一种定容燃烧弹及液体燃料燃烧性能测试方法技术

本发明专利技术公开一种定容燃烧弹及液体燃料燃烧性能测试方法，定容燃烧弹包括燃烧弹、蒸发器、加热装置、真空抽吸设备，蒸发器的出料口与燃烧弹通过出料管连接，出料管管路上安装有流量控制阀；本方法将液体燃料完全蒸发成气体，再通过分压法精确计算进入定容燃烧弹内的燃料量，同时利用高精度电子压力表实现配气，达到精确控制定容燃烧弹内可燃混合气空燃比的目的。本发明专利技术定容燃烧器操作方便，控制精准。本发明专利技术利用充分利用现有的设备，通过合理的运用，实现了在燃烧弹中燃烧液体燃料并精确控制可燃混合气当量比的目的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于燃料燃烧性能测试领域，涉及一种定容燃烧弹，具体涉及一种针对液体燃料燃烧性能测试的定容燃烧弹；同时，本专利技术还涉及利用该定容燃烧弹对液体燃料进行燃烧性能测试的方法。
技术介绍
为了节约能源和降低车用发动机的排放，国内外的学者都致力于新技术、新模型的开发与研究，来应对日益严峻的能源短缺与严格的排放法规的现状。对于发动机本身的优化设计，研究者们归根结底是研究发动机的燃烧机理，从根本上解决发动机的燃烧问题，以提高发动机的动力性、经济型和排放性。而局限于发动机燃烧空间是密闭的，研究者们无法直观的观察燃烧过程，为燃烧机理的研究带来了困难。为了解决这个问题，定容燃烧弹就应运而生了。定容燃烧弹是用于研究预混燃烧的密闭容器，以模拟发动机在上止点附近的燃烧，其特点是结构简单，能够方便的改变热力学参数、湍流参数和点火参数，是对燃料燃烧理论基础研究的重要工具。火焰燃烧速度、传播速度、火焰燃烧的稳定性、燃烧压力等都可以通过定容燃烧弹加上辅助测试设备得到，为燃烧机理的研究提供了很大方便。近年来，国内外学者对于定容燃烧弹的研究进展取得了一系列研究成果，研究内容包括进行甲烷—空气燃烧速度、湍流参数、火焰淬熄等燃烧参数的计算研究；研究了异辛烷和正庚烷在不同压力和温度下的层流燃烧速度和湍流参数；研究了外扩散火焰的细胞不稳定性和自加速性；利用定容燃烧弹模拟天然气直喷，进行了天然气—氢气—空气混合气燃烧特性的研究；在燃烧弹中放置挡块，模拟天然气直喷发动机燃烧室形状，研究了燃烧室形状对天然气喷雾的影响。可以看出，在定容燃烧弹方面的研究主要集中在发动机代用燃料的燃烧特性及燃烧机理的基础研究，而对于现阶段发动机主要的燃料—汽油和柴油的基础研究少之又少。近几年来，国内外的学者也意识到了这一点，因此也开始致力于进行定容燃烧弹的改进研究，使定容燃烧弹能进行汽油与柴油的燃烧成为了可能。已有学者研制出了预混燃烧加热式定容燃烧弹喷雾燃烧诊断试验系统，并进行了柴油的试验燃烧。包括在燃烧弹上安装喷油器喷射汽油，进行了无铅汽油在定容燃烧过程中苯排放的试验研究；研究汽油在不同压力下的层流燃烧速度；设计新型定容燃烧喷雾模拟实验装置，采用分层预混、平面激光诱导荧光法研究柴油喷雾油束特性及油束撞壁混合过程进行测量；采用在燃烧弹上安装喷油器的方法研究柴油在乙醇高温热氛围中着火和燃烧特性。本申请专利技术人在综合这些研究后发现，现有技术中至少存在如下问题：对定容燃烧弹的改进在于加装汽油或柴油喷油器再进行预混燃烧，但是考虑到定容弹内腔容积的估算问题，以及喷油器开启关闭的延迟效应，无法精确控制容弹内的空燃比。
技术实现思路
鉴于此，本专利技术目的在于提供一种精确控制可燃混合气当量比的定容燃烧弹，以及精确测试液体燃料燃烧性能的方法，该测试方法至少能够基于前述定容燃烧弹得以实现。将液体燃料完全蒸发成气体，再通过分压法精确计算进入定容燃烧弹内的燃料量，同时利用高精度电子压力表实现配气，达到精确控制定容燃烧弹内可燃混合气空燃比的目的。为解决以上技术问题，本专利技术提供的技术方案是，提供一种定容燃烧弹，包括燃烧弹，燃烧弹控制装置与燃烧弹信号连接，用于控制点火试验，还包括：蒸发器：为一个密闭容器，该蒸发器设置有进料口和出料口，并配置有用于检测蒸发器内部温度的第一温度传感器，以及用于检测蒸发器内部气压的第一气压检测装置；加热装置：包括第一加热控制装置和用于对蒸发器加热的加热装置，前述第一温度传感器与第一加热控制装置信号连接；真空抽吸设备；用于将蒸发器、燃烧弹抽为真空；所述蒸发器的出料口与燃烧弹通过出料管连接，出料管管路上安装有流量控制阀；所述燃烧弹配置有用于检测燃烧弹内部气压的第二压力检测装置。进一步地，所述出料管管路上缠绕有加热部件，该加热部件与第二加热控制器电连接，出料管上还配置有用于监测管该管路内温度的第二温度传感器，第二温度传感器与第二加热控制器信号连接。进一步地，所述进料口上安装有进料管，该进料管与注料活塞连接；进料管管路上安装有进料阀门。优选地，所述第一温度传感器为电热偶。优选地，所述蒸发器由腔体和蒸发器盖构成，所述进料口和出料口设置在蒸发器盖上，所述蒸发器盖与腔体之间采用锥面密封。优选地，所述第二压力检测装置为电子压力表。优选地，所述真空抽吸设备为真空泵，真空泵与燃烧弹连接。本专利技术还提供了一种包括上述定容燃烧弹的液体燃料燃烧性能测试方法，包括以下步骤：1）  将液体燃料注入内部真空的蒸发器，根据实验要求确定注入液体燃料的量；2）  加热液体燃料，至其完全蒸发为气体；3）  采用分压比的方法来实现燃烧弹内燃烧不同当量比的气态燃料与空气的混合气；将预设量的气态燃料注入内部真空的燃烧弹，注入相应量的空气；4）  点火、实验。进一步地，具体步骤为：a） 关闭进料阀门和燃烧弹进、排气阀门，打开流量控制阀，使蒸发器和燃烧弹共同成为一个密闭空间；b）  利用真空抽吸设备将前述密闭空间抽吸为真空；c） 关闭流量控制阀，向蒸发器内注入液体燃料，关闭进料阀门；d）  利用加热装置将蒸发器加热到液体燃料终馏温度以上，将液体燃料全部蒸发，维持燃料气体状态；e） 打开流量控制阀，向燃烧器内注入一定体积的气态燃料，再通入空气至燃烧器内气压至大气压；f） 点火、实验。优选地，所述液态燃料为汽油，其燃烧性能测试步骤为：a） 关闭进料阀门和燃烧弹进、排气阀门，打开流量控制阀，使蒸发器和燃烧弹共同成为一个密闭空间；b）  利用真空抽吸设备将前述密闭空间抽吸为真空；c） 关闭流量控制阀，向蒸发器内注入汽油，关闭进料阀门；d）  利用加热装置将蒸发器加热到480K，将液体燃料全部蒸发，维持燃料气体状态；e） 打开流量控制阀，根据汽油燃烧的当量比向燃烧器内注入一定体积的气态燃料，再通入空气至燃烧器内气压至大气压；f） 点火、实验。与现有技术相比，上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点：本专利技术定容燃烧器操作方便，控制精准。本专利技术利用充分利用现有的设备，通过合理的运用，实现了在燃烧弹中燃烧液体燃料并精确控制可燃混合气当量比的目的。本专利技术定容燃烧器以通过实验证明了其可靠性，配齐过程中当量比控制的精准性。附图说明图1是本专利技术一较佳实施例定容燃烧弹的结构示意图。图2是本专利技术一较佳实施例中蒸发器的结构示意图。图3是本专利技术实施例中三次相同实验中汽油燃烧的纹影图片。图4是本专利技术实施例中四种不同成分的汽油在不同当量比时层流燃烧速度对比表。       图中11蒸发器，111蒸发器盖，112锥面，113连接螺栓，12进料管，121活塞，122进料阀门，13出料管，131流量控制阀，132第二温度传感器，133第二加热控制器，14第一温度传感器，15第一气压检测装置，21第一加热控制器，22加热块，3燃烧弹，31真空泵，32第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种定容燃烧弹，包括燃烧弹（3），燃烧弹控制装置（33）与燃烧弹（3）信号连接，用于控制点火试验，其特征在于，还包括：蒸发器（11）：为一个密闭容器，该蒸发器设置有进料口和出料口，并配置有用于检测蒸发器内部温度的第一温度传感器（14），以及用于检测蒸发器内部气压的第一气压检测装置（15）；加热装置：包括第一加热控制装置（21）和用于对蒸发器（11）加热的加热装置（22），前述第一温度传感器（14）与第一加热控制装置（21）信号连接；真空抽吸设备；用于将蒸发器（11）、燃烧弹（3）抽为真空；所述蒸发器（11）的出料口与燃烧弹（3）通过出料管（13）连接，出料管（13）管路上安装有流量控制阀（131）；所述燃烧弹（3）配置有用于检测燃烧弹内部气压的第二压力检测装置（32）。

【技术特征摘要】
1.一种定容燃烧弹，包括燃烧弹（3），燃烧弹控制装置（33）与燃烧弹（3）信号连接，用于控制点火试验，其特征在于，还包括：
蒸发器（11）：为一个密闭容器，该蒸发器设置有进料口和出料口，并配置有用于检测蒸发器内部温度的第一温度传感器（14），以及用于检测蒸发器内部气压的第一气压检测装置（15）；
加热装置：包括第一加热控制装置（21）和用于对蒸发器（11）加热的加热装置（22），前述第一温度传感器（14）与第一加热控制装置（21）信号连接；
真空抽吸设备；用于将蒸发器（11）、燃烧弹（3）抽为真空；
所述蒸发器（11）的出料口与燃烧弹（3）通过出料管（13）连接，出料管（13）管路上安装有流量控制阀（131）；
所述燃烧弹（3）配置有用于检测燃烧弹内部气压的第二压力检测装置（32）。
2.根据权利要求1所述的定容燃烧弹，其特征在于，所述出料管（13）管路上缠绕有加热部件，该加热部件与第二加热控制器（133）电连接，出料管（13）上还配置有用于监测管该管路内温度的第二温度传感器（132），第二温度传感器（132）与第二加热控制器（133）信号连接。
3.根据权利要求1所述的定容燃烧弹，其特征在于，所述进料口上安装有进料管（12），该进料管（12）与注料活塞（121）连接；进料管（12）管路上安装有进料阀门（122）。
4.根据权利要求1所述的定容燃烧弹，其特征在于，所述第一温度传感器（14）为电热偶。
5.根据权利要求1所述的定容燃烧弹，其特征在于，所述蒸发器（11）由腔体和蒸发器盖（111）构成，所述进料口和出料口设置在蒸发器盖（111）上，所述蒸发器盖（111）与腔体之间采用锥面密封。
6.根据权利要求1所述的定容燃烧弹，其特征在于，所述第二压力检测装置（32）为电子压力表。
7.根据权利要求1所述的定容燃烧弹，其特征在于，所述真空抽吸设备为真空泵（32...

【专利技术属性】
技术研发人员：暴秀超，陈超，彭忆强，童勇，樊利康，
申请(专利权)人：西华大学，
类型：发明
国别省市：四川;51