本實用新型涉及一種用以研究燃料自燃及火焰?zhèn)鞑ヌ匦缘幕A(chǔ)實驗裝置，尤其涉及一種快速壓縮機實驗裝置。

背景技術(shù)：

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(dǎo)致的二氧化碳大量排放，也是溫室效應(yīng)的主要原因之一。為滿足日益嚴(yán)格的二氧化碳排放法規(guī)，汽油機小型強化作為一種新的技術(shù)手段，通過增大壓縮比以及進氣增壓來實現(xiàn)發(fā)動機效率的提升。然而小型強化會帶來發(fā)動機爆震問題，在爆震發(fā)生時汽油機熱效率會下降，伴隨強烈的壓力波動，嚴(yán)重時造成發(fā)動機機械損壞和燒蝕。因此，作為能夠為發(fā)動機爆震抑制提供理論基礎(chǔ)和技術(shù)依托的發(fā)動機爆震機理，有其研究的必要性和創(chuàng)新性。

目前的研究表明，發(fā)動機爆震主要與末端氣體自燃及火焰?zhèn)鞑ミ^程中的轉(zhuǎn)變有關(guān)。自燃一般由化學(xué)動力學(xué)控制，發(fā)展不同氣相燃料的化學(xué)動力學(xué)模型來準(zhǔn)確模擬化學(xué)反應(yīng)過程，可實現(xiàn)自燃時刻的預(yù)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(fā)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(fā)展化學(xué)動力學(xué)模型的依據(jù)。同時，不同形狀活塞及燃燒室加熱方式可實現(xiàn)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?xì)怏w，使其在短時間內(nèi)達到指定的初始溫度和壓力，以實現(xiàn)不同初始條件下點火延遲的測量。在火焰?zhèn)鞑サ娜紵矫?，一般通過光學(xué)拍攝與缸內(nèi)各種傳感器信號的結(jié)合，在可視化燃燒裝置中進行研究。光學(xué)快速壓縮機可通過在可替換燃燒室上安裝光學(xué)視窗和傳感器以實現(xiàn)不同的光學(xué)測量手段，如直接拍攝、紋影法和平面激光誘導(dǎo)熒光法(PLIF)等，進而實現(xiàn)火焰?zhèn)鞑ミ^程的準(zhǔn)確分析。

快速壓縮機中的氣體被壓縮后的熱力學(xué)狀態(tài)主要由氣體壓的成分、壓縮前的狀態(tài)以及壓縮比決定，因此，調(diào)節(jié)壓縮比是快速壓縮機實驗中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型提供一種用于實驗室的快速壓縮機實驗平臺，運用于基礎(chǔ)燃燒學(xué)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?nèi)紵一钊跏嘉恢茫瑫r保證余隙容積不變，以達到壓縮比調(diào)節(jié)的目的。

為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型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(qū)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(shè)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(qū)動缸單元包括驅(qū)動活塞，所述驅(qū)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(diào)節(jié)墊片，所述壓縮比調(diào)節(jié)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(diào)節(jié)燃燒室的初始容積；所述壓縮比調(diào)節(jié)墊片由一對抱合的半圓墊片構(gòu)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(diào)節(jié)墊片，所放置的壓縮比調(diào)節(jié)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(jù)燃燒室活塞的下止點位置來確定。

本實用新型的用于實驗室的快速壓縮機實驗平臺中，多個壓縮比調(diào)節(jié)墊片的厚度可以不同。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果是：

(1)本實用新型可實現(xiàn)余隙容積(或活塞行程)不變情況下的壓縮比調(diào)節(jié)，通過調(diào)整墊片的總厚度實現(xiàn)多種壓縮后熱力學(xué)狀態(tài)。

(2)由于液壓缸油壓較高，必須實現(xiàn)制動缸后蓋與制動缸缸體的緊密配合，因此導(dǎo)致制動缸后蓋的拆裝極為困難。本實用新型可以在液壓輔助下實現(xiàn)制動缸后蓋免拆卸下的壓縮比調(diào)節(jié)，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本實用新型中快速壓縮機燃燒室與制動缸單元部分示意圖；

圖2是本實用新型中制動缸單元部分的結(jié)構(gòu)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(diào)節(jié)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(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型技術(shù)方案作進一步詳細(xì)描述，所描述的具體實施例僅對本實用新型進行解釋說明，并不用以限制本實用新型。

如圖1所示，本實用新型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(diào)節(jié)，以實現(xiàn)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(qū)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(shè)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(shè)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(diào)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(diào)節(jié)的作用。所述驅(qū)動缸單元包括驅(qū)動活塞，所述驅(qū)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(cè)與第二連桿13相連的驅(qū)動缸部分。

本實用新型中通過配備有多個壓縮比調(diào)節(jié)墊片10，并將所述壓縮比調(diào)節(jié)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(diào)節(jié)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(diào)節(jié)壓縮機的壓縮比，本實用新型中的多個壓縮比調(diào)節(jié)墊片10的厚度可以是不同的。所述壓縮比調(diào)節(jié)墊片10由一對抱合的半圓墊片構(gòu)成，所述壓縮比調(diào)節(jié)墊片10的內(nèi)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(diào)節(jié)墊片10，所放置的壓縮比調(diào)節(jié)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(jù)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(qū)動活塞(未畫出)相連，驅(qū)動活塞承受驅(qū)動缸內(nèi)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(qū)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?xì)怏w，使之達到高溫高壓狀態(tài)并燃燒，以供圖像與數(shù)據(jù)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(qū)動氣體鎖死在上止點處，以此實現(xiàn)定容燃燒。由于制動槽位置固定，通過加厚壓縮比調(diào)節(jié)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。

使用本實用新型用于實驗室的快速壓縮機實驗平臺，在一次實驗結(jié)束后，如需調(diào)節(jié)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(qū)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(jù)選擇的壓縮比，去除多余的壓縮比調(diào)節(jié)墊片10保留合適厚度的壓縮比調(diào)節(jié)墊片10，根據(jù)保留下來的壓縮比調(diào)節(jié)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(diào)節(jié)墊片10并旋入制動缸缸體9中，向前推動制動缸后蓋11壓緊壓縮比調(diào)節(jié)墊片10與制動缸缸體9，旋緊所有連接螺釘。

若增大壓縮比，則將對角位置處的兩個連接螺栓旋入穿過制動缸后蓋11和壓縮比調(diào)節(jié)墊片10并旋入制動缸缸體9中；然后，在驅(qū)動活塞的前方充入壓縮空氣作為驅(qū)動氣壓，使制動活塞8與驅(qū)動活塞之間的第二連桿13拉動制動活塞8歸位到圖1所示位置，即拉動制動活塞8至與制動缸后蓋11的前端接觸的位置，并壓緊制動缸后蓋11，逐漸增大驅(qū)動活塞前方壓縮空氣的氣壓，使制動活塞8推動制動缸后蓋11逐漸脫出至連接螺釘處；卸除驅(qū)動氣壓，旋下連接螺釘，由于所述壓縮比調(diào)節(jié)墊片10的內(nèi)徑略大于制動缸后蓋11前部的外徑，因此，可以可方便地將構(gòu)成壓縮比調(diào)節(jié)墊片10的一對或多對半圓墊片輕輕地卡在制動缸后蓋11前部的外圓上，匹配合適長度的連接螺栓，先預(yù)擰上兩個連接螺釘，調(diào)節(jié)制動缸后蓋11的位置并將制動缸后蓋11的前部敲入制動缸缸體9內(nèi)，壓緊壓縮比調(diào)節(jié)墊片10和制動缸缸體9，旋緊所有連接螺釘。

壓縮比調(diào)節(jié)完成后，進行后續(xù)試驗即可。

本實用新型使用時的注意事項：

1、制動缸缸體9上如有焊接支架，需要在焊接完成后，再對制動缸缸體9的內(nèi)壁車內(nèi)圓，以消除熱變形帶來的不同軸度，利于配合安裝。

2、制動缸后蓋11的前端面上開有燕尾槽，以防止端蓋密封圈脫落，并放置與之匹配的密封圈，以實現(xiàn)制動活塞8前后的壓力差，保證制動活塞8在實驗開始前能保持在下止點位置。

3、壓縮比調(diào)節(jié)墊片10采用輕質(zhì)金屬材料如鋁合金。先加工整個環(huán)形墊片，其內(nèi)圓半徑應(yīng)略大于制動缸后蓋前部的外圓半徑，保證安裝方便，然后從相鄰兩個通孔之間進行線切割，將其分為兩半，并將切割面銑下0.1-0.3mm左右。

4、安裝壓縮比調(diào)節(jié)墊片10時，在增大制動缸內(nèi)油壓前，應(yīng)先采用兩個螺釘略微旋入螺紋孔，以起到限位作用，防止制動缸后蓋11完全脫離制動缸缸體9。

盡管上面結(jié)合附圖對本實用新型進行了描述，但是本實用新型并不局限于上述的具體實施方式，上述的具體實施方式僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本實用新型的啟示下，在不脫離本實用新型宗旨的情況下，還可以做出很多變形，這些均屬于本實用新型的保護之內(nèi)。