用于實驗室的快速壓縮機實驗平臺制造技術

本實用新型專利技術公開了一種用于實驗室的快速壓縮機實驗平臺，包括燃燒室單元、制動缸單元和驅動缸單元；制動缸單元包括制動缸缸體、制動缸后蓋和制動活塞，制動活塞與燃燒室活塞之間連有第一連桿，制動活塞的下止點位置由制動缸后蓋的位置確定；驅動缸單元包括驅動活塞，驅動活塞與制動活塞之間連有第二連桿；配備有多個可以放置于制動缸后蓋與制動缸缸體之間的壓縮比調節墊片；壓縮比調節墊片由一對抱合的半圓墊片構成，所放置的壓縮比調節墊片的總厚度是在保持燃燒室活塞的上止點位置不變的前提下，根據燃燒室活塞的下止點位置來確定。本實用新型專利技術通過在制動缸后蓋處加裝墊片以改變燃燒室活塞初始位置，同時保證余隙容積不變，以達到壓縮比的調節。

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及一種用以研究燃料自燃及火焰傳播特性的基礎實驗裝置，尤其涉及一種快速壓縮機實驗裝置。
技術介紹
人類的運輸活動對化石燃料的消耗加劇了能源危機，同時導致的二氧化碳大量排放，也是溫室效應的主要原因之一。為滿足日益嚴格的二氧化碳排放法規，汽油機小型強化作為一種新的技術手段，通過增大壓縮比以及進氣增壓來實現發動機效率的提升。然而小型強化會帶來發動機爆震問題，在爆震發生時汽油機熱效率會下降，伴隨強烈的壓力波動，嚴重時造成發動機機械損壞和燒蝕。因此，作為能夠為發動機爆震抑制提供理論基礎和技術依托的發動機爆震機理，有其研究的必要性和創新性。目前的研究表明，發動機爆震主要與末端氣體自燃及火焰傳播過程中的轉變有關。自燃一般由化學動力學控制，發展不同氣相燃料的化學動力學模型來準確模擬化學反應過程，可實現自燃時刻的預測。將可燃混合氣置于一定初始溫度和壓力下，則在一定的時間后氣體將發生自燃，這段時間叫做點火延遲，不同初始條件下混合氣的點火延遲可作為發展化學動力學模型的依據。同時，不同形狀活塞及燃燒室加熱方式可實現不同的氣體溫度分布，模擬溫度均勻與不均勻條件下的自燃。快速壓縮機可以通過快速壓縮可燃氣體，使其在短時間內達到指定的初始溫度和壓力，以實現不同初始條件下點火延遲的測量。在火焰傳播的燃燒方面，一般通過光學拍攝與缸內各種傳感器信號的結合，在可視化燃燒裝置中進行研究。光學快速壓縮機可通過在可替換燃燒室上安裝光學視窗和傳感器以實現不同的光學測量手段，如直接拍攝、紋影法和平面激光誘導熒光法(PLIF)等，進而實現火焰傳播過程的準確分析。快速壓縮機中的氣體被壓縮后的熱力學狀態主要由氣體壓的成分、壓縮前的狀態以及壓縮比決定，因此，調節壓縮比是快速壓縮機實驗中的關鍵環節。
技術實現思路
針對現有技術，本技術提供一種用于實驗室的快速壓縮機實驗平臺，運用于基礎燃燒學實驗裝置-快速壓縮機，通過在制動缸后蓋處加裝墊片以改變燃燒室活塞初始位置，同時保證余隙容積不變，以達到壓縮比調節的目的。為了解決上述技術問題，本技術提出的一種用于實驗室的快速壓縮機實驗平臺，包括自前向后依次布置的燃燒室單元、制動缸單元和驅動缸單元，所述燃燒室單元包括燃燒室頂蓋、燃燒室腔體、燃燒室氣缸和燃燒室活塞，所述燃燒室腔體的前部設有石英玻璃觀察窗；所述制動缸單元包括制動缸缸體、制動缸前端蓋、制動缸后蓋和制動活塞，所述制動活塞與所述燃燒室活塞之間連接有第一連桿，所述制動活塞的下止點位置由所述制動缸后蓋的位置確定；所述驅動缸單元包括驅動活塞，所述驅動活塞與所述制動活塞之間連接有第二連桿；配備有多個壓縮比調節墊片，所述壓縮比調節墊片用于改變制動缸后蓋與制動缸缸體之間的軸向距離，從而調節燃燒室的初始容積；所述壓縮比調節墊片由一對抱合的半圓墊片構成，所述制動缸后蓋與所述制動缸缸體之間至少放置一個壓縮比調節墊片，所放置的壓縮比調節墊片的總厚度是在保持燃燒室活塞的上止點位置不變的前提下，根據燃燒室活塞的下止點位置來確定。本技術的用于實驗室的快速壓縮機實驗平臺中，多個壓縮比調節墊片的厚度可以不同。與現有技術相比，本技術的有益效果是：(1)本技術可實現余隙容積(或活塞行程)不變情況下的壓縮比調節，通過調整墊片的總厚度實現多種壓縮后熱力學狀態。(2)由于液壓缸油壓較高，必須實現制動缸后蓋與制動缸缸體的緊密配合，因此導致制動缸后蓋的拆裝極為困難。本技術可以在液壓輔助下實現制動缸后蓋免拆卸下的壓縮比調節，墊片可自由拆裝，避免了制動缸后蓋拆裝所帶來的體力與時間消耗。附圖說明圖1本技術中快速壓縮機燃燒室與制動缸單元部分示意圖；圖2是本技術中制動缸單元部分的結構分解示意圖。圖中：1-燃燒室頂蓋2-燃燒室腔體3-燃燒室氣缸4-燃燒室活塞5-第一連桿6-制動缸前端蓋7-液壓連接口8-制動活塞9-制動缸缸體10-壓縮比調節墊片11-制動缸后蓋12-制動缸后蓋密封蓋13-第二連桿14-制動活塞的后部15-石英玻璃觀察窗具體實施方式下面結合附圖和具體實施例對本技術技術方案作進一步詳細描述，所描述的具體實施例僅對本技術進行解釋說明，并不用以限制本技術。如圖1所示，本技術提出的一種用于實驗室的快速壓縮機實驗平臺，用于壓縮比的調節，以實現壓縮后不同的氣體溫度與壓力，該快速壓縮機實驗平臺包括自前向后依次布置的燃燒室單元、制動缸單元和驅動缸單元，所述燃燒室單元包括燃燒室頂蓋1、燃燒室腔體2、燃燒室氣缸3和燃燒室活塞4，所述燃燒室腔體2的前部設有石英玻璃觀察窗15；所述制動缸單元包括制動缸缸體9、制動缸前端蓋6、制動活塞8、制動缸后蓋11和制動缸后蓋密封蓋12，制動缸缸體9上設有液壓連接口7，所述燃燒室活塞4通過第一連桿5與所述制動活塞8的前部相連，制動活塞8的下止點位置由制動缸后蓋11的位置確定，通過改變制動缸后蓋11與制動缸缸體9間的軸向距離，可以起到調整燃燒室活塞4的下止點位置，同時保持其上止點位置不變，由此起到壓縮比調節的作用。所述驅動缸單元包括驅動活塞，所述驅動活塞與所述制動活塞后部14之間連接有第二連桿13，圖1中省略了后側與第二連桿13相連的驅動缸部分。本技術中通過配備有多個壓縮比調節墊片10，并將所述壓縮比調節墊片10固定于制動缸后蓋11與制動缸缸體9間，使制動缸后蓋11的前端面處于不同的位置，用于改變制動缸后蓋11與制動缸缸體9之間的軸向距離，從而調節燃燒室腔體2的初始容積，即燃燒室活塞4的初始位置。為了方便的調節壓縮機的壓縮比，本技術中的多個壓縮比調節墊片10的厚度可以是不同的。所述壓縮比調節墊片10由一對抱合的半圓墊片構成，所述壓縮比調節墊片10的內徑略大于制動缸后蓋11前部的外徑。所述制動缸后蓋11與所述制動缸缸體9之間至少放置一個壓縮比調節墊片10，所放置的壓縮比調節墊片10的總厚度是在保持燃燒室活塞4的上止點位置不變的前提下，根據燃燒室活塞4的下止點位置來確定。實驗開始前，制動活塞8的后部通過第二連桿13與驅動活塞(未畫出)相連，驅動活塞承受驅動缸內較高氣壓，制動活塞8的前部后端面被液壓壓緊在制動缸后蓋11的前端面。實驗開始時，通過卸載液壓，驅動活塞通過第二連桿13推動制動活塞8，進而通過第一連桿5推動燃燒室活塞4快速移動，壓縮燃燒室腔體2中可燃氣體，使之達到高溫高壓狀態并燃燒，以供圖像與數據采集。制動活塞8在接近上止點時會進入制動缸前端蓋6上的制動槽，通過液壓制動，并被高壓驅動氣體鎖死在上止點處，以此實現定容燃燒。由于制動槽位置固定，通過加厚壓縮比調節墊片10，可以增大燃燒室活塞行程，進而增大壓縮比，反之，則可以減小壓縮比。使用本技術用于實驗室的快速壓縮機實驗平臺，在一次實驗結束后，如需調節壓縮比，采用下述方法可取得較佳效果：在一次試驗后，排空燃燒室中的殘余廢氣，并卸去驅動活塞后方中的氣壓和制動缸中的油壓；旋下制動缸后蓋11與制動缸缸體9之間的連接螺釘。若減小壓縮比，則根據選擇的壓縮比，去除多余的壓縮比調節墊片10保留合適厚度的壓縮比調節墊片10，根據保留下來的壓縮比調節墊片10的厚度匹配合適長度的連接螺釘，將連接螺釘自穿過制動缸后蓋11和壓縮比調節墊片10并旋入制動缸缸體9中，向前推動制動缸后蓋11壓緊壓縮本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于實驗室的快速壓縮機實驗平臺，包括自前向后依次布置的燃燒室單元、制動缸單元和驅動缸單元，所述燃燒室單元包括燃燒室頂蓋(1)、燃燒室腔體(2)、燃燒室氣缸(3)和燃燒室活塞(4)，所述燃燒室腔體(2)的前部設有石英玻璃觀察窗(15)；所述制動缸單元包括制動缸缸體(9)、制動缸前端蓋(6)、制動缸后蓋(11)和制動活塞(8)，所述制動活塞(8)與所述燃燒室活塞(4)之間連接有第一連桿(5)，所述制動活塞(8)的下止點位置由所述制動缸后蓋(11)的位置確定；所述驅動缸單元包括驅動活塞，所述驅動活塞與所述制動活塞(8)之間連接有第二連桿(13)；其特征在于：配備有多個壓縮比調節墊片(10)，所述壓縮比調節墊片(10)用于改變制動缸后蓋(11)與制動缸缸體(9)之間的軸向距離，從而調節燃燒室腔體(2)的初始容積；所述壓縮比調節墊片(10)由一對抱合的半圓墊片構成；所述制動缸后蓋(11)與所述制動缸缸體(9)之間至少放置一個壓縮比調節墊片(10)，所放置的壓縮比調節墊片(10)的總厚度是在保持燃燒室活塞(4)的上止點位置不變的前提下，根據燃燒室活塞(4)的下止點位置來確定。

【技術特征摘要】
1.一種用于實驗室的快速壓縮機實驗平臺，包括自前向后依次布置的燃燒室單元、制動缸單元和驅動缸單元，所述燃燒室單元包括燃燒室頂蓋(1)、燃燒室腔體(2)、燃燒室氣缸(3)和燃燒室活塞(4)，所述燃燒室腔體(2)的前部設有石英玻璃觀察窗(15)；所述制動缸單元包括制動缸缸體(9)、制動缸前端蓋(6)、制動缸后蓋(11)和制動活塞(8)，所述制動活塞(8)與所述燃燒室活塞(4)之間連接有第一連桿(5)，所述制動活塞(8)的下止點位置由所述制動缸后蓋(11)的位置確定；所述驅動缸單元包括驅動活塞，所述驅動活塞與所述制動活塞(8)之間連接有第二連桿(13)；其特征在于：配備有多個壓縮比調節墊片(10)，所述壓縮比...

【專利技術屬性】
技術研發人員：衛海橋，商藝寶，高東志，馮登全，陳策遠，潘明章，蔡霽蕾，
申請(專利權)人：天津大學，
類型：新型
國別省市：天津;12