[发明专利]一种可实现纹影法拍摄的光学快速压缩机燃烧缸

说明书

本发明公开了一种可实现纹影法拍摄的光学快速压缩机燃烧缸，燃烧缸主体前后端面之间贯穿燃烧室腔体，燃烧室腔体前后端分别设置视窗定位腔，燃烧缸主体左端面设置缸压传感器安装孔和排气孔，上表面设置有火花塞安装孔和进气孔，右端面设置燃烧缸定位腔，燃烧缸定位腔和燃烧室腔体之间由左至右依次设置长方形通道、锥形过渡段和压缩段；燃烧室腔体前后两端分别设置石英玻璃，石英玻璃均通过玻璃挡板进行固定；两个石英玻璃间留有燃烧室，燃烧室与缸压传感器安装孔、排气孔、长方形通道、火花塞安装孔相连通，长方形通道与进气孔相连通。本发明主要通过改变燃烧室轴线的方向，使其与活塞运动方向垂直，以满足纹影法光路布置的要求。

技术领域

本发明属于快速压缩机实验平台设计领域，涉及一种应用于光学快速压缩机实验平台的燃烧缸，更具体的说，是涉及一种可实现纹影法拍摄的光学快速压缩机燃烧缸。

背景技术

发动机作为人类活动最重要的动力机械之一，在大量消耗能源的同时，还造成了严重的环境污染。为了进一步改善内燃机的动力性、经济性以及排放性，发动机小型强化成为一种主流的技术手段。但是，发动机爆震成为限制发动机进一步强化的瓶颈。爆震会导致汽油机热效率下降，并伴随着缸内压力的强烈波动，严重时甚至会对发动机造成不可逆的损坏。因此对发动机爆震机理进行深入的研究，寻求抑制爆震的手段，亟待进行。

相关研究表明，爆震是由于火花塞点火之后，火焰峰面未传播到整个燃烧室之前，燃烧室末端气体自燃造成的，并且缸内火焰传播与冲击波的相互作用，对末端气体自燃从而形成爆震有着巨大的影响。因此研究火焰与冲击波的相互作用对揭示爆震形成的机理有着重要的意义。

快速压缩机是一种模拟内燃机单次压缩燃烧的实验装置，其边界条件易于控制，且压缩时间极短，可实现近似绝热燃烧过程，因此在中低温化学反应动力学以及内燃机燃烧的基础研究中被广泛应用。为了利用快速压缩机实现对火焰与冲击波相互作用的可视化研究，需要使用纹影法对缸内的燃烧过程进行拍摄，但现有的快速压缩机平台，其光学视窗多布置于燃烧缸顶部与活塞运动方向垂直的平面内，主要用来实现直接拍摄，而难以适应纹影法的光路布置。因此，设计可实现纹影法拍摄的燃烧缸对快速压缩机中的燃烧研究具有重要的促进作用。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供了一种可实现纹影法拍摄的光学快速压缩机燃烧缸，主要通过改变传统燃烧缸中燃烧室轴线的方向，使其与活塞运动方向垂直，以满足纹影法光路布置的要求，并且燃烧缸的光学视窗与燃烧室具有相同尺寸，以实现燃烧室内流场的全可视化拍摄，此外，通过多个结构设计，以提高光学窗口安装的可靠性及总体结构的紧凑型。综合以上特点，本发明可以为采用纹影法观测火焰与冲击波相互作用提供良好的实验条件。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

本发明可实现纹影法拍摄的光学快速压缩机燃烧缸，包括燃烧缸主体，所述燃烧缸主体前后端面之间贯穿设置有燃烧室腔体，所述燃烧室腔体的前后端分别设置有视窗定位腔，所述燃烧缸主体左端面设置有缸压传感器安装孔和排气孔，所述燃烧缸主体右端面与压缩缸固定连接，所述燃烧缸主体右端面设置有燃烧缸定位腔，所述燃烧缸定位腔和燃烧室腔体之间由左至右依次设置有同轴线且相互连通的长方形通道、锥形过渡段和压缩段，所述燃烧缸主体上表面设置有火花塞安装孔和进气孔；

所述燃烧室腔体前后两端分别设置有石英玻璃，每个石英玻璃均通过与燃烧缸主体连接的玻璃挡板进行固定；两个石英玻璃之间留有燃烧室，所述燃烧室分别与缸压传感器安装孔、排气孔、长方形通道、火花塞安装孔相连通，所述长方形通道与进气孔相连通；

其中，燃烧室腔体直径、压缩活塞直径、压缩段直径、压缩缸内径均相同；所述燃烧室腔体、视窗定位腔、压缩段和燃烧缸定位腔均设置为圆柱形，所述燃烧室腔体轴向长度小于径向直径，所述火花塞安装孔的轴线与燃烧缸定位腔的轴线相互垂直，所述燃烧室腔体和燃烧缸定位腔的轴线相互垂直；所述玻璃挡板中部设置有圆柱形视窗孔，视窗孔直径与燃烧室腔体直径相同。