用于快速淬熄燃燒產(chǎn)物的裝置與方法
【技術領域】
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[0001]本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃機燃燒產(chǎn)物分析用的裝置和方法，進一步涉及一種用于快速淬熄燃燒產(chǎn)物的裝置與方法。
【背景技術】
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[0002]自內(nèi)燃機誕生以來，內(nèi)燃機的燃燒和排放一直是各學者和企業(yè)關注的對象。特別是近年環(huán)境和石油問題日益凸顯。為了更好的了解內(nèi)燃機燃燒的氣體和顆粒成分以及中間產(chǎn)物生成的情況，國內(nèi)外不少研宄者采用各種方法對燃燒過程中的產(chǎn)物進行大量的測量和研宄。能有效了解燃燒過程的實驗包括點狀取樣法、全氣缸取樣和光學測量，最近也有在定容彈上實現(xiàn)上述功能的取樣。這些測量方法都需要對燃燒產(chǎn)物進行取樣。為了了解燃燒不同時刻的燃燒產(chǎn)物的情況，需要對特定時刻的燃燒產(chǎn)物進行瞬間‘淬滅’，就需要一套快速淬滅燃燒產(chǎn)物的裝置。
[0003]美國EPA法規(guī)中對采樣溫度做了規(guī)定，要求稀釋后的溫度不高于52°C，但并沒有對稀釋比進行規(guī)定。大多數(shù)研宄采取稀釋比與溫度的經(jīng)驗關系式。這種方法算出的稀釋比很大，準確性也不得而知。因此，需要一種用于快速淬熄燃燒產(chǎn)物的裝置與方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

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[0004]本發(fā)明是為了實現(xiàn)快速終斷燃燒產(chǎn)物之間的化學反應的目的，本發(fā)明引入文丘里效應的特殊結構設計和液氮降溫裝置，對燃燒產(chǎn)物進行稀釋和降溫，實現(xiàn)在低稀釋比下也能把燃燒產(chǎn)物降低到所需溫度，更好地實現(xiàn)淬熄的效果。
[0005]用于快速淬熄燃燒產(chǎn)物的裝置，包括:氮氣射流管I和稀釋混合腔3;所述的氮氣射流管沿氮氣流動方向依次包括:壓縮氮氣入口 4、錐形漸縮區(qū)5和射流區(qū)6 ;所述射流區(qū)外層包覆著預混區(qū)13，預混室左端與氮氣射流管密封連接，預混區(qū)管壁上有燃燒產(chǎn)物入口19。
[0006]在上述裝置上實現(xiàn)的用于快速淬熄燃燒產(chǎn)物的方法，過程如下:
[0007]向裝置里充入氮氣，排凈裝置里的氧氣，使裝置一直處于氮氣的環(huán)境中；錐形漸縮區(qū)提高氮氣流出速度，實現(xiàn)一級加速；待充入氮氣一段時間后，高溫燃燒產(chǎn)物通過燃燒產(chǎn)物入口進入稀釋混合腔；此參數(shù)設置可以充分地利用負壓區(qū)把高溫燃氣引入射流管內(nèi)；在混合腔的預混室內(nèi)兩種氣體充分混合，高溫燃燒產(chǎn)物遇到活性較弱的低溫氮氣時，促使化學反應瞬間‘淬滅’，從而實現(xiàn)‘凍結’燃燒產(chǎn)物的目的。
[0008]作為優(yōu)選方案之一，射流區(qū)對應于燃燒產(chǎn)物入口處有燃燒產(chǎn)物吸入孔11。作為進一步優(yōu)選方案，還包括:包覆在漸縮區(qū)外的液氮存儲室2，起到對壓縮氮氣的降溫作用；連通射流區(qū)與液氮存儲室的液氮吸入孔10，液氮儲存室里的液氮會通過液氮吸入孔進入氮氣射流管內(nèi)，與壓縮氮氣混合，促使氮氣溫度更低。作為更進一步優(yōu)選方案，所述射流區(qū)包括:緩沖段7和一段收縮段8和氮氣出口穩(wěn)壓段9 ;所述液氮吸入孔位于緩沖段，燃燒產(chǎn)物吸入孔位于氮氣出口穩(wěn)壓段。
[0009]作為優(yōu)選方案之二，稀釋混合腔包括:預混室、收縮室14、一級混合室15、擴散室16和二級混合室17。作為進一步優(yōu)選方案之一，所述收縮室結束段與射流管的伸出端在同一立面，且收縮室的右端直徑大小是此處氮氣射流管端口直徑的2倍；裝置的管道內(nèi)均涂覆聚四氟乙烯涂層，減少對燃燒產(chǎn)物的吸附作用。作為進一步優(yōu)選方案之二，所述一級混合室15與收縮室14連接，混合室的長度是直徑的2倍。
[0010]結合優(yōu)選方案一、二，用于快速淬熄燃燒產(chǎn)物的方法，過程如下:
[0011]向裝置里充入氮氣，排凈裝置里的氧氣，使裝置一直處于氮氣的環(huán)境中；錐形漸縮區(qū)提高氮氣流出速度，實現(xiàn)一級加速；氮氣經(jīng)過緩沖段之后的一段緩慢收縮段和穩(wěn)壓段，在不影響射流出口形成真空的情況下，實現(xiàn)氮氣二級加速；待充入氮氣一段時間后，向液氮存儲室注入液氮；液氮儲存室里的液氮會通過液氮吸入孔進入氮氣射流管內(nèi)與壓縮氮氣混合，液氮汽化會帶走大量熱量；高溫燃燒產(chǎn)物通過燃燒產(chǎn)物入口進入預混區(qū)；氮氣射流管內(nèi)的負壓區(qū)把高溫燃氣引入氮氣射流管內(nèi)；位于氮氣射流管內(nèi)的氣體為充滿高速、低壓的惰性氮氣，從高溫燃氣管道流入預混室的燃燒產(chǎn)物根據(jù)壓差一部分通過燃燒產(chǎn)物吸入孔進入射流管內(nèi)與高速氮氣混合。
[0012]本發(fā)明的有益效果在于:
[0013](一 )本發(fā)明在氮氣射流管上設置錐形漸縮區(qū)，利用文丘里效應，高速氮氣在出口處形成低壓區(qū)，能夠?qū)崿F(xiàn)抽吸燃燒產(chǎn)物的目的；在優(yōu)選方案中，結合射流區(qū)的收縮段，進一步加大文丘里效應，同時，設置燃燒產(chǎn)物吸入孔，進一步加大抽吸燃燒產(chǎn)物的效果；實現(xiàn)氮氣與燃燒產(chǎn)物的充分混合。
[0014]( 二)在優(yōu)選方案中，加入液氮存儲室，降低高溫燃燒產(chǎn)物的溫度；當設置連通射流區(qū)與液氮存儲室的液氮吸入孔時，液氮儲存室里的液氮會通過液氮吸入孔進入氮氣射流管內(nèi)，與壓縮氮氣混合，促使氮氣溫度更低；這樣，大量氮氣稀釋高溫燃燒產(chǎn)物濃度，起到阻斷化學反應的同時，液氮的加入更快的‘凍結’化學反應；提供稀釋和降溫相結合的方式，在低稀釋比下也能實現(xiàn)瞬間淬熄燃燒產(chǎn)物的目的。
【附圖說明】
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[0015]圖1是本發(fā)明實施例的結構1/4剖面示意圖；圖中，I代表氮氣射流管，2代表液氮存儲室，3代表稀釋混合腔。
[0016]圖2是壓縮氮氣射流管放大的全剖示意圖；圖中，4代表氮氣入口，5代表錐形漸縮區(qū)，6代表射流區(qū)，7代表射流區(qū)的緩沖段，8代表射流區(qū)的緩慢收縮段，9代表射流區(qū)的穩(wěn)壓段，10代表液氮吸入孔，11代表燃燒產(chǎn)物吸入孔，21代表位于氮氣射流管與稀釋混合腔連接處的外螺紋，23代表位于氮氣射流管與液氮存儲室連接處的外螺紋。
[0017]圖3為稀釋混合腔的混合腔剖示意圖；圖中，13代表預混室，14代表收縮室，15代表一級混合室，16代表擴散室，17代表二級混合室，18代表燃燒產(chǎn)物接入口，19代表燃燒產(chǎn)物入口，22位于稀釋混合腔預混室與外螺紋21配合的內(nèi)螺紋。
【具體實施方式】
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[0018]為詳細說明本發(fā)明的技術內(nèi)容、結構特征、所實現(xiàn)目的及效果，結合實施方式并配合附圖給予詳細說明。下面結合實施例對本發(fā)明做進一步的詳細說明。
[0019]實施例:
[0020]如圖1所示，用于快速淬熄燃燒產(chǎn)物的裝置，包括:氮氣射流管1、液氮存儲室2和稀釋混合腔3三部分；
[0021]所述的氮氣射流管沿氮氣流動方向包括:壓縮氮氣入口 4、錐形漸縮區(qū)5和射流區(qū)6 ;所述射流區(qū)包括:緩沖段7和一段收縮段8和氮氣出口穩(wěn)壓段9 ;緩沖段上有連通射流區(qū)與液氮存儲室的4個液氮吸入孔10，小孔直徑是此處緩沖段管徑的五分之一，此參數(shù)能夠更好的抽吸液氮蒸汽；穩(wěn)壓段上