可再現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)后噴策略下碳煙演變特性的模擬系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種可再現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)后噴策略下碳煙演變特性的模擬系統(tǒng)，包括碳煙發(fā)生器、電缸控制器、電腦控制系統(tǒng)和固定在位移臺(tái)上的麥肯納擴(kuò)散燃燒器及布置在麥肯納擴(kuò)散燃燒器上方的自鎖鑷子；麥肯納擴(kuò)散燃燒器的中心鋼管通過(guò)管路連接至氣體燃料源，其外圍的多個(gè)金屬燒結(jié)板的進(jìn)氣孔隙均連接至與氮?dú)鈿馄亢脱鯕鈿馄肯噙B的進(jìn)氣總管路；盤管連接至一恒溫水箱；與自鎖鑷子相連的直列電缸與電缸控制器通過(guò)馬達(dá)和編程數(shù)據(jù)線實(shí)現(xiàn)連接，在活塞的推動(dòng)下，炭黑容器內(nèi)的模型炭黑經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)的鋼刷帶入到氣體通道。本發(fā)明可方便簡(jiǎn)化研究發(fā)動(dòng)機(jī)后噴策略下所生成碳煙的形成和轉(zhuǎn)化機(jī)理，為防治大氣環(huán)境污染提供了科學(xué)的依據(jù)。
【專利說(shuō)明】
可再現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)后噴策略下碳煙演變特性的模擬系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種發(fā)動(dòng)機(jī)模擬系統(tǒng)，尤其涉及一種可再現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)后噴策略下碳煙演變特性的模擬系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]如今，碳煙顆粒的排放已經(jīng)成為了世界性的問(wèn)題，碳煙排放不僅污染環(huán)境，而且對(duì)人類健康存在極大的危害。碳煙排放主要來(lái)源于化石燃料燃燒，而目前發(fā)動(dòng)機(jī)又主要以化石燃料燃燒為主，所以開(kāi)發(fā)相關(guān)技術(shù)降低發(fā)動(dòng)機(jī)的碳煙排放勢(shì)在必行。
[0003]后噴策略作為一種降低發(fā)動(dòng)機(jī)碳煙排放行之有效的方法，其詳細(xì)機(jī)理還不為廣大研究人員所熟知，研究后噴降低碳煙排放的機(jī)理，有利于進(jìn)一步完善碳煙的生成機(jī)理，并有利于進(jìn)一步開(kāi)發(fā)降低發(fā)動(dòng)機(jī)碳煙排放的相關(guān)技術(shù)。但是由于發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒工況十分復(fù)雜，無(wú)法研究單一變量對(duì)其影響，因此有必要開(kāi)發(fā)一套可再現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)后策略下碳煙演變特性的模擬系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)，為了開(kāi)展后噴策略降低碳煙排放的機(jī)理性研究，本發(fā)明提供一種可再現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)后噴策略下碳煙演變特性的模擬系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用碳煙發(fā)生器和麥肯納擴(kuò)散燃燒器模擬發(fā)動(dòng)機(jī)后噴策略，可以研究主噴和后噴的相互作用對(duì)于碳煙生成和氧化過(guò)程影響。該系統(tǒng)可滿足上述要求，
[0005]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出一種可再現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)后噴策略下碳煙演變特性的模擬系統(tǒng)，包括麥肯納擴(kuò)散燃燒器，位移臺(tái)，恒溫水箱，碳煙發(fā)生器，直列電缸，電缸控制器，自鎖鑷子和電腦控制系統(tǒng);所述麥肯納擴(kuò)散燃燒器包括圓柱形主體，所述圓柱形主體內(nèi)設(shè)有盤管，所述圓柱形主體的同軸位置設(shè)有中心鋼管，環(huán)繞著所述中心鋼管布置有具有多個(gè)進(jìn)氣孔隙的金屬燒結(jié)板，所述圓柱形主體的外徑為60mm，所述圓柱形主體的內(nèi)徑為3.8mm，所述中心鋼管的壁厚為0.6mm，所述中心鋼管與所述圓柱形主體之間為過(guò)盈配合;所述中心鋼管通過(guò)管路連接至氣體燃料源;所述金屬燒結(jié)板的多個(gè)進(jìn)氣孔隙均連接至一進(jìn)氣總管路，所述進(jìn)氣總管路的另一端通過(guò)并聯(lián)的管路連接至氮?dú)鈿馄亢脱鯕鈿馄?各連接管路上均設(shè)有流量計(jì);所述盤管連接至所述恒溫水箱;所述麥肯納擴(kuò)散燃燒器固定在所述位移臺(tái)上，所述位移臺(tái)由兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)控制，實(shí)現(xiàn)麥肯納擴(kuò)散燃燒器水平和豎直方向的移動(dòng)；所述自鎖鑷子布置在所述麥肯納擴(kuò)散燃燒器的上方;所述自鎖鑷子與所述直列電缸活塞桿相連，所述直列電缸與所述電缸控制器通過(guò)馬達(dá)和編程數(shù)據(jù)線實(shí)現(xiàn)連接，所述自鎖鑷子配合有取樣微柵;所述流量計(jì)、位移臺(tái)和電缸控制器均與所述電腦控制系統(tǒng)相連，所述電腦控制系統(tǒng)用于控制進(jìn)入所述麥肯納擴(kuò)散燃燒器的不同氣體的流量和取樣微柵在火焰中停留的時(shí)間以及燃燒火焰的位置;所述電缸控制器接受電腦控制系統(tǒng)的指令控制所述直列電缸帶動(dòng)自鎖鑷子實(shí)現(xiàn)重復(fù)取樣;所述進(jìn)氣總管路上設(shè)有一旁路，所述旁路上連接有，位于所述碳煙發(fā)生器的進(jìn)氣口一端、旁路與進(jìn)氣總管路的連接處設(shè)有三通閥門；所述碳煙發(fā)生器包括控制系統(tǒng)、殼體和炭黑容器，所述殼體內(nèi)放置有鋼刷，所述殼體的實(shí)體部分設(shè)有一貫通的氣體通道，所述氣體通道的中間段與所述殼體連通;所述殼體與所述炭黑容器相連，所述炭黑容器內(nèi)設(shè)有活塞;所述氣體通道的兩端口分別連接至所述旁路，所述鋼刷及所述活塞各自連接有與所述控制系統(tǒng)相連的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，在所述活塞的推動(dòng)下，所述炭黑容器內(nèi)的模型炭黑經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)的鋼刷帶入到氣體通道;所述殼體與所述炭黑容器之間、所述活塞與所述炭黑容器之間及所述氣體通道的兩端口與所述旁路之間均為密封連接。
[0006]利用上述可再現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)后噴策略下碳煙演變特性的模擬系統(tǒng)進(jìn)行模擬的過(guò)程中，所述炭黑容器內(nèi)模型炭黑的平均粒徑為28nm，并包括以下步驟:
[0007]步驟一、設(shè)定工況，至少包括設(shè)定:各流量計(jì)的流速，氣源的壓力，燃料氣體的種類，取樣微柵在火焰中的取樣高度，恒溫水箱的溫度，碳煙發(fā)生器的發(fā)塵量;通過(guò)調(diào)節(jié)所述位移臺(tái)的位置使麥肯納擴(kuò)散燃燒器火焰中心的水平投影與取樣點(diǎn)的水平投影重合；
[0008]步驟二、控制三通，將旁路中斷；
[0009]步驟三、打開(kāi)氮?dú)鈿馄?、氧氣氣瓶和燃料氣瓶，點(diǎn)燃燃燒氣體;待燃燒氣體穩(wěn)定后，驅(qū)動(dòng)直列電缸控制自鎖鑷子快速至火焰中心然后快速退離火焰中心，完成一次碳煙顆粒取樣過(guò)程，每次取樣過(guò)程的時(shí)間為1ms?20ms;每完成一次碳煙顆粒取樣過(guò)程后，調(diào)整位移臺(tái)的高度實(shí)現(xiàn)在不同火焰高度取樣，獲得一組碳煙顆粒；
[0010]步驟四、控制三通，將旁路導(dǎo)通，重復(fù)步驟三;最終獲得兩組碳煙顆粒，其中，將旁路中斷情形下獲得的碳煙顆粒記為碳煙顆粒A，將旁路導(dǎo)通情形下獲得的碳煙顆粒記為碳煙顆粒B;
[0011]步驟五、對(duì)模型炭黑、碳煙顆粒A和碳煙顆粒B分別進(jìn)行場(chǎng)發(fā)射電子顯微鏡照射；
[0012]將模型炭黑與碳煙顆粒B的納觀結(jié)構(gòu)及形貌特性進(jìn)行比對(duì)，從而模擬得出發(fā)動(dòng)機(jī)后噴策略對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)主噴生成的碳煙顆粒的影響；
[0013]分別將在同一火焰高度下取得的碳煙顆粒A與碳煙顆粒B的納觀結(jié)構(gòu)及形貌特性進(jìn)行比對(duì)，從而模擬得出發(fā)動(dòng)機(jī)主噴策略對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)后噴生成的碳煙顆粒的影響。
[0014]本發(fā)明模擬方法中，所述燃料氣體的種類是烷烴、烯烴或炔烴類可燃?xì)怏w。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明可以滿足以下要求:
[0016](I)可以簡(jiǎn)化模擬發(fā)動(dòng)機(jī)后噴策略；
[0017](2)能夠?qū)Σ煌瑫r(shí)刻，不同火焰位置的碳煙進(jìn)行快速重復(fù)取樣；
[0018](3)最優(yōu)取樣時(shí)間僅為15ms，能夠真實(shí)保持碳煙樣品在火焰中的理化特性；
[0019](4)碳煙發(fā)生器的控制系統(tǒng)可以對(duì)模型炭黑的濃度進(jìn)行實(shí)時(shí)控制；
[0020](5)可以實(shí)現(xiàn)后噴碳煙與主噴碳煙的對(duì)比分析。
[0021]本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)后噴策略下碳煙演變特性的模擬研究，同時(shí)可以對(duì)火焰中不同軸線位置、不同時(shí)刻的碳煙顆粒進(jìn)行快速重復(fù)取樣，被捕獲的碳煙顆粒能真實(shí)反映其在火焰中的物理和化學(xué)特性，從而真實(shí)地還原碳煙顆粒在生成歷程中的演變特性，為后噴策略降低發(fā)動(dòng)機(jī)碳煙排放的控制理論的發(fā)展提供理論基礎(chǔ)，該研究為大氣環(huán)境污染的防治提供了科學(xué)的依據(jù)。
【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1是本發(fā)明可再現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)后噴策略下碳煙演變特性的模擬系統(tǒng)的示意框圖；
[0023]圖2是本發(fā)明中碳煙發(fā)生器的結(jié)構(gòu)示意框圖；
[0024]圖3是本發(fā)明中碳煙發(fā)生器的剖面構(gòu)成圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)描述，所描述的具體實(shí)施例僅對(duì)本發(fā)明進(jìn)行解釋說(shuō)明，并不用以限制本發(fā)明。
[0026]如圖1所示，本發(fā)明提出的一種可再現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)后噴策略下碳煙演變特性的模擬系統(tǒng)，包括麥肯納擴(kuò)散燃燒器，位移臺(tái)，恒溫水箱，碳煙發(fā)生器，直列電缸，電缸控制器，自鎖鑷子和電腦控制系統(tǒng)。
[0027]所述麥肯納擴(kuò)散燃燒器包括圓柱形主體，所述圓柱形主體內(nèi)設(shè)有盤管，所述圓柱形主體的同軸位置設(shè)有有中心鋼管，環(huán)繞著所述中心鋼管布置有具有金屬燒結(jié)板多個(gè)進(jìn)氣孔隙的金屬燒結(jié)板，所述圓柱形主體的外徑為60mm，所述圓柱形主體的內(nèi)徑為3.8mm，所述中心鋼管的壁厚為0.6_，所述中心鋼管與所述圓柱形主體之間為過(guò)盈配合;所述中心鋼管通過(guò)管路連接至氣體燃料源;金屬燒結(jié)板的多個(gè)進(jìn)氣孔隙均連接至一進(jìn)氣總管路，所述進(jìn)氣總管路的另一端通過(guò)并聯(lián)的管路連接至氮?dú)鈿馄亢脱鯕鈿馄?各連接管路上均設(shè)有流量計(jì);所述盤管連接至所述恒溫水箱。
[0028]所述麥肯納擴(kuò)散燃燒器固定在所述位移臺(tái)上，所述位移臺(tái)由兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)控制，實(shí)現(xiàn)麥肯納擴(kuò)散燃燒器水平和豎直方向的移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)火焰位置的精確控制。
[0029]所述自鎖鑷子布置在所述麥肯納擴(kuò)散燃燒器的上方;所述自鎖鑷子與所述直列電缸活塞桿相連，所述直列電缸與所述電缸控制器通過(guò)馬達(dá)和編程數(shù)據(jù)線實(shí)現(xiàn)連接，所述自鎖鑷子配合有取樣微柵，基于熱泳原理取樣微柵在火焰中停留的極短時(shí)間內(nèi)能夠有效的捕獲到碳煙顆粒，由于取樣時(shí)間極短，因此可以認(rèn)為被捕獲的碳煙顆粒能夠真實(shí)地反應(yīng)在火焰中納觀結(jié)特性，本發(fā)明中，所述自鎖鑷子的夾持端(即鑷子尖)部分的材質(zhì)為陶瓷，手柄部分的材質(zhì)為304不銹鋼。
[0030]所述流量計(jì)、電缸控制器和位移臺(tái)均與所述電腦控制系統(tǒng)相連，所述電腦控制系統(tǒng)用于控制進(jìn)入所述麥肯納擴(kuò)散燃燒器的燃料氣體、氮?dú)?、氧氣的流量和取樣微柵在火焰中停留的時(shí)間以及燃燒火焰的位置。
[0031 ]所述電缸控制器接受電腦控制系統(tǒng)的指令控制所述直列電缸帶動(dòng)自鎖鑷子實(shí)現(xiàn)重復(fù)取樣，該取樣過(guò)程實(shí)現(xiàn)數(shù)字化控制，快速精準(zhǔn)。
[0032]所述進(jìn)氣總管路上設(shè)有一旁路，所述旁路上連接有碳煙發(fā)生器，位于所述碳煙發(fā)生器的進(jìn)氣口一端、旁路與進(jìn)氣總管路的連接處設(shè)有三通閥門。
[0033]如圖2和圖3所示，所述碳煙發(fā)生器包括控制系統(tǒng)、殼體I和炭黑容器5，所述殼體I內(nèi)放置有鋼刷3，所述殼體I的實(shí)體部分設(shè)有一貫通的氣體通道，所述氣體通道的中間段與所述殼體I連通;所述殼體I與所述炭黑容器5相連，所述炭黑容器5內(nèi)設(shè)有活塞6;所述氣體通道的兩端口 8和2分別連接至所述旁路，所述鋼刷3及所述活塞6各自連接至所述控制系統(tǒng)相連的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，不銹鋼挺柱在電機(jī)2的驅(qū)動(dòng)在帶動(dòng)活塞6移動(dòng)，在所述活塞6的推動(dòng)下(SP按照?qǐng)D中箭頭7所示方向)，所述炭黑容器5內(nèi)的模型炭黑4經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)的鋼刷3帶入到氣體通道，氣體通道的一端為壓縮氣體的進(jìn)口 8，另一端為碳煙排出口 2，氣體通道內(nèi)的高壓氣體有效避免模型炭黑的團(tuán)聚，均勻地將模型炭黑供給到麥肯納燃燒器中，所述殼體I與所述炭黑容器5之間、所述活塞6與所述炭黑容器5之間及所述氣體通道的兩端口(氣體通道的一端為壓縮氣體的進(jìn)口 8，另一端為碳煙排出口 2)與所述旁路之間均為密封連接。
[0034]下面以一實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明利用上述可再現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)后噴策略下碳煙演變特性的模擬系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)過(guò)程。
[0035]本實(shí)施例中，所述炭黑容器5內(nèi)模型炭黑的平均粒徑為28nm;選擇乙烯作為燃料氣體，其工況條件包括:
[0036]本發(fā)明中乙烯流量計(jì)、氧氣流量計(jì)、氮?dú)饬髁坑?jì)的流速分別為0.48L/min、7.8L/min和26.7L/min。乙烯、氧氣和氮?dú)獾臍庠磯毫Χ紴?.3MPa，取樣微柵在火焰中的取樣高度調(diào)整為8_，恒溫水箱的溫度設(shè)為22°C，碳煙發(fā)生器的炭黑活塞的供給速度為3mm/h，供給鋼刷的旋轉(zhuǎn)速度為600r/min;通過(guò)調(diào)節(jié)所述位移臺(tái)的位置使麥肯納擴(kuò)散燃燒器火焰中心的水平投影與取樣點(diǎn)的水平投影重合；
[0037]接下來(lái)控制三通，將旁路中斷；
[0038]打開(kāi)氮?dú)鈿馄?、氧氣氣瓶和乙烯氣體氣瓶，點(diǎn)燃燃燒氣體;待燃燒氣體穩(wěn)定后，驅(qū)動(dòng)直列電缸控制自鎖鑷子快速至火焰中心然后快速退離火焰中心，完成一次碳煙顆粒取樣過(guò)程，最優(yōu)的取樣過(guò)程的時(shí)間為15ms;每完成一次碳煙顆粒取樣過(guò)程后，調(diào)整位移臺(tái)的高度依次實(shí)現(xiàn)在15_、25_、35_、45_和55_處火焰高度取樣，獲得一組碳煙顆粒；
[0039]接下來(lái)控制三通，將旁路導(dǎo)通，然后按照上述的相同方法依次完成在火焰高度8mm、15mm、25mm、35mm、45mm和55mm處的取樣，獲得另一組碳煙顆粒，其中，將旁路中斷情形下獲得的碳煙顆粒記為碳煙顆粒A，將旁路導(dǎo)通情形下獲得的碳煙顆粒記為碳煙顆粒B;
[0040]對(duì)模型炭黑、碳煙顆粒A和碳煙顆粒B分別進(jìn)行場(chǎng)發(fā)射電子顯微鏡照射；
[0041]將模型炭黑與碳煙顆粒B的納觀結(jié)構(gòu)及形貌特性進(jìn)行比對(duì)，從而模擬得出發(fā)動(dòng)機(jī)后噴策略對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)主噴生成的碳煙顆粒的影響；
[0042]分別將在同一火焰高度下取得的碳煙顆粒A與碳煙顆粒B的納觀結(jié)構(gòu)及形貌特性進(jìn)行比對(duì)，從而模擬得出發(fā)動(dòng)機(jī)主噴策略對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)后噴生成的碳煙顆粒的影響。
[0043]本發(fā)明可再現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)后噴策略下碳煙演變特性的模擬系統(tǒng)，具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0044](I)能夠利用碳煙發(fā)生器和麥肯納擴(kuò)散燃燒器有機(jī)結(jié)合可以實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)后噴策略的模擬；
[0045](2)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)火焰中不同位置，不同時(shí)刻的碳煙顆粒進(jìn)行快速重復(fù)取樣，達(dá)到研究碳煙演變特性的目的；
[0046](3)碳煙發(fā)生器可以產(chǎn)生不同濃度的模型炭黑；
[0047](4)可以近似對(duì)后噴與主噴碳煙的相互影響進(jìn)行研究。
[0048]綜上，本發(fā)明利用實(shí)驗(yàn)室火焰模擬研究發(fā)動(dòng)機(jī)后噴策略降低碳煙排放的機(jī)理，極大地簡(jiǎn)化了發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)復(fù)雜的燃燒環(huán)境;能夠?qū)鹧嬷胁煌恢?、不同時(shí)刻的碳煙顆粒進(jìn)行快速重復(fù)取樣，因此被捕獲的碳煙顆粒能反映其在火焰中的物理和化學(xué)特性，從而真實(shí)地還原碳煙顆粒在生成和氧化歷程中的特性;本發(fā)明可以將模擬的主噴碳煙和后噴碳煙進(jìn)行對(duì)比研究，為發(fā)動(dòng)機(jī)后噴策略降低碳煙排放提供理論基礎(chǔ)。本發(fā)明可再現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)后噴策略下碳煙演變特性的模擬系統(tǒng)，可方便簡(jiǎn)化研究發(fā)動(dòng)機(jī)后噴策略下所生成碳煙的形成和轉(zhuǎn)化機(jī)理，為防治大氣環(huán)境污染提供了科學(xué)的依據(jù)。
[0049]盡管上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的【具體實(shí)施方式】，上述的【具體實(shí)施方式】?jī)H僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨的情況下，還可以做出很多變形，這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種可再現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)后噴策略下碳煙演變特性的模擬系統(tǒng)，其特征在于:包括麥肯納擴(kuò)散燃燒器，位移臺(tái)，恒溫水箱，碳煙發(fā)生器，直列電缸，電缸控制器，自鎖鑷子和電腦控制系統(tǒng)； 所述麥肯納擴(kuò)散燃燒器包括圓柱形主體，所述圓柱形主體內(nèi)設(shè)有盤管，所述圓柱形主體的同軸位置設(shè)有中心鋼管，環(huán)繞著所述中心鋼管布置有具有多個(gè)進(jìn)氣孔隙的金屬燒結(jié)板，所述圓柱形主體的外徑為60mm，所述圓柱形主體的內(nèi)徑為3.8mm，所述中心鋼管的壁厚為0.6_，所述中心鋼管與所述圓柱形主體之間為過(guò)盈配合;所述中心鋼管通過(guò)管路連接至氣體燃料源;所述金屬燒結(jié)板的多個(gè)進(jìn)氣孔隙均連接至一進(jìn)氣總管路，所述進(jìn)氣總管路的另一端通過(guò)并聯(lián)的管路連接至氮?dú)鈿馄亢脱鯕鈿馄?各連接管路上均設(shè)有流量計(jì);所述盤管連接至所述恒溫水箱； 所述麥肯納擴(kuò)散燃燒器固定在所述位移臺(tái)上，所述位移臺(tái)由兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)控制，實(shí)現(xiàn)麥肯納擴(kuò)散燃燒器水平和豎直方向的移動(dòng)； 所述自鎖鑷子布置在所述麥肯納擴(kuò)散燃燒器的上方;所述自鎖鑷子與所述直列電缸活塞桿相連，所述直列電缸與所述電缸控制器通過(guò)馬達(dá)和編程數(shù)據(jù)線實(shí)現(xiàn)連接，所述自鎖鑷子配合有取樣微柵； 所述流量計(jì)、位移臺(tái)和電缸控制器均與所述電腦控制系統(tǒng)相連，所述電腦控制系統(tǒng)用于控制進(jìn)入所述麥肯納擴(kuò)散燃燒器的不同氣體的流量和取樣微柵在火焰中停留的時(shí)間以及燃燒火焰的位置； 所述電缸控制器接受電腦控制系統(tǒng)的指令控制所述直列電缸帶動(dòng)自鎖鑷子實(shí)現(xiàn)重復(fù)取樣； 所述進(jìn)氣總管路上設(shè)有一旁路，所述旁路上連接有，位于所述碳煙發(fā)生器的進(jìn)氣口 一端、旁路與進(jìn)氣總管路的連接處設(shè)有三通閥門； 所述碳煙發(fā)生器包括控制系統(tǒng)、殼體和炭黑容器，所述殼體內(nèi)放置有鋼刷，所述殼體的實(shí)體部分設(shè)有一貫通的氣體通道，所述氣體通道的中間段與所述殼體連通;所述殼體與所述炭黑容器相連，所述炭黑容器內(nèi)設(shè)有活塞;所述氣體通道的兩端口分別連接至所述旁路，所述鋼刷及所述活塞各自連接有與所述控制系統(tǒng)相連的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，在所述活塞的推動(dòng)下，所述炭黑容器內(nèi)的模型炭黑經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)的鋼刷帶入到氣體通道;所述殼體與所述炭黑容器之間、所述活塞與所述炭黑容器之間及所述氣體通道的兩端口與所述旁路之間均為密封連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述可再現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)后噴策略下碳煙演變特性的模擬系統(tǒng)，其特征在于:所述自鎖鑷子的夾持端部分的材質(zhì)為陶瓷，手柄部分的材質(zhì)為304不銹鋼。3.—種可再現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)后噴策略下碳煙演變特性的模擬方法，其特征在于，利用如權(quán)利要求I或2所述可再現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)后噴策略下碳煙演變特性的模擬系統(tǒng)，其中，所述炭黑容器內(nèi)模型炭黑的平均粒徑為28nm;并包括以下步驟: 步驟一、設(shè)定工況，至少包括設(shè)定:各流量計(jì)的流速，氣源的壓力，燃料氣體的種類，取樣微柵在火焰中的取樣高度，恒溫水箱的溫度，碳煙發(fā)生器的發(fā)塵量;通過(guò)調(diào)節(jié)所述位移臺(tái)的位置使麥肯納擴(kuò)散燃燒器火焰中心的水平投影與取樣點(diǎn)的水平投影重合； 步驟二、控制三通，將旁路中斷； 步驟三、打開(kāi)氮?dú)鈿馄?、氧氣氣瓶和燃料氣瓶，點(diǎn)燃燃燒氣體;待燃燒氣體穩(wěn)定后，驅(qū)動(dòng)直列電缸控制自鎖鑷子快速至火焰中心然后快速退離火焰中心，完成一次碳煙顆粒取樣過(guò)程，每次取樣過(guò)程的時(shí)間為1ms?20ms;每完成一次碳煙顆粒取樣過(guò)程后，調(diào)整位移臺(tái)的高度實(shí)現(xiàn)在不同火焰高度取樣，獲得一組碳煙顆粒； 步驟四、控制三通，將旁路導(dǎo)通，重復(fù)步驟三;最終獲得兩組碳煙顆粒，其中，將旁路中斷情形下獲得的碳煙顆粒記為碳煙顆粒A，將旁路導(dǎo)通情形下獲得的碳煙顆粒記為碳煙顆粒B; 步驟五、對(duì)模型炭黑、碳煙顆粒A和碳煙顆粒B分別進(jìn)行場(chǎng)發(fā)射電子顯微鏡照射； 將模型炭黑與碳煙顆粒B的納觀結(jié)構(gòu)及形貌特性進(jìn)行比對(duì)，從而模擬得出發(fā)動(dòng)機(jī)后噴策略對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)主噴生成的碳煙顆粒的影響； 分別將在同一火焰高度下取得的碳煙顆粒A與碳煙顆粒B的納觀結(jié)構(gòu)及形貌特性進(jìn)行比對(duì)，從而模擬得出發(fā)動(dòng)機(jī)主噴策略對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)后噴生成的碳煙顆粒的影響。4.根據(jù)要求要求3所述可再現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)后噴策略下碳煙演變特性的模擬方法，其特征在于:所述燃料氣體的種類是烷烴、烯烴或炔烴類可燃?xì)怏w。
【文檔編號(hào)】G01M15/02GK106092588SQ201610651045
【公開(kāi)日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年8月9日 公開(kāi)號(hào)201610651045.4, CN 106092588 A, CN 106092588A, CN 201610651045, CN-A-106092588, CN106092588 A, CN106092588A, CN201610651045, CN201610651045.4
【發(fā)明人】宋崇林, 劉野, 呂剛, 李娜
【申請(qǐng)人】天津大學(xué)