用于实验室的快速压缩机实验平台制造技术

本实用新型专利技术公开了一种用于实验室的快速压缩机实验平台，包括燃烧室单元、制动缸单元和驱动缸单元；制动缸单元包括制动缸缸体、制动缸后盖和制动活塞，制动活塞与燃烧室活塞之间连有第一连杆，制动活塞的下止点位置由制动缸后盖的位置确定；驱动缸单元包括驱动活塞，驱动活塞与制动活塞之间连有第二连杆；配备有多个可以放置于制动缸后盖与制动缸缸体之间的压缩比调节垫片；压缩比调节垫片由一对抱合的半圆垫片构成，所放置的压缩比调节垫片的总厚度是在保持燃烧室活塞的上止点位置不变的前提下，根据燃烧室活塞的下止点位置来确定。本实用新型专利技术通过在制动缸后盖处加装垫片以改变燃烧室活塞初始位置，同时保证余隙容积不变，以达到压缩比的调节。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种用以研究燃料自燃及火焰传播特性的基础实验装置，尤其涉及一种快速压缩机实验装置。
技术介绍
人类的运输活动对化石燃料的消耗加剧了能源危机，同时导致的二氧化碳大量排放，也是温室效应的主要原因之一。为满足日益严格的二氧化碳排放法规，汽油机小型强化作为一种新的技术手段，通过增大压缩比以及进气增压来实现发动机效率的提升。然而小型强化会带来发动机爆震问题，在爆震发生时汽油机热效率会下降，伴随强烈的压力波动，严重时造成发动机机械损坏和烧蚀。因此，作为能够为发动机爆震抑制提供理论基础和技术依托的发动机爆震机理，有其研究的必要性和创新性。目前的研究表明，发动机爆震主要与末端气体自燃及火焰传播过程中的转变有关。自燃一般由化学动力学控制，发展不同气相燃料的化学动力学模型来准确模拟化学反应过程，可实现自燃时刻的预测。将可燃混合气置于一定初始温度和压力下，则在一定的时间后气体将发生自燃，这段时间叫做点火延迟，不同初始条件下混合气的点火延迟可作为发展化学动力学模型的依据。同时，不同形状活塞及燃烧室加热方式可实现不同的气体温度分布，模拟温度均匀与不均匀条件下的自燃。快速压缩机可以通过快速压缩可燃气体，使其在短时间内达到指定的初始温度和压力，以实现不同初始条件下点火延迟的测量。在火焰传播的燃烧方面，一般通过光学拍摄与缸内各种传感器信号的结合，在可视化燃烧装置中进行研究。光学快速压缩机可通过在可替换燃烧室上安装光学视窗和传感器以实现不同的光学测量手段，如直接拍摄、纹影法和平面激光诱导荧光法(PLIF)等，进而实现火焰传播过程的准确分析。快速压缩机中的气体被压缩后的热力学状态主要由气体压的成分、压缩前的状态以及压缩比决定，因此，调节压缩比是快速压缩机实验中的关键环节。
技术实现思路
针对现有技术，本技术提供一种用于实验室的快速压缩机实验平台，运用于基础燃烧学实验装置-快速压缩机，通过在制动缸后盖处加装垫片以改变燃烧室活塞初始位置，同时保证余隙容积不变，以达到压缩比调节的目的。为了解决上述技术问题，本技术提出的一种用于实验室的快速压缩机实验平台，包括自前向后依次布置的燃烧室单元、制动缸单元和驱动缸单元，所述燃烧室单元包括燃烧室顶盖、燃烧室腔体、燃烧室气缸和燃烧室活塞，所述燃烧室腔体的前部设有石英玻璃观察窗；所述制动缸单元包括制动缸缸体、制动缸前端盖、制动缸后盖和制动活塞，所述制动活塞与所述燃烧室活塞之间连接有第一连杆，所述制动活塞的下止点位置由所述制动缸后盖的位置确定；所述驱动缸单元包括驱动活塞，所述驱动活塞与所述制动活塞之间连接有第二连杆；配备有多个压缩比调节垫片，所述压缩比调节垫片用于改变制动缸后盖与制动缸缸体之间的轴向距离，从而调节燃烧室的初始容积；所述压缩比调节垫片由一对抱合的半圆垫片构成，所述制动缸后盖与所述制动缸缸体之间至少放置一个压缩比调节垫片，所放置的压缩比调节垫片的总厚度是在保持燃烧室活塞的上止点位置不变的前提下，根据燃烧室活塞的下止点位置来确定。本技术的用于实验室的快速压缩机实验平台中，多个压缩比调节垫片的厚度可以不同。与现有技术相比，本技术的有益效果是：(1)本技术可实现余隙容积(或活塞行程)不变情况下的压缩比调节，通过调整垫片的总厚度实现多种压缩后热力学状态。(2)由于液压缸油压较高，必须实现制动缸后盖与制动缸缸体的紧密配合，因此导致制动缸后盖的拆装极为困难。本技术可以在液压辅助下实现制动缸后盖免拆卸下的压缩比调节，垫片可自由拆装，避免了制动缸后盖拆装所带来的体力与时间消耗。附图说明图1本技术中快速压缩机燃烧室与制动缸单元部分示意图；图2是本技术中制动缸单元部分的结构分解示意图。图中：1-燃烧室顶盖2-燃烧室腔体3-燃烧室气缸4-燃烧室活塞5-第一连杆6-制动缸前端盖7-液压连接口8-制动活塞9-制动缸缸体10-压缩比调节垫片11-制动缸后盖12-制动缸后盖密封盖13-第二连杆14-制动活塞的后部15-石英玻璃观察窗具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本技术技术方案作进一步详细描述，所描述的具体实施例仅对本技术进行解释说明，并不用以限制本技术。如图1所示，本技术提出的一种用于实验室的快速压缩机实验平台，用于压缩比的调节，以实现压缩后不同的气体温度与压力，该快速压缩机实验平台包括自前向后依次布置的燃烧室单元、制动缸单元和驱动缸单元，所述燃烧室单元包括燃烧室顶盖1、燃烧室腔体2、燃烧室气缸3和燃烧室活塞4，所述燃烧室腔体2的前部设有石英玻璃观察窗15；所述制动缸单元包括制动缸缸体9、制动缸前端盖6、制动活塞8、制动缸后盖11和制动缸后盖密封盖12，制动缸缸体9上设有液压连接口7，所述燃烧室活塞4通过第一连杆5与所述制动活塞8的前部相连，制动活塞8的下止点位置由制动缸后盖11的位置确定，通过改变制动缸后盖11与制动缸缸体9间的轴向距离，可以起到调整燃烧室活塞4的下止点位置，同时保持其上止点位置不变，由此起到压缩比调节的作用。所述驱动缸单元包括驱动活塞，所述驱动活塞与所述制动活塞后部14之间连接有第二连杆13，图1中省略了后侧与第二连杆13相连的驱动缸部分。本技术中通过配备有多个压缩比调节垫片10，并将所述压缩比调节垫片10固定于制动缸后盖11与制动缸缸体9间，使制动缸后盖11的前端面处于不同的位置，用于改变制动缸后盖11与制动缸缸体9之间的轴向距离，从而调节燃烧室腔体2的初始容积，即燃烧室活塞4的初始位置。为了方便的调节压缩机的压缩比，本技术中的多个压缩比调节垫片10的厚度可以是不同的。所述压缩比调节垫片10由一对抱合的半圆垫片构成，所述压缩比调节垫片10的内径略大于制动缸后盖11前部的外径。所述制动缸后盖11与所述制动缸缸体9之间至少放置一个压缩比调节垫片10，所放置的压缩比调节垫片10的总厚度是在保持燃烧室活塞4的上止点位置不变的前提下，根据燃烧室活塞4的下止点位置来确定。实验开始前，制动活塞8的后部通过第二连杆13与驱动活塞(未画出)相连，驱动活塞承受驱动缸内较高气压，制动活塞8的前部后端面被液压压紧在制动缸后盖11的前端面。实验开始时，通过卸载液压，驱动活塞通过第二连杆13推动制动活塞8，进而通过第一连杆5推动燃烧室活塞4快速移动，压缩燃烧室腔体2中可燃气体，使之达到高温高压状态并燃烧，以供图像与数据采集。制动活塞8在接近上止点时会进入制动缸前端盖6上的制动槽，通过液压制动，并被高压驱动气体锁死在上止点处，以此实现定容燃烧。由于制动槽位置固定，通过加厚压缩比调节垫片10，可以增大燃烧室活塞行程，进而增大压缩比，反之，则可以减小压缩比。使用本技术用于实验室的快速压缩机实验平台，在一次实验结束后，如需调节压缩比，采用下述方法可取得较佳效果：在一次试验后，排空燃烧室中的残余废气，并卸去驱动活塞后方中的气压和制动缸中的油压；旋下制动缸后盖11与制动缸缸体9之间的连接螺钉。若减小压缩比，则根据选择的压缩比，去除多余的压缩比调节垫片10保留合适厚度的压缩比调节垫片10，根据保留下来的压缩比调节垫片10的厚度匹配合适长度的连接螺钉，将连接螺钉自穿过制动缸后盖11和压缩比调节垫片10并旋入制动缸缸体9中，向前推动制动缸后盖11压紧压缩本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于实验室的快速压缩机实验平台，包括自前向后依次布置的燃烧室单元、制动缸单元和驱动缸单元，所述燃烧室单元包括燃烧室顶盖(1)、燃烧室腔体(2)、燃烧室气缸(3)和燃烧室活塞(4)，所述燃烧室腔体(2)的前部设有石英玻璃观察窗(15)；所述制动缸单元包括制动缸缸体(9)、制动缸前端盖(6)、制动缸后盖(11)和制动活塞(8)，所述制动活塞(8)与所述燃烧室活塞(4)之间连接有第一连杆(5)，所述制动活塞(8)的下止点位置由所述制动缸后盖(11)的位置确定；所述驱动缸单元包括驱动活塞，所述驱动活塞与所述制动活塞(8)之间连接有第二连杆(13)；其特征在于：配备有多个压缩比调节垫片(10)，所述压缩比调节垫片(10)用于改变制动缸后盖(11)与制动缸缸体(9)之间的轴向距离，从而调节燃烧室腔体(2)的初始容积；所述压缩比调节垫片(10)由一对抱合的半圆垫片构成；所述制动缸后盖(11)与所述制动缸缸体(9)之间至少放置一个压缩比调节垫片(10)，所放置的压缩比调节垫片(10)的总厚度是在保持燃烧室活塞(4)的上止点位置不变的前提下，根据燃烧室活塞(4)的下止点位置来确定。

【技术特征摘要】
1.一种用于实验室的快速压缩机实验平台，包括自前向后依次布置的燃烧室单元、制动缸单元和驱动缸单元，所述燃烧室单元包括燃烧室顶盖(1)、燃烧室腔体(2)、燃烧室气缸(3)和燃烧室活塞(4)，所述燃烧室腔体(2)的前部设有石英玻璃观察窗(15)；所述制动缸单元包括制动缸缸体(9)、制动缸前端盖(6)、制动缸后盖(11)和制动活塞(8)，所述制动活塞(8)与所述燃烧室活塞(4)之间连接有第一连杆(5)，所述制动活塞(8)的下止点位置由所述制动缸后盖(11)的位置确定；所述驱动缸单元包括驱动活塞，所述驱动活塞与所述制动活塞(8)之间连接有第二连杆(13)；其特征在于：配备有多个压缩比调节垫片(10)，所述压缩比...

【专利技术属性】
技术研发人员：卫海桥，商艺宝，高东志，冯登全，陈策远，潘明章，蔡霁蕾，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：新型
国别省市：天津;12