進(jìn)氣閥門及壓力測(cè)試表安裝孔10、測(cè) 試噴油器安裝孔11和安全閥安裝孔12;進(jìn)氣閥門及壓力測(cè)試表主要用來(lái)準(zhǔn)確調(diào)節(jié)裝置內(nèi)壓 力值，噴油器安裝孔11用于噴油器的密封安裝，安全閥用來(lái)保障裝置以及操作的安全性。
[0039] 如圖3所示，密封壓蓋4、視窗底座6和溫度控制板底座的剖面圖及俯視圖，三個(gè)安 裝底座焊接于罐體側(cè)面，用于石英玻璃及溫度控制板的安裝，密封壓蓋4主要對(duì)石英玻璃及 溫度控制板進(jìn)行緊固密封。
[0040] 本實(shí)用新型說(shuō)明書(shū)未詳細(xì)闡述部分屬于本領(lǐng)域公知技術(shù)。
[0041]以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技 術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和 潤(rùn)飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種可視化的發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室模擬實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:該燃燒室模擬實(shí)驗(yàn)裝置包 括進(jìn)氣閥門（1 )、密封頂蓋(2)、燃燒室罐體(3)、密封壓蓋(4)、石英玻璃視窗(5)、溫度控制 板、視窗底座(6)、絕熱材料(7)、加熱電阻絲(8)和排氣排油閥(9);燃燒室罐體(3)由不銹鋼 管切割而成，具有更好的密封性及抗壓能力，視窗底座(6)以及溫度控制板底座焊接于罐體 側(cè)面，兩個(gè)石英玻璃視窗（5)呈180°安裝，溫度控制板底座軸線垂直于石英玻璃視窗（5)軸 線，石英玻璃視窗（5)及溫度控制板的密封通過(guò)密封壓蓋(4)配合密封墊圈進(jìn)行密封安裝， 密封頂蓋(2)設(shè)計(jì)成可拆卸式，通過(guò)螺栓螺母、密封墊圈與主罐體進(jìn)行連接密封，進(jìn)氣閥門 (1) 以及壓力控制裝置安裝于密封頂蓋(2)上，可獲得穩(wěn)定均勻的壓力場(chǎng)，另外在密封頂蓋 (2) 上安裝安全閥以保證實(shí)驗(yàn)的安全，燃燒室罐體(3)內(nèi)部測(cè)試場(chǎng)區(qū)域周圍安裝加熱電阻絲 (8)，可獲得穩(wěn)定均勻的溫度場(chǎng)，并且結(jié)合溫度控制板實(shí)現(xiàn)溫度的調(diào)節(jié)，加熱電阻絲(8)和燃 燒室罐體(3)內(nèi)壁之間填充絕熱材料(7)進(jìn)行燃燒室罐體(3)內(nèi)部保溫及燃燒室罐體(3)外 部的保護(hù)，燃燒室罐體(3)底部采用圓弧封頭使其承壓能力更強(qiáng)且便于實(shí)驗(yàn)燃油的排放，底 部中央焊接排氣排油閥(9)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可視化的發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室模擬實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:所述燃燒 室罐體(3)采用304不銹鋼材料制作。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可視化的發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室模擬實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:所述燃燒 室罐體(3)設(shè)計(jì)可承受最高15MPa的壓力，足夠模擬發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室的壓力工況。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可視化的發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室模擬實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:所述溫度 控制板可控溫度范圍為常溫至600°C，可實(shí)現(xiàn)燃油噴射初期燃燒室內(nèi)部溫度氛圍的模擬。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可視化的發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室模擬實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:所述石英 玻璃視窗(5)采用耐高溫高壓石英玻璃，該耐高溫高壓石英玻璃視窗(5)的設(shè)計(jì)便于燃油射 流霧化特性的直接測(cè)試。
【文檔編號(hào)】G01M15/04GK205538227SQ201620072016
【公開(kāi)日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年1月25日
【發(fā)明人】林其釗, 宋瀾波, 劉濤, 付煒, 皮冬
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)