[发明专利]一种用于快压机的湍流控制方法

说明书

本发明涉及一种用于快压机的湍流控制方法，所采用的可控湍流生成装置固定于快压机缸体上，包括与缸体的进排气孔相连的切向进气道、与切向进气道的另一端相连的进气管路、电磁控制阀和控制模块，与燃烧室相切的切向进气道用以生成缸内的湍流运动，可在一套具有不同夹角且已标定好的切向进气道中选择；控制方法为：根据所要求的湍流形式，选定相应结构的切向进气道并安装好可控湍流生成装置，以生成不同以涡流运动为主或以滚流运动为主的不同形式的缸内湍流运动。

技术领域

本发明为一种用于快压机的可控湍流生成装置，涉及内燃机燃烧和流体领域，具体涉及用以研究燃料特性和新型燃烧方式特性的基础实验装置。

背景技术

汽车保有量的增加，为我国社会发展做出巨大贡献的同时，也消耗着大量的石油资源，排放出大量有害气体，从而对人们的生存环境产生较大危害。广大科研工作者针对上述问题提出了发展新型内燃机代用燃料和新型燃烧方式等解决途径，并发明研究了定容燃烧弹、快压机等基础实验装置。然而，现代内燃机燃烧过程及其优化研究面临很多基础科学问题和技术瓶颈，如发动机爆震等异常燃烧现象。因此，作为能够为内燃机新型代用燃料及新型燃烧方式提供理论研究和实验载体的快压机实验装置，有其研究的必要性。

内燃机缸内流场结构和湍流特性是控制内燃机燃烧过程的最重要因素之一，在内燃机整个循环中，其缸内流体始终进行着极其复杂而又强烈瞬变的湍流运动。内燃机缸内的湍流运动对缸内物理化学过程、可燃混合气的浓度、火焰传播速度和燃烧品质、缸内的传热及污染物的形成都具有直接的本质的影响。因此内燃机在不同湍流形式和不同湍流强度下的燃烧过程的研究，对内燃机燃烧系统开发与研究有着非常重要的意义。

快压机主要功能是模拟活塞式内燃机内部的压缩及着火过程，是一种理想的介于理论分析和实际应用之间的研究载体。因此，快压机在研究缸内湍流燃烧如爆震等问题有着重要意义。经查阅文献资料发现，未见有关对缸内存在湍流运动的燃烧特性进行开发与研究的快压机实验台架。因此，设计一种能控制湍流形式，且整体系统结构较简单的装置，对快压机的开发与研究是迫切需要的。

发明内容

本发明的目的是提供一种能控制湍流形式和强度的湍流控制方法,用以基于快压机对缸内存在湍流运动的燃烧特性进行开发与研究。技术方案如下：

一种用于快压机的湍流控制方法，所采用的可控湍流生成装置固定于快压机缸体上，包括与缸体的进排气孔相连的切向进气道、与切向进气道的另一端相连的进气管路、电磁控制阀和控制模块，与燃烧室相切的切向进气道用以生成缸内的湍流运动，可在一套具有不同夹角且已标定好的切向进气道中选择；所述控制模块包括PLC控制单元、上位机，上位机通过PLC控制单元控制电磁控制阀开度，从而控制管道内气体的进气速度，从而控制湍流强度；

湍流形式的控制方法为：设α是在垂直于气缸轴线的平面上，切向进气道轴线与进气孔轴线的夹角，其大小决定缸内涡流运动的强度，角α越大，则缸内涡流强度越大；β为在气缸轴线与进气孔轴线所在平面上，进气道切线方向与进气孔轴线方向的夹角，其大小决定着缸内滚流运动的强度，角β越大，则缸内滚流强度越大；根据所要求的湍流形式，选定相应结构的切向进气道并安装好可控湍流生成装置，以生成不同以涡流运动为主或以滚流运动为主的不同形式的缸内湍流运动。

优选地，电磁控制阀设置于进排气孔与切向进气道之间。为二位二通常闭型气体高压电磁阀。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明可实现在工作容积不变情况下引入内燃机缸内的湍流运动，缸内湍流运动的形成可使快压机实验平台的实验环境更加趋于实际情况，实验数据的准确性得到提高。

(2)本发明可在快压机燃烧室内生成不同形式的湍流运动，如汽油机中滚流主导的湍流运动或柴油机中涡流主导的湍流运动。通过更换不同角度的切向进气管路以及调节进气速度，可实现缸内湍流形式和湍流强度的调节。

附图说明