本发明专利技术公开了一种定容燃烧弹，包括：内部具有空腔作为燃烧腔的立方体结构的弹体，其具有六个工作面以作为主安装面、以及位于八个顶角上加工出的副安装面，其中各主安装面和副安装面上均有主安装孔和副安装孔；主安装座，其容置在两相对布置的主安装孔中；玻璃安装座，其容置在另外的两相对布置的主安装孔中；磁耦合风扇，其容置在最后的两相对布置的主安装孔中，以用于旋转驱动弹体燃烧腔内的混合气使之形成涡流；以及副安装座，其容置在副安装孔中，以用于测量弹体燃烧腔内的压力和温度。本发明专利技术还公开了相应的燃烧系统。本发明专利技术的装置具有适应内燃机燃烧条件的结构，可实现对燃烧过程的全面观察，从而可适应多种研究需求的预混燃烧加热式定容弹喷雾燃烧诊断实验。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及内燃机燃烧
，具体涉及一种预混燃烧加热式定容燃烧弹及具有该定容燃烧弹的燃烧装置。技术背景改善发动机缸内燃烧过程是降低排放、改善柴油机性能的一个重要方面。由于发动机的实际喷射雾化、扩散、蒸发、燃烧、传热等过程十分复杂，且伴随有循环变动，对环境条件的控制较为困难，且不易开展观测研究。因此，内燃机的燃烧研究大多在可视化模拟实验装置上进行。为研究内燃机气缸内喷雾燃烧的效果，多采用定容燃烧弹实验装置。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。专利文献CN103278331A公开了一种用于观察火焰与压力波相互作用的定容燃烧装置，其燃烧弹主体包括弹体和光学观察窗口。其中，弹体为圆柱型，并设置有形状为通孔的观察孔；光学观察窗口由外侧具有环状凸台的光学玻璃、嵌入端盖和压紧端盖组成，并由嵌入端盖和压紧端盖通过螺栓安装在弹体上的观察孔上。但是，该装置弹体为圆柱体，只设置了一对形状为通孔的观察孔，观察光路较为单一，不能较为全面的观察弹体内燃烧的过程；另外，该装置的光学玻璃要制造为外侧要具有环形凸台，对玻璃的加工要求较高，增加了加工难度，成本较高；而且，该装置采用螺栓压紧，会使观察用的光学玻璃受力不均，容易使玻璃断裂，特别是，其弹体内未装有风扇，使得弹体内的混合气涡流不足，不符合现有的内燃机燃烧条件。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术目的在于提供一种定容燃烧弹及具有该定容燃烧弹的燃烧装置，其通过对弹体上石英玻璃窗的安装与密封方式、主安装座的结构与密封方式、安全保护措施和充气方法等的改进，并添加磁耦合风扇，从而获得适应内燃机燃烧条件的结构，可实现对燃烧过程的全面观察，且制造工艺简单、部件稳定可靠，从而可适应多种研究需求的预混燃烧加热式定容弹喷雾燃烧诊断实验。为实现上述专利技术目的，按照本专利技术的一个方面，提供一种定容燃烧弹，用于内燃机的燃烧模拟，其特征在于，该定容燃烧弹包括:弹体，其为内部具有空腔作为燃烧腔的立方体结构，该弹体具有六个工作面以作为主安装面、以及位于八个顶角上加工出的副安装面，其中各所述主安装面和副安装面上均开设有中心通孔，以分别作为主安装孔和副安装孔；主安装座，其容置在两相对布置的主安装孔中，用于安装喷油器以向弹体内的燃烧腔喷油；玻璃安装座，其容置在另外的两相对布置的主安装孔中，用于安装玻璃作为观测燃烧腔内燃烧状况的观测窗口；磁耦合风扇，其容置在最后的两相对布置的主安装孔中，以用于旋转驱动弹体燃烧腔内的混合气使之形成涡流；以及副安装座，其容置在所述副安装孔中，其内设置有传感器，以用于测量弹体燃烧腔内的压力和温度。作为本专利技术的改进，所述主安装座包括套在所述主安装孔上且具有台阶通孔的哑塞、通过螺栓同轴套装设置在所述哑塞台阶通孔内的喷油器座，两者之间设置有密封器、以及通过与所述弹体螺纹连接以用于将所述哑塞固定在所述弹体上的主螺纹压盖。作为本专利技术的改进，所述玻璃安装座包括套在所述主安装孔上且具有与中心通孔的石英玻璃座、套装在该石英玻璃座的中心通孔上的石英玻璃、通过螺钉固定在所述石英玻璃座上以用于将所述石英玻璃压紧在该石英玻璃座上的石英玻璃盖板、以及通过与所述弹体螺纹连接以用于将所述石英玻璃盖板压紧的主螺纹压盖。作为本专利技术的改进，所述石英玻璃座的中心通孔呈喇叭状，套装在其中的所述石英玻璃适应性地呈椎体形。作为本专利技术的改进，所述石英玻璃与玻璃安装座以耐油耐高温室温固化硅橡胶粘连固接。作为本专利技术的改进，所述磁耦合风扇包括风扇安装座、从动旋转件、主动旋转套和隔离套，其中所述风扇安装座一端固定安装在所述燃烧弹体上，另一端用于固定安装风扇电机，所述主动旋转套同轴固定在与风扇电机输出轴固连的主动旋转轴上并同步旋转，所述隔离套同轴套在主动旋转套中并与燃烧弹体固定连接，所述从动旋转件同轴套在该隔离套内并通过从动传动轴与风扇叶片固定连接，以同步转动，离套外的风扇电机带动安装在主动传动轴上的主动磁主件旋转，从动磁主件由于磁力作用跟随主动磁主件的旋转，从而带动固连在从动旋转件上的从动旋转轴旋转，进而带动风扇叶片旋转。作为本专利技术的改进，所述副安装座包括传感器座和传感器座垫片，其中所述传感器座同轴套装在所述副安装孔中，并通过螺钉固定在弹体上，所述传感器座垫片设置在传感器座和燃烧弹体之间，以用于密封。作为本专利技术的改进，所述各副安装孔的中心轴线均相交于弹体燃烧腔中心。按照本专利技术的另一方面，提供一种具有上述定容燃烧弹的燃烧装置。按照本专利技术的又一方面，提供一种具有上述定容燃烧弹的燃烧装置，其特征在于，该燃烧装置还包括电控配气系统、电控喷油和点火系统、以及图像与压力采集系统，其中，所述电控配气系统主进气管、燃烧弹体阀和角安装座，其通过该主进气管经由燃烧弹体阀和角安装座与燃烧弹体连通，用于精确控制各分支气路中相应组分气体的进气量，所述电控喷油和点火系统与弹体中的喷油器和火花塞连通，其用于实现点火与喷油的时序控制，最终实现燃烧室内燃气的预混燃烧以及燃油喷射过程，所述图像与压力采集系统包括安装在定容弹上的玻璃视窗和压力传感器，分别用于采集燃烧腔内压力与图像信息，以通过控制器处理反馈至电控配气系统和电控喷油和点火系统，用于作为配气电磁阀的开闭控制参数，以及用于电控喷油系统控制喷油时刻。本专利技术中，燃烧弹体设计为对称的立方体结构，在立方体六个主要平面上布置了主安装孔和锁紧螺纹。在立方体八个角上加工出指向立方体中心的副安装孔，在六个主安装孔内布置了外形结构一致的主安装座和玻璃安装座。根据光学测量方法的需求，主安装座孔可以安装2?4个光学窗口，灵活布置出直线型、直角型和T型等结构的光路，还可以布置带油浴系统的喷油器、、混合风扇和爆破片等大尺寸零部件。在八个副安装孔内布置了外形结构一致当前第1页1 2 3 4 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种定容燃烧弹，用于内燃机的燃烧模拟，其特征在于，该定容燃烧弹包括：弹体，其为内部具有空腔作为燃烧腔的立方体结构，该弹体具有六个工作面以作为主安装面、以及位于八个顶角上加工出的副安装面，其中各所述主安装面和副安装面上均开设有中心通孔，以分别作为主安装孔和副安装孔；主安装座，其容置在两相对布置的主安装孔中，用于安装喷油器以向弹体内的燃烧腔喷油；玻璃安装座，其容置在另外的两相对布置的主安装孔中，用于安装玻璃作为观测燃烧腔内燃烧状况的观测窗口；磁耦合风扇，其容置在最后的两相对布置的主安装孔中，以用于旋转驱动弹体燃烧腔内的混合气使之形成涡流；以及副安装座，其容置在所述副安装孔中，其内设置有传感器，以用于测量弹体燃烧腔内的压力和温度。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：黄荣华，邓鹏，马寅杰，黄胜，张永林，孟宪超，陈琳，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42
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