采用燃烧模拟装置对内燃机燃烧过程和代用燃料进行研究,可以解决在内燃机上很难进行的全边界条件下的模拟和控制问题。本文设计并研究了一种新型的内燃机燃烧模拟装置——多功能燃烧弹,它的特点为:可以改变各种热力参数(包括过量空气系数、压力以及温度等)、喷油参数、点火参数等;可以进行多种燃料的燃烧试验;可以进行预混合均质压燃(HCCI)、预混合点燃、喷射压燃和定容燃烧四种方式的燃烧试验;可以通过数据采集及控制系统对燃烧过程中燃烧压力和光谱进行数据采集。本文参考快速压缩机和定容燃烧弹的功能和工作原理,提出了多功能燃烧弹的设计要求。为了满足多功能燃烧弹的设计要求,设计并加工了其燃料空气混合系统、加热系统、驱动系统、燃烧系统、喷油系统和点火系统。开发了多功能燃烧弹的数据采集及控制系统。应用NI公司的PCI-6220采集卡,在LabVIEW环境下编制了静态数据采集及控制程序,实现对混合气的温度、压力测量及驱动系统中活塞运动、喷油时刻、点火时刻的控制;应用CS-7008高速数据动态分析仪和device V2.6软件搭建了动态数据采集记录系统,使燃烧过程采样时间间隔达到微秒级,实现了同步燃烧压力和活塞位移数据的同步采集。在完成多功能燃烧弹组装后,对多功能燃烧弹的各系统进行了调试,使个系统的功能和技术指标达到了设计要求。为了对各系统的功能和所开发的数据采集及控制系统进行验证,进行了乙醇的HCCI燃烧试验,通过测量和计算得到了燃烧始点、燃烧持续期、燃烧温度和燃烧放热率,与由化学动力学软件CHEMKIN模拟乙醇HCCI燃烧得出的结果进行对比,验证了所开发的多功能燃烧弹的可靠性。