本發明屬于替代燃料噴霧與燃燒，涉及燃料噴射角度可調高溫高壓定容燃燒彈及其燃料噴射角度調節方法。

背景技術：

1、燃料的燃燒以及化學反應動力學研究是開發雙燃料發動機的基礎，而定容燃燒彈是開展這些研究的重要裝置。傳統的高溫高壓定容燃燒彈僅在容彈腔體頂部安裝有一個高壓共軌燃料噴射器，利用容彈腔體中空部分形成的一個圓柱形空腔模擬內燃機燃燒室高溫高壓的環境，并且容彈腔體側面通常留有前、后、左和右四個圓柱形視窗，從而可以對單一燃料(如柴油、汽油)的噴霧和燃燒特性進行研究。針對柴油、汽油的替代燃料開發和研制的雙燃料雙噴射定容燃燒彈，雖能實現雙燃料雙噴射的燃料混合和燃燒，但在兩個燃料噴射器的燃料噴射角度固定（且不能調節）的情況下，是無法開展雙燃料多角度噴射研究的（如cn116481819a)。

2、對于雙燃料雙噴射燃料供給模式下的絕大部分替代燃料是有進行不同角度噴射的深入研究的需要的，例如通過研究提出更好的發揮兩種燃料各自優勢的動態協同燃燒方式，以提高燃燒效率和替代率（一般在一次實驗進程中不會輕易改變噴射角度，角度調節在實驗前準備階段進行，此時容彈腔體內溫度壓力正常；但往往一次實驗是無法確定較為理想的噴射角度的）。為此cn113586301a中提出了一種雙燃料噴射裝置，其具備兩個相對設置并可沿著帶有刻度的半圓軌道擺動的噴嘴夾持固定單元，且噴嘴夾持固定單元以及半圓軌道整體可以上下移動，由此實現對兩個噴嘴適配單元的角度和相對位置的調節；但該雙燃料噴射裝置主要適用于開放實驗環境，其噴嘴夾持固定單元依賴于開放空間進行角度調節，并不適合在封閉環境的實驗體系中安裝應用，無法提供類似容彈的高溫高壓環境（容彈腔體內在實驗開始時注入空氣等環境氣體，從而導致壓力升高，并且容彈腔體內部可加熱以便在高溫下使噴入的燃料燃燒），也就無法滿足在封閉環境中進行多角度噴射實驗的需求；而且其噴嘴夾持固定單元通過六角螺母以及連接件進行固定和調節，雖然可以在一定范圍內調節噴嘴適配單元的噴射角度，但并不能直接適配在用于模擬內燃機高壓燃燒室的定容燃燒彈上安裝及密封的條件。

3、另外，cn208418714u中提出了一種可變噴射角度噴嘴，但由于受到角度調節方式的限制，僅是用在工業爐中，并未進行在封閉環境中的燃料供給應用。而cn111527267a中提出了一種球關節，其通過改造保持元件與第二聯接部件空腔之間環狀密封部件的安裝結構（具體為利用第一環形臺肩與嵌入部件形成環形槽），避免了機加工碎屑對密封效果的影響，但該球關節用于低壓流體輸送，角度調節范圍有限，并且調節中方向不能精確控制。

技術實現思路

1、本發明的目的在于提供一種可調節噴射角度的雙燃料定容燃燒彈及其噴射角度調節方法，實現既保證在高壓（及高溫）條件下容彈的密封性，又能在較大范圍內靈活的調節雙燃料的噴射角度。

2、為實現上述目的，本發明采用了以下技術方案：

3、一種可調節噴射角度的雙燃料定容燃燒彈，包括容彈腔體、容彈上蓋板和噴射角度調節裝置，所述噴射角度調節裝置包括設置于容彈腔體頂部與容彈上蓋板之間預留的球臺狀空腔中的用于通過自身轉動調節與之相固定的噴射器在容彈腔體頂部內的燃料噴射角度的襯套。

4、優選的，所述容彈腔體頂部上對稱設置有兩個半球形下凹安裝槽，且這兩個下凹安裝槽貫穿容彈腔體頂部（即所述下凹安裝槽為近半球形）；所述容彈上蓋板底部上（具體為一凸臺上）對稱設置有兩個半球形上凹安裝槽，且這兩個上凹安裝槽貫穿容彈上蓋板（即所述上凹安裝槽為近半球形）；所述上凹安裝槽、下凹安裝槽的內壁周向上均設置有密封圈槽，各襯套（具體為兩個襯套）與其外側對應的上凹安裝槽、下凹安裝槽均接觸，且上凹安裝槽和下凹安裝槽上的相應密封圈槽內設置有密封圈（即上凹安裝槽與下凹安裝槽在容彈腔體頂部與容彈上蓋板之間形成所述球臺狀空腔以安裝襯套且經多道密封圈進行密封）。

5、優選的，所述容彈上蓋板通過螺栓固定在容彈腔體頂部上，所述兩個半球形下凹安裝槽設置在容彈腔體頂部一用于與上述凸臺進行嵌合定位的槽型結構（簡稱定位槽）的底部上。

6、優選的，所述容彈上蓋板上設置有用于限制襯套轉動方向以及在轉動方向上的轉動角度的限位塊。

7、優選的，所述噴射角度調節裝置還包括端蓋壓盤、密封橡膠塞以及與襯套同步轉動的角度指針，密封橡膠塞與端蓋壓盤緊密接觸，密封橡膠塞與襯套之間留有用于供冷卻液循環流動的空間，噴射器貫穿密封橡膠塞以及用于供冷卻液循環流動的空間并通過端蓋壓盤頂緊在襯套上。

8、優選的，所述角度指針通過與噴射器相緊固的卡扣設置于該噴射器上，即各噴射器（具體為兩個噴射器）通過卡扣與對應角度指針相連。

9、優選的，所述容彈上蓋板上設置有兩個呈共線排列（即呈“一”字型排列）的角度標尺，各角度標尺上設置有弧形槽和用于指示襯套轉動角度（即對應襯套上所固定的噴射器的燃料噴射角度）的刻度，各角度指針穿入對應角度標尺上的弧形槽。

10、優選的，所述角度標尺上設置的刻度在75～40度之間，即每個噴射器的燃料噴射角度在15～50度之間調節。

11、優選的，所述端蓋壓盤通過螺栓固定在襯套的內腔上，端蓋壓盤上設置有用于定位噴射器的卡槽。

12、優選的，所述端蓋壓盤上通過密封橡膠塞設置有冷卻液進入管和冷卻液流出管，冷卻液進入管以及冷卻液流出管的一端位于所述用于供冷卻液循環流動的空間內，冷卻液進入管以及冷卻液流出管的另一端貫穿密封橡膠塞并向著遠離所述用于供冷卻液循環流動的空間的方向延伸。

13、優選的，所述冷卻液進入管以及冷卻液流出管位于所述用于供冷卻液循環流動的空間內的部分存在長度差。

14、優選的，所述密封橡膠塞包括塞體以及用于與端蓋壓盤接觸配合的密封蓋，該密封蓋與塞體的一端相連，密封蓋以及塞體上設置有供噴射器、冷卻液進入管和冷卻液流出管貫穿的過孔，塞體與噴射器接觸的壁面在周向上設置有多道間隔排布的密封圈，塞體與襯套的內腔接觸的壁面在周向上設置有多道間隔排布的密封圈。

15、一種雙燃料定容燃燒彈的燃料噴射角度調節方法，包括以下步驟：

16、將兩個噴射器分別通過上述噴射角度調節裝置對稱安裝于容彈腔體頂部內，通過噴射角度調節裝置的襯套的轉動調節與之（指襯套）相固定的噴射器的燃料噴射角度，其中燃料噴射角度在15～50度之間調節以靈活改變兩個噴射器的噴霧碰撞角度。

17、優選的，所述兩個噴射器的噴霧碰撞角度在30～100度之間靈活改變。

18、優選的，所述兩個噴射器的燃料噴射角度均調節至20～35度。

19、優選的，所述噴霧碰撞的交點始終位于容彈腔體上部的觀察視窗的視野范圍內。

20、優選的，所述燃料噴射角度通過連接于噴射器上的角度指針并借助角度標尺指示出來。

21、本發明的有益效果體現在：

22、本發明利用預留在容彈腔體頂部與容彈上蓋板之間的球臺狀空腔安裝噴射角度調節裝置，可以在較大范圍內改變與該噴射角度調節裝置的襯套相固定的噴射器的燃料噴射角度，從而滿足在利用容彈實現液/液、液/氣燃料噴霧和燃燒過程中開展燃料多角度噴射實驗的需要。

23、進一步的，本發明中的襯套與噴射器同步轉動，可以通過觸碰操作噴射器來調節其燃料噴射角度（即調節時無需獨立操作襯套），提高調節的靈活性。

24、進一步的，本發明中上凹安裝槽與下凹安裝槽上的多道密封圈，雖然在高壓環境中增加了一定的摩擦力（這有效避免了容彈腔體內燃料、氣體的泄漏），但得益于襯套外部的上下球面設計，能夠均勻分布壓力，摩擦力不會過大到阻礙襯套的轉動，確保即使在高壓條件下，噴射器仍能靈活轉動以調節燃料噴射角度。

25、進一步的，本發明中的密封橡膠塞在與噴射器接觸的內側壁面上增設了多道密封圈，有效解決了冷卻液在實驗中發生泄漏的問題。

26、進一步的，本發明中的冷卻液循環一方面保證了容彈的工作穩定性（例如噴射器在噴射燃料中得到有效冷卻），另一方面降低了實驗中燃料燃燒所引起的局部（例如襯套）熱膨脹變化，避免了過大的摩擦阻礙，確保了在內部高溫高壓環境及密封條件下仍能靈活調節燃料噴射角度（例如調節至下一實驗預定燃料噴射角度），從而提高實驗效率。

27、進一步的，本發明在雙噴射模式下，通過選擇20～35度的燃料噴射角度，可以使兩個噴射器在容彈腔體的中心區域較好的形成噴霧碰撞的交點（20～35度的角度范圍內可以有效保證噴射器的噴霧既不會過度分散，也不會過于集中，達到較為理想的噴霧碰撞效果），確保燃料的均勻分布和充分燃燒，不僅便于觀測，而且提高了實驗結果的準確性和可靠性；如果燃料噴射角度過大，噴霧偏向容彈腔體的邊緣，造成燃燒不完全或局部過熱，而燃料噴射角度如果過小，則會導致噴霧覆蓋范圍不足，影響燃料及其與氣體的混合均勻性。