CN103234759A - 一种自由活塞内燃发电动力系统内燃机模块专用试验台 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种自由活塞内燃发电动力系统内燃机模块专用试验台，属于能源动力领域。具体包括传动机构、测功装置和测试系统。工作过程包括起动状态、空载测试状态、带负载测试状态。起动状态下，同步电力测功机工作在电动机模式。空载测试状态下，同步电力测功机不施加负载力矩。带负载测试状态下，同步电力测功机施加一定负载力矩。本发明能为实现自由活塞内燃发电动力系统内燃机模块的单独解耦研究提供相应的试验测试手段，有利于促进内燃机模块工作机理的研究，进行空载测试试验便于实现内燃机模块的连续稳定运转，并研究其在空载状态下的工作规律；进行带负载测试试验可以测试内燃机模块在带负载状态下的工作规律。

Description

一种自由活塞内燃发电动力系统内燃机模块专用试验台
技术领域
本发明涉及一种自由活塞内燃发电动力系统内燃机模块专用试验台，属于能源动力领域。
背景技术
自由活塞内燃发电动力系统是近年来兴起的一种新型动力装置，其整个系统包含内燃机与直线电机两大模块。内燃机模块与直线电机模块之间一般通过连杆直接相连，前者通过热能转化而来的机械能能够在直线电机中直接转化为电能并向外输出。得益于其较短的动力传送链，其机械损失比传统机型更低。因而在总体效率上，自由活塞式内燃发电动力系统有更高的提升空间，应对能源问题，它也有更大的潜力。
由于自由活塞内燃发电动力系统耦合了内燃机与直线电机两个高技术装置，两者之间的工作规律相互影响。为了进行自由活塞内燃发电动力系统的研究工作，一种研究方法是将内燃机模块与直线电机模块分离解耦，对其各自单独展开研究。针对内燃机模块，它是一种自由活塞往复式内燃机，压缩比、行程长度等参数均处于时刻变化中，异于传统曲柄连杆往复式内燃机。所以需要一种专门装置用于测试试验工作。
发明内容
本发明的目的是为了解决自由活塞内燃发电动力系统的内燃机模块测试问题，提出一种自由活塞内燃发电动力系统内燃机模块专用试验台。
本发明的目的是通过下述技术方案实现的。
一种自由活塞内燃发电动力系统内燃机模块专用试验台，主要包括传动机构、测功装置和测试系统。
所述传动系统包括齿条连杆，齿轮及其传动轴。
所述测功装置为同步电力测功机。
所述测试系统包括活塞位移传感器、缸内压力传感器、进气压力传感器、进气温度传感器、进气流量传感器和用于数据采集、处理的计算机。
其连接关系为：将两个被测的自由活塞内燃发电动力系统内燃机模块的活塞组件之间通过齿条连杆进行刚性连接，分别位于齿条连杆的两端；齿轮位于两个被测内燃机模块的活塞组件之间，与齿条连杆相互啮合连接，齿轮与传动轴保持刚性连接。传动轴与同步电力测功机刚性连接。活塞位移传感器安装于齿条连杆上，选定任意一个被测内燃机模块，将缸内压力传感器安装于该选定内燃机模块上，进气压力传感器、进气温度传感器、进气流量传感器分别安装于该选定内燃机模块的进气道上。各传感器分别通过电缆与计算机连接。
若需要同时测试两个被测内燃机模块，则将另一个被测内燃机模块按同样的连接关系连接活塞位移传感器、缸内压力传感器、进气压力传感器、进气温度传感器、进气流量传感器和用于数据采集、处理的计算机。
本发明的自由活塞内燃发电动力系统内燃机模块专用试验台，其工作过程包括起动状态、空载测试状态、带负载测试状态。起动状态下，同步电力测功机工作在电动机模式。空载测试状态下，同步电力测功机不施加负载力矩。带负载测试状态下，同步电力测功机施加一定负载力矩。具体工作过程如下：
起动状态：同步电力测功机此时为电动机模式，旋转倒拖传动轴并驱动齿条连杆运动。齿条连杆推动内燃机模块活塞组件压缩缸内气体。到合适位置后，内燃机模块的气缸内燃料燃烧工作。同时，同步电力测功机转为测功机工作模式。
空载测试状态：同步电力测功机此时为测功机工作模式，但不施加负载力矩。此时两个被测内燃机模块在齿条连杆连接作用下，双侧连续工作。在工作过程中，测试系统的各个传感器按其作用进行运作，采集系统各处的物理量，并将信号传送到计算机中，进行数据分析处理。
带负载测试状态：同步电力测功机此时为测功机工作模式，施加一定负载力矩。此时内燃机模块在齿条连杆连接作用下，双侧连续工作。在工作过程中，测试系统的各个传感器按其作用进行运作，采集系统各处的物理量，并将信号传送到计算机中，进行数据分析处理。
有益效果
本发明的一种自由活塞内燃发电动力系统内燃机模块专用试验台，可以为实现自由活塞内燃发电动力系统内燃机模块的单独解耦研究提供相应的试验测试手段，有利于促进内燃机模块工作机理的研究，进行空载测试试验便于实现内燃机模块的连续稳定运转，并研究其在空载状态下的工作规律；进行带负载测试试验可以测试内燃机模块在带负载状态下的工作规律。
系统各部分均采用成熟技术，便于实现。而且可靠性高，技术风险小，经济成本低廉。
附图说明
图1是实施例的连接结构示意图；
图2是本发明的自由活塞内燃发电动力系统内燃机模块专用试验台的连接结构示意图。
标号说明：
1—第一内燃机模块，2—齿轮，3—齿条连杆，4—第二内燃机模块，5—传动轴，6—同步电力测功机，7—活塞位移传感器，8—计算机，9—进气道，10—进气压力传感器，11—进气温度传感器，12—进气流量传感器，13—缸内压力传感器。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
本发明的一种自由活塞内燃发电动力系统内燃机模块专用试验台，主要包括传动机构、测功装置、测试系统。传动系统包括齿条连杆3，齿轮2及其传动轴5。测功装置为同步电力测功机6。测试系统包括活塞位移传感器7、缸内压力传感器13、进气压力传感器10、进气温度传感器11、进气流量传感器12及用于数据采集、处理的计算机8。
被测的自由活塞内燃发电动力系统内燃机模块为第一内燃机模块1和第二内燃机模块4。
其具体连接关系为：两个内燃机模块1和4的活塞组件之间通过齿条连杆3进行刚性连接，齿条连杆3与齿轮2相互啮合连接，齿轮2与传动轴5保持刚性连接。传动轴5与同步电力测功机6刚性连接。活塞位移传感器7安装于齿条连杆3上。选择内燃机模块4，在其上安装缸内压力传感器13，进气压力传感器10、进气温度传感器11、进气流量传感器12分别安装于内燃机模块4的进气道9上。各传感器通过电缆分别与计算机8进行连接。
详细工作过程如下：
起动状态。同步电力测功机6此时为电动机模式，旋转倒拖传动轴6并驱动齿条连杆3运动。齿条连杆3推动内燃机模块4活塞组件压缩缸内气体。运动一定距离，使得内燃机模块4的气缸内燃料燃烧工作。同时，同步电力测功机6转为测功机工作模式。
空载测试状态。同步电力测功机6此时为测功机工作模式，但不施加负载力矩。此时两个内燃机模块4和1在齿条连杆3连接作用下，双侧连续轮流燃烧工作。在工作过程中，测试系统的位移传感器7采集齿条连杆3的位移信号；进气压力传感器10采集进气道内压力变化信号；进气温度传感器11采集进气道内温度变化信号；进气流量传感器12采集进气道内气体流量信号；缸内压力传感器13采集内燃机模块4的气缸内压力变化信号；最终，各传感器把信号传送到计算机8中，进行数据分析处理。
带负载测试状态。同步电力测功机6此时为测功机工作模式，施加一定负载力矩。此时两个内燃机模块4和1在齿条连杆3连接作用下，双侧连续轮流燃烧工作。在工作过程中，测试系统的位移传感器7采集齿条连杆3的位移信号；进气压力传感器10采集进气道内压力变化信号；进气温度传感器11采集进气道内温度变化信号；进气流量传感器12采集进气道内气体流量信号；缸内压力传感器13采集内燃机模块4的气缸内压力变化信号；最终，各传感器把信号传送到计算机8中，进行数据分析处理。

Claims (4)

1.一种自由活塞内燃发电动力系统内燃机模块专用试验台，其特征在于：包括传动机构、测功装置和测试系统； 
所述传动系统包括齿条连杆，齿轮及其传动轴； 
所述测功装置为同步电力测功机； 
所述测试系统包括活塞位移传感器、缸内压力传感器、进气压力传感器、进气温度传感器、进气流量传感器和用于数据采集、处理的计算机； 
其连接关系为：将两个被测的自由活塞内燃发电动力系统内燃机模块的活塞组件之间通过齿条连杆进行刚性连接，分别位于齿条连杆的两端；齿轮位于两个被测内燃机模块的活塞组件之间，与齿条连杆相互啮合连接，齿轮与传动轴保持刚性连接；传动轴与同步电力测功机刚性连接；活塞位移传感器安装于齿条连杆上，选定任意一个被测内燃机模块，将缸内压力传感器安装于该选定内燃机模块上，进气压力传感器、进气温度传感器、进气流量传感器分别安装于该选定内燃机模块的进气道上；各传感器分别通过电缆与计算机连接。 
2.根据权利要求1所述的一种自由活塞内燃发电动力系统内燃机模块专用试验台，其特征在于：工作过程包括起动状态、空载测试状态、带负载测试状态。 
3.根据权利要求1所述的一种自由活塞内燃发电动力系统内燃机模块专用试验台，其特征在于：将另一个被测内燃机模块按同样的连接关系连接活塞位移传感器、缸内压力传感器、进气压力传感器、进气温度传感器、进气流量传感器和用于数据采集、处理的计算机，能同时测试两个被测内燃机模块。 
4.根据权利要求2所述的一种自由活塞内燃发电动力系统内燃机模块专用试验台，其特征在于：起动状态下，同步电力测功机工作在电动机模式；空载测试状态下，同步电力测功机不施加负载力矩；带负载测试状态下，同步电力测功机施加负载力矩。 
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