一种模拟缸内直喷实验台架系统的制作方法

本实用新型属于定容燃烧弹可视化研究应用领域，具体涉及到一种模拟缸内直喷实验台架系统。

背景技术：

在当前石油资源短缺和汽车尾气排放污染问题日益严重的背景下，实现汽车发动机节能减排显得尤为重要。为进一步发挥出发动机燃料相应的优点，提高发动机的动力性、经济性并改善汽车尾气排放，将燃料直喷于缸内有助于实现上述目标。目前液体燃料直喷于发动机缸内在研究和运用显得比较普遍，但很多基础性研究同样离不开定容燃烧弹可视化系统平台，且国内外对于气体燃料直喷绝大多数处于试验研究阶段，有的基于数值模拟研究，有的基于发动机台架试验，有的基于定容燃烧弹可视化系统平台等手段。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种模拟缸内直喷实验台架系统，用于研究气、液体燃料直喷于发动机的各种数据和现象的观测，为未来设计、开发和优化直喷式气、液体燃料发动机提供相应的理论依据。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案为：

一种模拟缸内直喷实验台架系统，包括定容燃烧弹，定容燃烧弹顶部设有安装座，安装座底板设有火花塞和缸压传感器，定容燃烧弹左侧壁上设有喷射器，后侧壁上设有第一视窗中心，前侧壁上设有第二视窗中心；光源发出的光经过的路径依次为狭缝装置、第一反射镜、第一垂直镜、第一视窗中心、第二视窗中心、第二垂直镜、第二反射镜、刀口装置，高速照相机；压缩空气瓶通过第一三通连接头分别与定容燃烧弹和皮囊式蓄能器的气囊端连接，压缩燃气瓶通过第二三通连接头分别与喷射器和皮囊式蓄能器的液体囊端连接；在定容燃烧弹上分别设有排气阀门开关和真空泵；所述台架系统设有用于控制加热定容燃烧弹的加热控制柜和用于控制喷射器的喷射控制板；各种仪器之间的连接关系为：缸压传感器连接到电荷放大器，电荷放大器连接到NI采集卡，NI采集卡连接到计算机；多功能控制仪分别与喷射控制板、火花塞、电荷放大器、高速照相机、计算机连接，计算机分别与多功能控制仪、NI采集卡、高速照相机、电荷放大器连接。

根据上述方案，所述喷射器连接有夹紧块；所述夹紧块由两个直径不同的圆柱构成，大直径端圆柱沿圆周方向设有四个用于连接定容燃烧弹外壁的通孔，小直径端圆柱与喷射器连接，夹紧块沿其轴向中心设有通孔。

根据上述方案，所述安装座是一个带有法兰盘结构的圆柱形腔体；安装座底部设有底板，顶部设有法兰盘结构，安装座的法兰盘结构与定容燃烧弹螺栓连接，安装座的底部伸至定容燃烧弹中心处。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

提供一个模拟缸内直喷实验系统平台，有助于进一步研究气、液体燃料直喷发动机缸内喷雾动态特性、燃气混合特性、点火特性、燃烧特性等基础特征数据；

提供了一种较易实现的模拟缸内直喷实验系统平台，便于研究者操作和更换实验设备；

本实用新型中点火系统直接采用了火花塞点火，替代了电极点火，有利于更加真实的模拟发动机缸内火花塞点火功能；

本实用新型中，采用皮囊式蓄能器为喷射器提供建立目标压力，采用这种方式得到的目标液体燃料喷射压力较为稳定、压力波动小。

附图说明

下面结合附图对本实用新型一种模拟缸内直喷实验台架系统的具体实施方式作进一步说明，其中：

图1是本实用新型一种模拟缸内直喷实验台架系统的示意图；

图2是本实用新型一种模拟缸内直喷实验台架系统中定容燃烧弹与纹影系统的位置关系示意图。

图中各标号的释义为：1-光源，2-狭缝装置，31-第一反射镜，32-第二反射镜，41-第一准直镜，42-第二准直镜，5-刀口装置，6-高速照相机，7-加热控制柜，8-多功能控制仪，9-计算机，10-NI采集卡，11-电荷放大器，12-喷射控制板，13-压缩燃气瓶，14-压缩空气瓶，15-第一三通连接头，16-皮囊式蓄能器，17-排气阀门开关，18-抽真空阀门开关，19-真空泵，20-安装座，21-火花塞，22-缸压传感器，23-压紧块，24-喷射器，25-定容燃烧弹，26-第二三通连接头，52-第一接头，62-第二接头，51-控制接头,61-计算机接头。

具体实施方式

本实用新型一种模拟缸内直喷实验台架系统平台包括定容燃烧弹25、安装座20、火花塞21、喷射器24、压紧块23、加热控制柜7、皮囊式蓄能器16、纹影摄影系统、采集系统和控制系统。所述定容燃烧弹25是内部具有空腔的球体，其上安装有电子数字压力表、热电偶等器件，顶部设有安装座20，在定容燃烧弹25的侧壁还设有喷射器24，用压紧块23将喷射器24固定在定容燃烧弹25外部的侧壁上。所述皮囊式蓄能16功用为蓄能、蓄压作用，可划分为气囊端和液体囊端，液体囊端装有液体燃料，可为喷射器24提供高压液体燃料。由缸压传感器22、电荷放大器11和NI采集卡10组成采集系统，采集系统用于采集定容燃烧弹25里面的燃烧压力变化情况。由光源1、狭缝装置2、第一反射镜31、第二反射镜32、第一准直镜41、第二准直镜42、刀口装置5、高速照相机6组成纹影摄影系统，用于观察定容燃烧弹25内的各种数据，其中，高速照相机的第一接头52连接到多功能控制仪8的控制接头51，高速照相机的第二接头62连接到计算机9的计算机接头61。由计算机9、多功能控制仪8和喷射控制板12组成控制系统，且多功能控制仪8是本台架系统的控制枢纽，用于同步控制采集系统采集、高速照相机6照相、火花塞21点火功能。所述加热控制柜7专门负责为定容燃烧弹25加热，其可以实现自动化控制功能，根据研究者设置的目标温度自行控制、调节加热。

本实用新型一种模拟缸内直喷实验台架系统平台在进行实验之前要先将内部抽成真空，具体操作方式分为以下两种具体情况：

当研究液体燃料直喷于缸内燃烧时，用压缩空气瓶14、第一三通连接头15和皮囊式蓄能器16共同建立起液体燃料目标压力，为喷射器24提供液体燃料；通过喷射控制板12控制喷射器24进行喷射工作，待喷射完成后，由多功能控制仪8同步发出三个指令：触发纹影摄影系统中高速照相机6开始拍照、火花塞21开始点火和采集系统中缸压传感器22开始采集压力。做完一次实验研究后，由排气阀门17排空定容燃烧弹25内气体，再由真空泵19将定容燃烧弹25内部抽成真空，为下一次实验做好准备工作。

当研究气体燃料直喷于缸内燃烧时，只需将压缩燃气瓶13连通到喷射器24为其提供目标气体燃料，即不需要用到皮囊式蓄能器16；同样的，通过喷射控制板12控制喷射器24进行喷射工作，待喷射完成后，由多功能控制仪8同步发出三个指令：触发纹影摄影系统中高速照相机6开始拍照、火花塞21开始点火和采集系统中缸压传感器22开始采集压力。做完一次实验研究后，由排气阀门17排空定容燃烧弹25内气体，再由真空泵19将定容燃烧弹25内部抽成真空，为下一次实验做好准备工作。