模拟两级增压压端/涡端旁通对喷雾特性影响的装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开一种模拟两级增压压端/涡端旁通对喷雾特性影响的装置，装置包括压端旁通模拟系统、可变容积燃烧弹装置和喷雾拍摄系统，采用复合激光诱导荧光技术在可变容积燃烧弹内研究压端/涡端旁通对喷雾化、混合，发展历程，浓度分布以及微观特性况的影响。本实用新型专利技术能够较真实的模拟在活塞接近上止点时压端/涡端旁通对喷雾特性的影响，为深入研究采用压/涡端旁通后改善喷雾雾化和混合从而实现高效清洁燃烧提供理论数据支持。

【技术实现步骤摘要】
模拟两级增压压端/涡端旁通对喷雾特性影响的装置
本技术涉及汽车发动机
，具体为一种模拟两级增压压端/涡端旁通对喷雾特性影响的装置。
技术介绍
随着对内燃机热效率的追求，以及排放法规的日益严格，单级涡轮增压满足不了柴油机对大流量的使用需求。在两级增压系统中，压端旁通的出现对两级增压系统具有重大的意义。目前，最常用的是在高压级增压器压端并联一条旁通道，它的存在对进气量的调节更为灵活，尤其针对变工况时对气量的不同需求。当压端旁通阀开启后，高压级压气机出口的气体倒流回高压级压气机入口端，这样就在高压级和旁通阀之间形成了个气流循环，从而减少了进入气缸内的气流量。涡端旁通与压端旁通则不同，涡轮出口的气压不会高于入口的气压，所以当涡端阀开启后部分气流从旁边的支路流到涡轮的出口端而不经过涡轮，这样降低了涡轮的效率从而影响了压气机的工作状态。压端/涡端旁通阀的开启不仅减少了进气量，还对气体的流通特性产生影响，从而影响了燃料喷射时的喷雾锥角以及油滴破碎后粒径分布，浓度场分布。
技术实现思路
针对上述问题，本技术的目的在于提供一种模拟两级增压压端/涡端旁通对喷雾特性影响的装置，能够解决实际的内燃机中，压端/涡端旁通对喷雾特性不可见的问题，能够较真实的模拟在活塞接近上止点时压端/涡端旁通对喷雾特性的影响，为深入研究采用压/涡端旁通后改善喷雾雾化和混合从而实现高效清洁燃烧提供理论数据支持。技术方案如下：一种模拟两级增压压端/涡端旁通对喷雾特性影响的装置，包括压端旁通模拟系统、可变容积燃烧弹装置和喷雾拍摄系统；所述压端旁通模拟系统包括空气压缩机、低压级涡轮、高压级涡轮、空气滤清器、低压级压气机和高压级压气机；空气压缩机的出气口连接到低压级涡轮的进气口，低压级涡轮的出气口连接到高压级涡轮的进气口，靠近低压级涡轮出气口处设有涡端温度传感器Ⅰ和涡端压力传感器Ⅰ；高压级涡轮的进气口和出气口之间设有涡端旁通支路，涡端旁通支路上设有电磁阀Ⅰ，电磁阀Ⅰ与高压级涡轮的出气口连接的一侧设有涡端温度传感器Ⅱ和涡端压力传感器Ⅱ；高压级涡轮的出气口还连接到通向大气的气管；空气滤清器的出气口连接到低压级压气机的进气口，低压级压气机的出气口连接到高压级压气机的进气口，靠近低压级压气机出气口处设有温度传感器Ⅰ和压力传感器Ⅰ；靠近高压级压气机出气口处设有温度传感器Ⅱ和压力传感器Ⅱ；高压级压气机的进气口和出气口之间设有压端旁通支路，压端旁通支路上设有电磁阀Ⅱ，电磁阀Ⅱ与高压级压气机出气口连接的一侧设有压力传感器Ⅲ和温度传感器Ⅲ；所述低压级涡轮与低压级压气机通过共同的旋转轴相互连接，所述高压级涡轮与高压级压气机通过共同的旋转轴相互连接；所述可变容积燃烧弹装置包括圆筒状的燃烧室和其内部的活塞；燃烧室上方设有燃烧弹上端盖，燃烧弹上端盖安装有喷油器，并设有通过排气管连接到真空泵的通孔，及连接到高压级压气机出气口的通孔；燃烧室底部设有放气管和进气管；进气管连接到储气的钢瓶，进气管上还设有电磁阀Ⅲ和减压阀；放气管上设有放气阀；燃烧室侧壁上设有燃烧弹视窗Ι与燃烧弹视窗Ⅱ；所述活塞底部这样位置传感器；所述喷雾拍摄系统包括分光镜、Xecl准分子激光器，及用于拍摄气相的高速摄影机ICCDΙ和用于拍摄液相的高速摄影机ICCDΠ；分光镜置于燃烧弹视窗Ι外，高速摄影机ICCDΙ和高速摄影机ICCDΠ的焦点于分光镜上合并；Xecl准分子激光器发出的激光经反光镜Ι和反光镜Ⅱ反射，并依次经扩束镜、准直镜和压缩镜转化成一束片光，再通过燃烧弹视窗Ⅱ照射到燃烧室内；以上所有的传感器、电磁阀和高速摄影机ICCD，以及喷油器、空气压缩机、Xecl准分子激光器均连接到电控与采集单元，电控与采集单元接收计算机发出的控制信号，实现喷油、摄影，及电磁阀启闭的控制。进一步的，所述燃烧弹视窗Ι与燃烧弹视窗Ⅱ在燃烧室壁上呈90°角分布。更进一步的，所述活塞顶部为ω燃烧室形状；燃烧室内壁上设有用于对活塞限位的挡圈；活塞燃烧室内壁间设有密封圈。本技术的有益效果是：1.本技术提供了一个模拟两级增压压端/涡端旁通对喷雾特性影响装置，能够为进一步优化喷油策略提供依据；2.本技术利用压气机代替废气驱动涡轮，有利于简化装置，并且使模拟装置更加接近真实情况，使方案更容易实现；3.本技术利用安装的温度和压力传感器可更好的分析出在旁通阀开启后气流流场的变化；4.本技术利用可变容积燃烧弹更加真实的模拟出在发动机内压缩上止点的气流的流场；5.本技术在可移动的活塞上加工出燃烧室的形状，有利于真实的模拟出燃烧室对喷雾的影响。附图说明图1为本技术模拟两级增压压端/涡端旁通对喷雾特性影响装置结构示意图。图2为本技术模拟两级增压压端/涡端旁通对喷雾特性影响实验方法流程图。图中：1-空气压缩机；2-空气滤清器；3-低压级涡轮；4-低压级压气机；5-温度传感器Ⅰ；6-压力传感器Ⅰ；7-涡端温度传感器Ⅰ；8-涡端压力传感器Ⅰ；9-电磁阀；10-涡端温度传感器Ⅱ；11-涡端压力传感器Ⅱ；12-高压级涡轮；13-高压级压气机；14温度传感器Ⅱ；15-压力传感器Ⅱ；16-电磁阀Ⅱ；17-压力传感器Ⅲ；18-温度传感器Ⅲ；19-喷油器；20-计算机；21-高速摄影机1CCDⅠ；22-分光镜23-高速摄影机lCCDΠ；24-放气阀；25-放气管；26-挡圈；27-活塞；28-密封圈；29-位置传感器；30-进气管；31-电磁阀Ⅲ；32-减压阀；33-钢瓶；34-燃烧弹上端盖；35-压缩镜；36-准直镜；37-扩束镜；38-反光镜Ⅰ；39-反光镜Ⅱ；40-Xecl准分子激光器；41-排气管；42-真空泵；43-电控与采集单元。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本技术做进一步详细说明。如图1所示，一种模拟两级增压压端/涡端旁通对喷雾特性影响的装置，，包括压端旁通模拟系统、可变容积燃烧弹装置和喷雾拍摄系统。所述压端旁通模拟系统包括空气压缩机1、低压级涡轮3、高压级涡轮12、空气滤清器2、低压级压气机4和高压级压气机13。空气压缩机1的出气口连接到低压级涡轮3的进气口，低压级涡轮3的出气口连接到高压级涡轮12的进气口，靠近低压级涡轮3出气口处设有涡端温度传感器Ⅰ7和涡端压力传感器Ⅰ8；高压级涡轮12的进气口和出气口之间设有涡端旁通支路，涡端旁通支路上设有电磁阀Ⅰ9，电磁阀Ⅰ9与高压级涡轮12的出气口连接的一侧设有涡端温度传感器Ⅱ10和涡端压力传感器Ⅱ11。电磁阀Ⅰ打开时，涡端旁通支路可使空气不经过高压级涡轮，直接从低压级涡轮出口端到高压级涡轮出口端；高压级涡轮12的出气口还连接到通向大气的气管。空气滤清器2的出气口连接到低压级压气机4的进气口，低压级压气机4的出气口连接到高压级压气机13的进气口，靠近低压级压气机4出气口处设有温度传感器Ⅰ5和压力传感器Ⅰ6；靠近高压级压气机13出气口处设有温度传感器Ⅱ14和压力传感器Ⅱ15；高压级压气机13的进气口和出气口之间设有压端旁通支路，压端旁通支路上设有电磁阀Ⅱ16，电磁阀Ⅱ16与高压级压气机13出气口连接的一侧设有压力传感器Ⅲ17和温度传感器Ⅲ18。高压级压气机13出气口通过管路与不定容燃烧弹的进气口相连。所述低压级涡轮3与低压级压气机4通过共同的旋转轴相互连接，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种模拟两级增压压端/涡端旁通对喷雾特性影响的装置，其特征在于，包括压端旁通模拟系统、可变容积燃烧弹装置和喷雾拍摄系统；所述压端旁通模拟系统包括空气压缩机（1）、低压级涡轮（3）、高压级涡轮（12）、空气滤清器（2）、低压级压气机（4）和高压级压气机（13）；空气压缩机（1）的出气口连接到低压级涡轮（3）的进气口，低压级涡轮（3）的出气口连接到高压级涡轮（12）的进气口，靠近低压级涡轮（3）出气口处设有涡端温度传感器Ⅰ（7）和涡端压力传感器Ⅰ（8）；高压级涡轮（12）的进气口和出气口之间设有涡端旁通支路，涡端旁通支路上设有电磁阀Ⅰ（9），电磁阀Ⅰ（9）与高压级涡轮（12）的出气口连接的一侧设有涡端温度传感器Ⅱ（10）和涡端压力传感器Ⅱ（11）；高压级涡轮（12）的出气口还连接到通向大气的气管；空气滤清器（2）的出气口连接到低压级压气机（4）的进气口，低压级压气机（4）的出气口连接到高压级压气机（13）的进气口，靠近低压级压气机（4）出气口处设有温度传感器Ⅰ（5）和压力传感器Ⅰ（6）；靠近高压级压气机（13）出气口处设有温度传感器Ⅱ（14）和压力传感器Ⅱ（15）；高压级压气机（13）的进气口和出气口之间设有压端旁通支路，压端旁通支路上设有电磁阀Ⅱ（16），电磁阀Ⅱ（16）与高压级压气机（13）出气口连接的一侧设有压力传感器Ⅲ（17）和温度传感器Ⅲ（18）；所述低压级涡轮（3）与低压级压气机（4）通过共同的旋转轴相互连接，所述高压级涡轮（12）与高压级压气机（13）通过共同的旋转轴相互连接；所述可变容积燃烧弹装置包括圆筒状的燃烧室和其内部的活塞（27）；燃烧室上方设有燃烧弹上端盖（34），燃烧弹上端盖（34）安装有喷油器（19），并设有通过排气管（41）连接到真空泵（42）的通孔，及连接到高压级压气机（13）出气口的通孔；燃烧室底部设有放气管（25）和进气管（30）；进气管（30）连接到储气的钢瓶（33），进气管（30）上还设有电磁阀Ⅲ（31）和减压阀（32）；放气管（25）上设有放气阀（24）；燃烧室侧壁上设有燃烧弹视窗Ι与燃烧弹视窗Ⅱ；所述活塞（27）底部这样位置传感器（29）；所述喷雾拍摄系统包括分光镜（22）、Xecl准分子激光器（40），及用于拍摄气相的高速摄影机ICCDΙ（21）和用于拍摄液相的高速摄影机ICCDΠ（23）；分光镜（22）置于燃烧弹视窗Ι外，高速摄影机ICCDΙ（21）和高速摄影机ICCDΠ（23）的焦点于分光镜（22）上合并；Xecl准分子激光器（40）发出的激光经反光镜Ι（39）和反光镜Ⅱ（38）反射，并依次经扩束镜（37）、准直镜（36）和压缩镜转化成一束片光，再通过燃烧弹视窗Ⅱ照射到燃烧室内；以上所有的传感器、电磁阀和高速摄影机ICCD，以及喷油器（19）、空气压缩机（1）、Xecl准分子激光器（40）均连接到电控与采集单元（43），电控与采集单元（43）接收计算机（20）发出的控制信号，实现喷油、摄影，及电磁阀启闭的控制。...

【技术特征摘要】
1.一种模拟两级增压压端/涡端旁通对喷雾特性影响的装置，其特征在于，包括压端旁通模拟系统、可变容积燃烧弹装置和喷雾拍摄系统；所述压端旁通模拟系统包括空气压缩机（1）、低压级涡轮（3）、高压级涡轮（12）、空气滤清器（2）、低压级压气机（4）和高压级压气机（13）；空气压缩机（1）的出气口连接到低压级涡轮（3）的进气口，低压级涡轮（3）的出气口连接到高压级涡轮（12）的进气口，靠近低压级涡轮（3）出气口处设有涡端温度传感器Ⅰ（7）和涡端压力传感器Ⅰ（8）；高压级涡轮（12）的进气口和出气口之间设有涡端旁通支路，涡端旁通支路上设有电磁阀Ⅰ（9），电磁阀Ⅰ（9）与高压级涡轮（12）的出气口连接的一侧设有涡端温度传感器Ⅱ（10）和涡端压力传感器Ⅱ（11）；高压级涡轮（12）的出气口还连接到通向大气的气管；空气滤清器（2）的出气口连接到低压级压气机（4）的进气口，低压级压气机（4）的出气口连接到高压级压气机（13）的进气口，靠近低压级压气机（4）出气口处设有温度传感器Ⅰ（5）和压力传感器Ⅰ（6）；靠近高压级压气机（13）出气口处设有温度传感器Ⅱ（14）和压力传感器Ⅱ（15）；高压级压气机（13）的进气口和出气口之间设有压端旁通支路，压端旁通支路上设有电磁阀Ⅱ（16），电磁阀Ⅱ（16）与高压级压气机（13）出气口连接的一侧设有压力传感器Ⅲ（17）和温度传感器Ⅲ（18）；所述低压级涡轮（3）与低压级压气机（4）通过共同的旋转轴相互连接，所述高压级涡轮（12）与高压级压气机（13）通过共同的旋转轴相互连接；所述可变容积燃烧弹装置包括圆筒状的燃烧室和其内部的活塞（27）；燃烧室上方设有燃烧弹上端盖（34），燃烧弹上端盖（34）...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘智，韩志强，田维，贺悦，向洋洋，
申请(专利权)人：西华大学，
类型：新型
国别省市：四川,51