一种低温冷启动环境下的快速升温升压装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种低温冷启动环境下的快速升温升压装置。互相连接的定容燃烧弹、工况营造系统、燃油供给与喷射系统、控制单元和实验监控系统；在燃油喷射前，控制单元控制工况营造系统中的燃气瓶向定容燃烧弹内充入可燃气体，控制工况营造系统中的点火电极点燃可燃气体，使定容燃烧弹内温度和压力快速上升，之后温度和压力缓慢降低，当实验监控系统监控到定容燃烧弹内环境压力下降到目标压力时，控制单元控制燃油供给与喷射系统将液体燃油从喷油器喷入定容燃烧弹。本发明专利技术装置能保证燃油供给与喷射系统按照预设喷油压力、喷油时刻、喷油脉宽工作，能保证此时喷雾实验定容燃烧弹与高速摄影系统均工作在预设状态下，可以模拟发动机在极寒情况下的冷启动。动机在极寒情况下的冷启动。动机在极寒情况下的冷启动。

【技术实现步骤摘要】
一种低温冷启动环境下的快速升温升压装置


[0001]本专利技术涉及发动机冷启动
，尤其涉及一种低温冷启动环境下的快速升温升压装置。

技术介绍

[0002]目前在高寒地区，液体燃料在使用时因燃烧热值很低会产生熄火、爆燃等问题，严重限制了发动机在高寒环境下的工作能力。所以解决发动机在低温环境下实现冷启动问题是当今时代较为紧迫的研究课题。为了研究发动机中在冷启动条件下液体燃油的喷雾特性，现在主流方法是利用定容燃烧弹模拟发动机缸内液体燃油喷雾燃烧过程。另外在低温冷启动条件下，液体燃油的喷射、雾化、蒸发及其与空气混合过程是整个燃烧过程中的关键环节，良好的雾化和混合过程可以显著提升发动机缸内液体燃油的燃烧效率，同时还可以降低发动机燃烧过程中有害物质的排放。
[0003]在定容燃烧弹内研究燃油喷雾破碎和油气混合物的形成过程，有利于加强燃油和环境的充分混合从而改进发动机的燃烧过程。液体燃油在高温高压工况下从喷嘴喷出后将进入超过该物质热力学临界，其表面张力逐渐减小进而扩散控制的混合层将代替低压气液界面。目前研究液体燃油在超临界条件下喷入定容燃烧弹的实验中，给定容燃烧弹加热的方式主要是在定容燃烧弹外壁面安装加热炉或电加热块等加热装置，并向定容燃烧弹内通入N2等惰性气体提供高压工作环境。而提供燃油喷入定容燃烧弹所需温度和压力的工作环境，就需要提前很长时间进行预热，这将浪费大量工作时间，且仍然无法解决发动机冷启动问题。
[0004]目前，现有技术中的发动机启动过程需要外界提供高温高压工作环境后，再喷射液体燃油进入燃烧室，在发动机实现冷启动过程中，需要先将环境温度预热到工作所需温度，才能实现发动机启动工作，因此无法在紧急情况下实现发动机冷启动。在定容燃烧弹内模拟发动机工作过程也需要预先将弹内环境预热至工作温度，一般使用加热炉或者加热块对定容燃烧弹进行加热。
[0005]上述现有技术中的发动机启动过程的缺点为：加热定容燃烧弹至工作温度需要很长时间(一般需要加热30分钟)，在很大程度上限制工作效率和工作灵活性，限制了定容燃烧弹对发动机工作情况模拟的能力。同时由于未在所需工况下喷入定容燃烧弹的液体燃油燃烧效率低。

技术实现思路

[0006]本专利技术的实施例提供了一种低温冷启动环境下的快速升温升压装置，以实现发动机在低温环境下的快速冷启动。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术采取了如下技术方案。
[0008]一种低温冷启动环境下的快速升温升压装置，包括：互相连接的定容燃烧弹、工况营造系统、燃油供给与喷射系统、控制单元和实验监控系统；
[0009]在燃油喷射前，控制单元控制工况营造系统中的可燃气瓶向定容燃烧弹内充入可燃气体，控制工况营造系统中的点火电极点燃可燃气体，使定容燃烧弹内温度和压力快速上升，之后温度和压力缓慢降低，当实验监控系统监控到定容燃烧弹内环境压力下降到目标压力时，控制单元控制燃油供给与喷射系统将液体燃油从喷油器喷入定容燃烧弹。
[0010]优选地，所述装置还包括：
[0011]图像采集系统，用于在接收到控制单元传来的同步触发信号后启动工作，实时记录液体燃油的喷雾过程。
[0012]优选地，所述定容燃烧弹的本体由腔体和上端盖组成，腔体为中空结构，腔体由6个端面组成，在其前、左、右三个端面分别设有3个尺寸结构相同的石英玻璃视窗，上端盖通过法兰连接到腔体，在上端盖布置有喷油器、热电偶及高频压力传感器；后端面安装火花塞，用来点燃预燃气体；下端面布置有进气孔、排气孔、安全阀及低频压力传感器；
[0013]所述定容燃烧弹内的环境温度和环境压力分别由热电偶和低频压力传感器来测量，点火开始后环境压力采用高频压力传感器来测量，环境温度根据点火开始时刻测得的温度和高频压力传感器测得的压力曲线由质量守恒定律和理想气体状态方程计算得到。
[0014]优选地，在所述定容燃烧弹上安装安全阀，阈值为6MPa，在可燃气进样管路中安装单向止回阀。
[0015]优选地，所述的燃油供给与喷射系统包括高压油泵和油轨，高压油泵由电机驱动，高压油泵与电机主轴通过联轴器连接，为油泵主轴提供旋转动力；外壳通过法兰套连接，法兰套为整体式结构，油轨上集成轨压传感器，高压油轨与定容燃烧弹之间通过高压油管连接。
[0016]优选地，所述控制单元用于实现点火线圈驱动控制、油泵驱动控制和轨压采集、喷油器驱动控制、光源触发和高速摄影机触发功能，输出弹体压力、温度采集的同步信号。
[0017]优选地，所述实验监控系统包括油路、光路和电路三条主要通路，油路包括低压油路和高压油路，以高压油泵作为分界，低压油路是指液体燃油从油箱里面出来，到粗滤器进行粗过滤，之后进入细滤器进行细过滤，高压油路是经过高压油泵出来后，高压燃油进入高压油轨，通过高压油轨到喷油器，喷入定容燃烧弹；
[0018]光路由强光光源发出，照射纹影装置的镜片，经过定容燃烧弹内部空间，携带喷雾过程信息进入高速摄影机，被感光光源记录下来，高速摄影机将光信号转换为电信号，形成数字图像，并存储在图像采集计算机中，电路统领所有控制单元的硬件设备，通过电路进行人机交互进而控制实验的进程，传感器不间断地发出被测量信号，实验人员通过监控系统界面掌握实验进程、下达实验指令。
[0019]由上述本专利技术的实施例提供的技术方案可以看出，本专利技术装置能保证燃油供给与喷射系统按照预设喷油压力、喷油时刻、喷油脉宽工作，能保证此时喷雾实验定容燃烧弹与高速摄影系统均工作在预设状态下，可以实现发动机在紧急情况下的冷启动。
[0020]本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0021]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用
的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0022]图1为本专利技术实施例提供的一种喷雾模拟实验装置的结构图；
[0023]图2为本专利技术实施例提供的一种定容燃烧弹的立体示意图；
[0024]图3为本专利技术实施例提供的一种定容燃烧弹的三视图；
[0025]图4为本专利技术实施例提供的一种定容燃烧弹内压力变化情况示意图。
[0026]图5为本专利技术实施例提供的一种高压油泵和油轨示意图的结构示意图；
[0027]图6为本专利技术实施例提供的一种高压共轨油泵驱动信号示意图；
[0028]图7为本专利技术实施例提供的一种定容喷雾模拟实验系统运行示意图；
[0029]图中，1—油箱，2—粗滤器，3—齿轮输油泵，4—细滤器，5—直列式柱塞泵，6—燃油计量阀，7—联轴器，8—三相交流电机，9—油轨，10—轨压传感器，11—油轨压力限压阀，12—喷油器，13—定容燃烧弹，14—压力传感器，15—温度传感器，16—光源，17—狭缝，18—平面镜，19—凹面镜，2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低温冷启动环境下的快速升温升压装置，其特征在于，包括：互相连接的定容燃烧弹、工况营造系统、燃油供给与喷射系统、控制单元和实验监控系统；在燃油喷射前，控制单元控制工况营造系统中的可燃气瓶向定容燃烧弹内充入可燃气体，控制工况营造系统中的点火电极点燃可燃气体，使定容燃烧弹内温度和压力快速上升，之后温度和压力缓慢降低，当实验监控系统监控到定容燃烧弹内环境压力下降到目标压力时，控制单元控制燃油供给与喷射系统将液体燃油从喷油器喷入定容燃烧弹。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：图像采集系统，用于在接收到控制单元传来的同步触发信号后启动工作，实时记录液体燃油的喷雾过程。3.根据权利要求1或者2所述的装置，其特征在于，所述定容燃烧弹的本体由腔体和上端盖组成，腔体为中空结构，腔体由6个端面组成，在其前、左、右三个端面分别设有3个尺寸结构相同的石英玻璃视窗，上端盖通过法兰连接到腔体，在上端盖布置有喷油器、热电偶及高频压力传感器；后端面安装火花塞，用来点燃预燃气体；下端面布置有进气孔、排气孔、安全阀及低频压力传感器；所述定容燃烧弹内的环境温度和环境压力分别由热电偶和低频压力传感器来测量，点火开始后环境压力采用高频压力传感器来测量，环境温度根据点火开始时刻测得的温度和高频压力传感器测得的压力曲线由质量守恒定律和理想气体状态方程计算得到。4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，在所述定...

【专利技术属性】
技术研发人员：李洪萌，李国岫，金宝志，张国鹏，樊巨廷，白洪林，
申请(专利权)人：中国北方发动机研究所，
类型：发明
国别省市：