一種火焰傳播速度在線測量儀的製作方法

2023-10-05 20:32:04 2

一種火焰傳播速度在線測量儀的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種火焰傳播速度在線測量儀，其中，待測的定容燃燒彈內設有點火電極正極、點火電極負極、左測量電極和右測量電極；其中，點火電極正極和點火電極負極分別設置在定容燃燒彈的上下壁面，左測量電極和右測量電極分別設置在定容燃燒彈的左右壁面；點火電極負極、左測量電極和右測量電極的外端接地並與測量電路的一端連接，點火電極正極的外端與保護電路的負極相連，保護電路的正極與直流電源的正極相連，直流電源的負極與測量電路的另一端連接。本實用新型結構簡單、價格低廉、體積小、測定迅速、響應快、準確率高，可實現高溫高壓下連續檢測，可推廣用於發動機、鍋爐等燃燒室內的碳氫類火焰傳播速度測量。
【專利說明】一種火焰傳播速度在線測量儀

【技術領域】
[0001] 本實用新型屬於定容燃燒彈工作過程燃燒參數測量領域，具體涉及一種火焰傳播 速度在線測量儀。

【背景技術】
[0002] 近年來汽車保有量的急劇增長使我國面臨嚴峻的能源短缺問題，此外排放法規也 日益嚴格，尋找清潔高效的發動機替代燃料並對它們的燃燒特性進行研究成為我國汽車工 業研究者非常關注的課題。層流火焰傳播速度是評價燃料燃燒特性的重要指標之一，它可 以在理論上預測氣缸內燃燒過程的好壞及燃燒排放物的生成，具有重要的理論和工程應用 價值。目前測量火焰傳播速度的方法都是利用高速攝影技術，基於球形火焰擴散理論，通過 記錄定容燃燒彈中球形膨脹火焰的半徑變化而得到。這種"光學法"對實驗設備要求高，計 算工作量也相當大，並且很難直接應用到燃燒的在線檢測；當替代燃料種類繁多時這種方 法工作量巨大。 實用新型內容
[0003] 本實用新型的目的在於針對現有技術的不足，提供了一種火焰傳播速度在線測量 儀。
[0004] 為達到上述目的，本實用新型採用如下的技術方案予以實現：
[0005] -種火焰傳播速度在線測量儀，待測的定容燃燒彈內設有點火電極正極、點火電 極負極、左測量電極和右測量電極；其中，點火電極正極和點火電極負極分別設置在定容燃 燒彈的上下壁面，左測量電極和右測量電極分別設置在定容燃燒彈的左右壁面；點火電極 負極、左測量電極和右測量電極的外端接地並與測量電路的一端連接，點火電極正極的外 端與保護電路的負極相連，保護電路的正極與直流電源的正極相連，直流電源的負極與測 量電路的另一端連接。
[0006] 本實用新型進一步的改進在於：點火電極正極與點火電極負極之間的間隙在 0. 7mm~ 1. 5mm 之間。
[0007] 本實用新型進一步的改進在於：點火電極正極與點火電極負極均為電火花點火電 極。
[0008] 本實用新型進一步的改進在於：左測量電極和右測量電極均為柱狀電極。
[0009] 本實用新型進一步的改進在於：左測量電極和右測量電極分別水平安裝在定容燃 燒彈的左右壁面，外端分別接地，內端距離定容燃燒彈的中心距離分別記為U、L 2，其中，U 大於 5mm, L2 小於 45mm,且 15臟〈1^-1^〈25111111〇
[0010] 本實用新型進一步的改進在於：保護電路為高壓矽堆，其中，點火電極正極與高壓 矽堆的負極相連接，高壓矽堆的正極與直流電源的正極相連接，直流電源的負極與測量電 路相連接。
[0011] 本實用新型進一步的改進在於：直流電源為電池或蓄電池，其額定工作電壓為 100 ?500V。
[0012] 本實用新型進一步的改進在於：測量電路由並聯的電阻和電容組成，其中，電阻和 電容並聯後的一端與點火電極負極、左測量電極和右測量電極的外端相連，電阻和電容並 聯後的另一端與直流電源的負極相連。
[0013] 本實用新型進一步的改進在於：還包括控制電極點火的裝置，其包括點火控制器、 初級線圈和次級線圈；其中，點火控制器與初級線圈相連，點火線圈次級的正極與點火電 極正極的外端和保護電路的負極相連接，點火線圈次級的負極與點火電極負極的外端相連 接。
[0014] 與現有技術相比，本實用新型用於定容燃燒彈中，利用安裝在定容燃燒彈中的一 對測量電極，運用離子電流法，通過離子電流信號特徵值檢測火焰接觸測量電極的時刻，最 後應用簡單的公式計算出火焰傳播速度。通過上述方式實現火焰傳播速度的無附加設備測 量，發展一種使用可靠、成本低廉、測定迅速、響應時間快和連續檢測的在線測量傳感器，為 研究燃料燃燒特性提供一種新型的測量系統。
[0015] 當待測的定容燃燒彈工作時，在點火電極上加一適當的直流電壓，使電極兩端產 生一定的電勢差，當燃氣燃燒時，燃氣與氧氣發生作用，生成CH0+、c 3h3+、c2h2+、ch3+、ch 3o+、 CH3H3+、N0+、eT等大量離子和電子，這些燃氣離子和電子通過容彈內電極在測量迴路中產生 離子電流。容彈點火成功後，火焰穩定傳播，火焰前鋒面接觸到左右測量電極的時刻（分別 記為ti、t 2)，離子電流都會出現的一個明顯的上升信號。因為火焰傳播速度基本不變，所以 可以根據離子電流特徵值測量出火焰在這段時間的平均傳播速度h

【權利要求】
1. 一種火焰傳播速度在線測量儀，其特徵在於：待測的定容燃燒彈（1)內設有點火電 極正極⑵、點火電極負極⑶、左測量電極⑷和右測量電極（5);其中，點火電極正極（2) 和點火電極負極（3)分別設置在定容燃燒彈（1)的上下壁面，左測量電極（4)和右測量電 極（5)分別設置在定容燃燒彈（1)的左右壁面；點火電極負極（3)、左測量電極（4)和右測 量電極（5)的外端接地並與測量電路（8)的一端連接，點火電極正極（2)的外端與保護電 路（6)的負極相連，保護電路（6)的正極與直流電源（7)的正極相連，直流電源（7)的負極 與測量電路（8)的另一端連接。
2. 根據權利要求1所述的一種火焰傳播速度在線測量儀，其特徵在於：點火電極正極 (2)與點火電極負極（3)之間的間隙在0.7mm-l. 5mm之間。
3. 根據權利要求1或2所述的一種火焰傳播速度在線測量儀，其特徵在於：點火電極 正極⑵與點火電極負極⑶均為電火花點火電極。
4. 根據權利要求1所述的一種火焰傳播速度在線測量儀，其特徵在於：左測量電極（4) 和右測量電極（5)均為柱狀電極。
5. 根據權利要求1或4所述的一種火焰傳播速度在線測量儀，其特徵在於：左測量 電極（4)和右測量電極（5)分別水平安裝在定容燃燒彈（1)的左右壁面，外端分別接地， 內端距離定容燃燒彈（1)的中心距離分別記為Q、L2，其中，U大於5mm，L2小於45mm，且 15臟〈1^-1^〈 2 5mm 〇
6. 根據權利要求1所述的一種火焰傳播速度在線測量儀，其特徵在於：保護電路（6) 為高壓矽堆（D)，其中，點火電極正極（2)與高壓矽堆（D)的負極相連接，高壓矽堆（D)的正 極與直流電源（7)的正極相連接，直流電源（7)的負極與測量電路（8)相連接。
7. 根據權利要求1所述的一種火焰傳播速度在線測量儀，其特徵在於：直流電源（7) 為電池或蓄電池，其額定工作電壓為100?500V。
8. 根據權利要求1所述的一種火焰傳播速度在線測量儀，其特徵在於：測量電路（8) 由並聯的電阻（R1)和電容（C)組成，其中，電阻（R1)和電容（C)並聯後的一端與點火電極 負極（3)、左測量電極⑷和右測量電極（5)的外端相連，電阻（R1)和電容（C)並聯後的另 一端與直流電源（7)的負極相連。
9. 根據權利要求1所述的一種火焰傳播速度在線測量儀，其特徵在於：還包括控制電 極點火的裝置，其包括點火控制器（9)、初級線圈（R2)和次級線圈（R3);其中，點火控制器 (9)與初級線圈（R2)相連，點火線圈次級（R3)的正極與點火電極正極⑵的外端和保護電 路（6)的負極相連接，點火線圈次級（R3)的負極與點火電極負極（3)的外端相連接。
【文檔編號】G01N27/62GK204188564SQ201420639933
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年10月29日 優先權日:2014年10月29日
【發明者】高忠權, 李春豔, 劉兵, 吳筱敏, 黃佐華 申請人:西安交通大學