一種模擬發(fā)動機(jī)缸內(nèi)顆粒運(yùn)動的裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種模擬發(fā)動機(jī)缸內(nèi)顆粒運(yùn)動的裝置，屬于發(fā)動機(jī)試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]柴油機(jī)排放的顆粒物是霧霾造成的主要原因之一，排放顆粒物是在發(fā)動機(jī)氣缸內(nèi)部產(chǎn)生的，汽車排放標(biāo)準(zhǔn)得到了越來越嚴(yán)格的實(shí)施，標(biāo)準(zhǔn)除了對排放的質(zhì)量進(jìn)行限制外，還要對顆粒排放物的顆粒數(shù)進(jìn)行計(jì)算，為了滿足更為嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，有必要對發(fā)動機(jī)缸內(nèi)顆粒的生長及運(yùn)動路徑進(jìn)行研宄，從顆粒物的形成機(jī)理上進(jìn)行研宄。
[0003]顆粒的粒徑在納米數(shù)量級上，對于靜止的顆?？梢圆捎秒娮语@微鏡、掃描式顯微鏡等有效手段進(jìn)行分析研宄。在現(xiàn)階段的研宄中，很難對處于運(yùn)動狀態(tài)的顆粒進(jìn)行觀察研宄，對運(yùn)動顆粒的研宄一直是業(yè)界的一個(gè)難題。
[0004]根據(jù)相似理論，可以通過模擬試驗(yàn)裝置，通過宏觀模擬試驗(yàn)來反應(yīng)微觀顆粒的運(yùn)動狀態(tài)，為使模擬試驗(yàn)?zāi)Ｐ捅憩F(xiàn)出微觀顆粒的主要現(xiàn)象和特性，必須使模型和原型保持力學(xué)相似關(guān)系，就是模型與原型在對應(yīng)點(diǎn)上的對應(yīng)物理量都具有一定的比例關(guān)系，其中力學(xué)相似關(guān)系包括幾何相似、運(yùn)動相似和動力相似。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供了一種研宄發(fā)動機(jī)缸內(nèi)顆粒生長和運(yùn)動路徑的裝置。本裝置可以根據(jù)發(fā)動機(jī)不同轉(zhuǎn)速，調(diào)整模擬氣缸內(nèi)的氣流運(yùn)動強(qiáng)度；本裝置可以分段研宄不同工作行程(進(jìn)氣行程、壓縮行程、做功行程、排氣行程)的缸內(nèi)顆粒運(yùn)動狀態(tài)的過程中；本方法應(yīng)用相似性理論，選取制作合適的粒徑、表面粘度、脆度和質(zhì)量的宏觀顆粒，通過輕質(zhì)顆粒的運(yùn)動軌跡反應(yīng)顆粒在發(fā)動機(jī)氣缸內(nèi)的運(yùn)動狀態(tài)，同時(shí)通過具有一定粘度的顆粒的碰撞、凝結(jié)、破碎、反彈反應(yīng)發(fā)動機(jī)不同工作行程的微觀顆粒間的運(yùn)動狀態(tài)。
[0006]本發(fā)明是采用下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0007]一種模擬發(fā)動機(jī)缸內(nèi)顆粒運(yùn)動的裝置，包括模擬氣缸、上蓋板、可調(diào)速電機(jī)、軸向渦流葉片、濾網(wǎng)、顆粒投放管道、模擬活塞、模擬活塞調(diào)整桿、高度調(diào)整螺母；
[0008]模擬汽缸上端通過螺栓與上蓋板固定，可調(diào)速電機(jī)通過螺栓固定在上蓋板的幾何中心，可調(diào)速電機(jī)通過聯(lián)接軸帶動模擬汽缸內(nèi)部的軸向禍流葉片旋轉(zhuǎn)，軸向禍流葉片的下部安裝有一張濾網(wǎng)，濾網(wǎng)下面位于模擬氣缸的一側(cè)設(shè)有顆粒投放管道，顆粒投放管道沿模擬氣缸徑向深入一定距離；模擬活塞位于模擬汽缸內(nèi)部，同其下面的模擬活塞調(diào)整桿相連，模擬活塞調(diào)整桿依次穿過支架上端面、壓板和高度調(diào)整螺母，所述高度調(diào)整螺母和壓板相配合，調(diào)節(jié)模擬活塞調(diào)整桿上下位置，進(jìn)而調(diào)節(jié)模擬活塞的位置；該裝置還設(shè)有圖像采集系統(tǒng)，實(shí)時(shí)采集到缸內(nèi)顆粒不同角度的畫面。
[0009]進(jìn)一步，所述圖像采集系統(tǒng)包括頂部CCD高速攝影相機(jī)、側(cè)面CCD高速攝影相機(jī)、圖像采集器、調(diào)節(jié)支架，頂部CCD高速攝影相機(jī)布置在濾網(wǎng)中心，側(cè)面CCD高速攝影相機(jī)安裝在調(diào)節(jié)支架上端，調(diào)節(jié)支架下端固定在支架的上端面一側(cè)，頂部CCD高速攝影相機(jī)、側(cè)面CCD高速攝影相機(jī)均與圖像采集器相連。
[0010]進(jìn)一步，所述模擬汽缸下端通過螺栓固定在支架的上端面，支架放置在實(shí)驗(yàn)臺上。[0011 ] 進(jìn)一步，所述模擬氣缸為透明材料的缸體結(jié)構(gòu)。
[0012]進(jìn)一步，所述模擬氣缸為聚甲基丙烯酸甲酯缸體。
[0013]本發(fā)明的有益效果為:
[0014]I)本發(fā)明用于實(shí)現(xiàn)模擬發(fā)動機(jī)不同行程缸內(nèi)顆粒的氣流運(yùn)動狀態(tài)以及汽缸內(nèi)顆粒之間的運(yùn)動關(guān)系。可調(diào)速電機(jī)通過聯(lián)接軸帶動軸向渦流葉片旋轉(zhuǎn)，在透明的模擬氣缸內(nèi)產(chǎn)生一定強(qiáng)度的渦流，在軸向渦流葉片的下部，所設(shè)置的濾網(wǎng)，便于阻止氣缸內(nèi)的顆粒向上運(yùn)動，阻止顆粒卷入高速旋轉(zhuǎn)的軸向渦流葉片中，通過手動調(diào)整高度調(diào)整螺母，使模擬活塞處于不同的高度，模擬活塞在不同位置缸內(nèi)顆粒的運(yùn)動狀況。根據(jù)發(fā)動機(jī)不同工作行程顆粒的物理特性，選取制作不同粒徑、表面粘度、脆度和質(zhì)量的顆粒，模擬發(fā)動機(jī)不同工作行程的單個(gè)顆粒與顆粒之間的運(yùn)動狀態(tài)。
[0015]2)模擬活塞與模擬活塞調(diào)整桿相連，通過旋轉(zhuǎn)高度調(diào)整螺母，配合壓板的使用，控制模擬活塞調(diào)整桿上下位置，進(jìn)而調(diào)節(jié)模擬活塞的位置，模擬活塞在某一位置時(shí)，發(fā)動機(jī)缸內(nèi)顆粒運(yùn)動狀況，根據(jù)發(fā)動機(jī)每個(gè)行程氣缸在氣缸內(nèi)位置的變化，調(diào)整模擬活塞的位置的漸變，可模擬某個(gè)行程缸內(nèi)顆粒的運(yùn)動狀況。
[0016]3)頂部CCD高速攝影相機(jī)安裝在濾網(wǎng)中心，從軸向拍攝模擬氣缸的顆粒運(yùn)動情況，側(cè)面CCD高速攝影相機(jī)安裝在調(diào)節(jié)支架上，可根據(jù)活塞位置選擇最佳高度，透過透明的模擬氣缸，從側(cè)面拍攝氣缸內(nèi)顆粒的運(yùn)動情況，拍攝的圖片傳入圖像采集器進(jìn)行處理，圖像采集系統(tǒng)可以高速拍攝缸內(nèi)顆粒運(yùn)動情況，記錄顆粒運(yùn)動路徑。
[0017]總之，本發(fā)明可以近似模擬發(fā)動機(jī)不同工作行程的微觀顆粒間的運(yùn)動狀態(tài)與運(yùn)動關(guān)系，提供了一種在研宄發(fā)動機(jī)不同工作行程的缸內(nèi)顆粒運(yùn)動狀態(tài)的試驗(yàn)裝置與試驗(yàn)方法，能夠有效地揭示顆粒的成核、生長的過程，為顆粒減排的研宄提供新途徑。
【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2是本發(fā)明的模擬活塞位置調(diào)整機(jī)構(gòu)示意圖。
[0020]圖中各標(biāo)號為:1、聯(lián)接軸，2、顆粒投放管道，3、模擬氣缸，4、模擬活塞，5、模擬活塞調(diào)整桿，6、高度調(diào)整螺母，7、壓板，8、可調(diào)速電機(jī)，9、上蓋板，10、軸向渦流葉片，11、濾網(wǎng)，12-1、頂部CXD高速攝影相機(jī)，12-2、側(cè)面CXD高速攝影相機(jī)，12-3,圖像采集器，12_4、調(diào)節(jié)支架，13、支架，14、實(shí)驗(yàn)臺。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】做進(jìn)一步說明。
[0022]如圖1和圖2所示，一種模擬發(fā)動機(jī)缸內(nèi)顆粒運(yùn)動的裝置及方法，它包括軸向渦流葉片10、可調(diào)速電機(jī)8、濾網(wǎng)11、模擬活塞4、模擬活塞調(diào)整桿5、高度調(diào)整螺母6和圖像采集系統(tǒng)，其中圖像采集系統(tǒng)包括頂部CCD高速攝影相機(jī)12-1、側(cè)面CCD高速攝影相機(jī)12-2、圖像采集器12-3和調(diào)節(jié)支架12-4。模擬氣缸3下端通過螺栓固定在支架13上，上端通過螺栓與上蓋板9聯(lián)接，可調(diào)速電機(jī)8固定在圓形上蓋板9中間，可調(diào)速電機(jī)8通過聯(lián)接軸I帶動軸向渦流葉片10旋轉(zhuǎn)，在透明的模擬氣缸3內(nèi)產(chǎn)生一定強(qiáng)度的渦流，在軸向渦流葉片10的下部，安裝有一張濾網(wǎng)11 (比所選試驗(yàn)的顆粒略小)，阻止氣缸內(nèi)的顆粒向上運(yùn)動，阻止顆粒卷入高速旋轉(zhuǎn)的軸向渦流葉片10中，顆粒投放管道2設(shè)在濾網(wǎng)下部并沿模擬氣缸3徑向深入一定距離，側(cè)面CXD高速攝影相機(jī)12-2安裝在調(diào)節(jié)支架12-4上，側(cè)面CXD高速攝影相機(jī)12-2的高度可根據(jù)實(shí)際自行調(diào)整，頂部CCD高速攝影相機(jī)12-1布置