预燃式高温高压定容燃烧弹测试系统设计研究

摘要

为了研究不同条件下的燃油喷雾燃烧特性，本文设计了预燃式高温高压定容燃烧弹及预混容器，并以此为核心研究开发出了包含进排气系统、供油系统、光学系统、点火系统、电控系统及上位机界面等六个子系统的预燃式高温高压定容燃烧弹测试系统。
　　该定容燃烧弹在设计过程中兼顾各类光学测试的需求，并从拆装更换的灵活性出发，由光学窗口模块、风扇及点火模块、喷油及进排气模块、加热模块及定容弹主体等组合而成，并使用ANSYS及ABAQUS工程软件对石英玻璃进行了应力分析，验证了其安全可靠性。
　　进排气系统的设计实现了预混容器及定容燃烧弹中乙烯、氧气及氮气的混合气配制，并通过其预燃烧达到预期的高温高压环境条件；供油系统采用高压共轨技术，并设计了同步带轮传输机构保证油路的循环；搭建的Z型高速纹影光路用以进行柴油喷雾特性的相关研究。
　　在对电控系统功能分析的基础上，完成了主芯片选型及软硬件设计。使用MC9S12XEP100依次实现了温度压力采集、配气电磁阀驱动、喷油器电磁阀驱动、VCV阀及点火驱动等，并基于LabWindows/CVI平台，设计了上位机操作界面。
　　使用该测试系统进行了保压实验、加热实验、预混气体燃烧实验、喷油触发实验、冷热态喷雾实验及喷雾燃烧实验，不仅验证了所研制系统各部分的良好稳定运行，还对柴油喷雾特性进行了相关研究。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 绪论

1.1 课题背景

1.2 柴油机喷雾特性

1.3 燃烧实验装置

1.4 燃油喷雾测试技术

1.5 高压共轨技术

1.6 本文研究目标及内容

第二章 定容弹及预混容器设计

2.1 定容弹设计

2.2 预混容器设计

2.3 本章小结

第三章 定容弹系统

3.1 系统综述

3.2 进排气系统

3.3 供油系统

3.4 光学系统

3.5 点火系统

3.6 电控系统及上位机界面设计

3.7 本章小结

第四章 电控系统设计

4.1 电控系统需求分析及芯片选型

4.2 最小系统

4.3 温度及压力采集设计

4.4 配气电磁阀驱动设计

4.5 喷油器电磁阀驱动设计

4.6 高压油泵VCV阀驱动设计

4.7 点火驱动电路

4.8 CAN通信模块

4.9 本章小结

第五章 上位机界面设计

5.1 界面设计软件

5.2 上位机界面设计

5.3 本章小结

第六章 实验及结果分析

6.1 保压实验

6.2 定容弹加热实验

6.3 预混气体燃烧实验

6.4 喷油触发实验

6.5 冷态喷雾实验

6.6 热态喷雾实验

6.7 喷雾燃烧实验

6.8 本章小结

第七章 结束语

7.1 主要工作与创新点

7.2 后续研究工作

参考文献

附录

致谢

攻读学位期间发表的学术论文目录