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实际发动机中燃料蒸发、扩散以及燃烧、传热等过程很复杂，各影响因素相互耦合在一起，加之伴随有循环之间的变动，要想获得真实准确的实验过程参数或者控制每循环之间的燃烧条件不变非常困难，实验结果的可比性不强。另外，因进排气门的限制，安装观测仪器也比较困难。快速压缩机作为模拟实际发动机燃烧的实验装置具有工作过程相似且可以方便准确的控制燃烧室的热力参数，因而为研究内燃机的压缩和着火燃烧过程提供了一个理想的实验手段，在内燃机燃烧研究中的诸多领域，都具有重要的应用价值。
本文在广泛文献调研的基础上，针对现有快速压缩机的技术不足，研究、分析并设计了一种新型的以冲击气缸作为驱动力源的快速压缩机实验装置。该装置利用冲击气缸的高速运动特性，实现对燃烧室气体的快速压缩，并通过采用不同的着火方式和测量技术实现对均质混合气着火、燃烧过程的微观研究，从而获得对各种不同运行条件下发动机着火、燃烧机理的科学认识。
本报告首先分析、总结了国内外已有快速压缩机的设计原理，通过对快速压缩机驱动系统的运动仿真，选择了冲击气缸作为驱动方式，并利用实验对驱动系统的设计参数进行优化。在此基础上，详细介绍了自制快速压缩机的结构设计与控制系统。包括主燃烧系统，驱动、缓冲与制动系统，混合气供给系统以及加热和保温系统。快速压缩机控制系统设计包括加热系统控制、驱动系统的控制以及主燃烧系统的数据采集系统设计。装置设计完成后，通过实验对影响快速压缩机运动压缩特性的因素进行了系统研究，获得了快速压缩机在不同工况下的运动压缩规律，并对原有设计进行了优化。接着利用快速压缩机初步开展了正庚烷稀薄均质燃烧的实验研究，建立了在快速压缩机上实施燃烧实验的实验流程以及处理燃烧实验数据的一般方法。并通过分析不同当量比条件下正庚烷的着火与燃烧，获得了正庚烷稀薄均质燃烧的客观规律。报告最后对全文工作进行了总结，并给出了下一步的工作展望。