一种柴油燃烧着火特性测试系统及测试方法与流程

本发明涉及化石能源性能测试领域，具体地说涉及一种柴油燃烧着火特性测试系统及测试方法。

背景技术：

能源作为人类生存与国家发展的基础，一直是全世界范围内最为关注的对象。其中，化石能源如煤、石油、天然气等被相关学者普遍认为在今后几十年甚至上百年中仍占能源供给的主要地位。

目前全球范围内，在化石能源特别是石油的使用量居高不下的主要原因之中，车用内燃机对石油的消耗量所占的比重最大，这不仅给道路交通与能源节约利用带来了巨大的压力，而且汽车数量的上涨也会导致其尾气排放物的增多，给人们的健康带来了严重的安全隐患。

为了有效降低柴油机的排放污染物以满足其在特殊环境中的使用要求，有研究人员提出了一种液氧固碳闭式循环柴油机。该类闭式循环柴油机拥有良好的应用前景，但是前期的研究工作主要集中在台架性能测试方面，对于柴油在这种新式循环背景下的着火化学反应机理方面的研究比较欠缺，因此急需在着火燃烧方面的进行深入研究。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于研究柴油燃烧着火特性(又称着火性、发火性)的测试系统。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种柴油燃烧着火特性测试系统，包括油箱、气瓶、定容燃烧弹、ecu单元、控制计算机以及电控装置；

所述油箱通过第一管道与所述定容燃烧弹连通，所述第一管道上安装有高压油泵；

所述气瓶通过第二管道与所述定容燃烧弹连通，所述第二管道上沿着气体流动方向依次安装有压力控制阀和压力表；

所述高压油泵和所述控制计算机分别与所述ecu单元连接，所述电控装置与所述定容燃烧弹连接。

进一步地，系统还包括高速摄像机，所述ecu单元和所述控制计算机分别与所述高速摄像机连接。

进一步地，系统还包括光源，用于提供照明作用。

进一步地，所述第一管道的出口端安装有喷油器，所述喷油器伸入所述定容燃烧弹内。

本发明还提供一种基于上述柴油燃烧着火特性测试系统的测试方法，包括以下步骤：

首先，对定容燃烧弹进行扫气处理；

然后，由气瓶向定容燃烧弹内充气，并对定容燃烧弹内部进行加热，当定容燃烧弹内部温度达到预定值或实验条件时，停止加热并停止充气；

之后，通过控制计算机控制ecu单元给油轨加压，直到轨压达到预定值或实验条件；

最后，由喷油器喷射出燃油，燃油与空气在定容燃烧弹内燃烧，并同时记录燃烧过程数据。

进一步地，通过所述电控装置调整所述定容燃烧弹内部环境温度和压力，所述电控装置对加热功率的可调范围是0～100％，对应输出4～20毫安的电流。

本发明的有益效果体现在：

本发明能够用于研究柴油的燃烧着火特性，采用本发明可以对柴油在不同的组分里燃烧过程有一个完全的了解，提高实验效率，看一定程度了解柴油燃烧排放过程，而且燃烧程度提高，实现了二次燃烧，减少污染。

附图说明

图1是本发明一实施例的结构示意图。

附图中各部件的标记为：1油箱、2高压油泵、3喷油器、4压力表、5压力控制阀、6气瓶、7光源、8定容燃烧弹、9电控装置、10高速摄像机、11控制计算机、12ecu单元。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

参见图1。

本发明柴油燃烧着火特性测试系统，包括油箱1、气瓶6、定容燃烧弹8、ecu(electroniccontrolunit)单元12、控制计算机11以及电控装置9；

所述油箱1通过第一管道与所述定容燃烧弹8连通，所述第一管道上安装有高压油泵2；

所述气瓶6通过第二管道与所述定容燃烧弹8连通，所述第二管道上沿着气体流动方向依次安装有压力控制阀5和压力表4；

所述高压油泵2和所述控制计算机11分别与所述ecu单元12连接，所述电控装置9与所述定容燃烧弹8连接。

在一实施例中，系统还包括高速摄像机10，所述ecu单元12和所述控制计算机11分别与所述高速摄像机10连接。高速摄像机用于采集柴油燃烧过程的高清照片，利用pcc(phantomcameracontrol)软件将高清照片导入控制计算机11，分析柴油在不同组分的气体中的各个燃烧过程和燃烧温度，进而全面的了解柴油的着火特性，用于作为今后评估闭式循环除柴油机柴油燃烧过程及尾气排放的重要指标。高速摄像机拍摄的实现，能够更加清楚明白地了解实验过程。

在一实施例中，系统还包括光源7，用于提供照明作用。以方便高速摄像机进行拍摄采集。光源7可选用氙灯，照明效果更好。

在一实施例中，所述第一管道的出口端安装有喷油器3，所述喷油器3伸入所述定容燃烧弹8内。这样设计，柴油可以更容易与定容燃烧弹内的空气混匀，保证燃烧充分。

本发明ecu单元12至少包括轨压控制单元和喷射控制单元，具体实施时，ecu单元12选用现有发动机ecu，发动机ecu喷油方式控制、喷油量控制、喷油正时控制、轨压控制、转矩控制、过热保护等控制。

实验过程中，通过电控装置9调整定容燃烧弹8内部环境温度和压力，使定容燃烧弹8内各项参数均满足实验条件；ecu单元12中的轨压控制单元给油轨加压；然后，控制计算器11通过ecu单元12控制高压油泵2和喷油器3实现定量或按预定量喷油，并利用压力传感器实时监控高压油泵2的油压，保证试验安全进行。同时，控制计算器11对喷油器3、压力表4进行准确地监控，保证试验过程中柴油喷射量和气压符合预定条件，并实时捕集、记录高速摄像机10的输出图像，以快速得出有效的实验结果。

基于上述柴油燃烧着火特性测试系统的测试方法，包括以下步骤：

首先，对定容燃烧弹8进行扫气处理，具体过程为：打开气瓶6阀门，此时定容燃烧弹8进气门处于关闭状态，通过电控装置9控制开启定容燃烧弹8进气门，向定容燃烧弹8内充入一定量空气，并将其排除，重复上述过程，进行两次扫气，这样做是为了去除定容燃烧弹8内部气体以及上次试验的残留气体，以避免对试验结果造成影响；

扫气结束后，由气瓶6向定容燃烧弹8内充气，并对定容燃烧弹8内部进行加热，通过电控装置9调整定容燃烧弹8内部环境温度和压力，电控装置9对加热功率的可调范围是0～100％，对应会输出4～20毫安的电流，当定容燃烧弹8内部温度与压力达到预定值或实验条件后，停止加热，并关闭定容燃烧弹8进气门以停止充气；

之后，建立轨压，具体过程为：通过控制计算机11控制ecu单元12中的轨压控制单元给油轨加压，油轨的初始压力为0mpa，以每次预定量的mpa的步长增加油轨内部压力，直到油轨内部压力达到预定值或实验条件；压力控制阀保证试验的安全性，确保在目标压力下试验的完整进行；

最后，由喷油器3喷射出燃油，燃油与空气在定容燃烧弹8内燃烧，并同时记录燃烧过程数据；定容燃烧弹可用于多种理论研究与实际应用，是一种良好的发动机燃烧实验研究装置，定容燃烧弹可对常规燃料、代用燃料的燃烧过程进行研究分析，可分析燃烧过程的物理变化过程；可对燃烧着火机理、碳烟颗粒产生机理进行研究；可研究不同气体环境条件(温度、压力、密度、组分等)对喷雾贯穿度、雾化锥角、液核长度等宏观特性的影响；可研究不同型号喷油器、不同喷孔数、喷孔直径及长径比、不同型号燃油(成分、粘度不同)、不同喷油温度和喷油压力对雾化、蒸发、燃烧过程及排放的影响；可进行冷态喷雾研究，也可以进行喷雾燃烧实验研究；可用于计算某种燃料的燃烧热测定；可进行气体燃烧实验，观测燃烧火焰传播速度、空间粒子分布等；还可进行燃烧自发光实验等。

轨压建立后，即开启光源7，开始进行燃油喷射，ecu单元12中的喷射控制单元预先将燃油喷射控制与高速摄像机的快门控制耦合在一起，输入控制信号，两者同时进行；

一组试验做完后，立刻将加热系统电源关闭，并配合冷却系统加快定容燃烧弹8内部冷却，单次试验时间不能超过30分钟，以免损坏加热系统。

本发明测试方法可以作为各企业部门的柴油燃烧研究的过程，可用于柴油机车辆的研究，以及各种使用柴油的大型机器。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

应当理解本文所述的例子和实施方式仅为了说明，并不用于限制本发明，本领域技术人员可根据它做出各种修改或变化，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。