CN104359680B - 可变截面涡轮增压器流量检测和标定的方法及装置 - Google Patents

Abstract

一种可变截面涡轮增压器流量检测和标定的方法及装置，它是采用流量检测及标定装置对增压器的流量进行检测及标定，将增压器安装在工件安装台上，通过工装夹具在压气机端止转叶轮，保证涡轮转子、叶轮、锁母及芯部零件组成的转子总成不能旋转。流量检测及标定装置的第一气路管道与增压器的控制机构连接，第二气路管道与涡轮箱进气口连接，消声排气装置通过气路管道与涡轮箱出口。流量标定装置的信号端b通过信号线与控制机构连接，改变喷嘴环叶片开度，使流经涡轮箱、喷嘴环叶片的流量到达标定值。转换器的信号端d通过信号线与控制机构连接，转换器和PLC负责切换PWM脉宽调节装置、真空调节与控制系统和正压调节与控制系统驱动的三种工作模式。

Description

可变截面涡轮增压器流量检测和标定的方法及装置

技术领域

本发明涉及涡轮增压器技术领域，特别是一种车用可变截面涡轮增压器流量检测和标定的方法及装置。

背景技术

在涡轮增压器技术领域，可变截面技术是提高发动机经济性、动力性和降低排放的有效方法之一，根据《GB/T26549-2011》涡轮增压器可变喷嘴环通用技术条件中第4.2.3条流量标定要求和第4.2.4条流通特特性要求需要对可变截面涡轮增压器进行最小流量标定和可变喷嘴环的流通特性进行检测。

目前受试验条件等限制，涡轮增压器生产厂家对可变截面涡轮增压器流量检测、标定方法还处在研究阶段，还没有合适的设备和检测方法实现可变截面涡轮增压器的流量检测、标定，从而影响了可变截面涡轮增压器与发动机的性能匹配。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的上述不足而提供一种可变截面涡轮增压器流量检测和标定的方法及装置，以实现对可变截面涡轮增压器的流量检测及标定。

本发明的技术方案是：一种可变截面涡轮增压器流量检测和标定的方法，它是采用流量检测及标定装置对可变截面涡轮增压器的流量进行检测及标定，将可变截面涡轮增压器安装在工件安装台上，通过工装夹具在压气机端止转叶轮，保证涡轮转子、叶轮、锁母及芯部零件组成的转子总成不能旋转。可变截面涡轮增压器流量检测及标定装置的第一气路管道与可变截面涡轮增压器的控制机构连接，为控制机构提供真空压力和压缩空气。第二气路管道与涡轮箱进气口连接，通过高精度压力调节稳压系统调节和稳定涡轮箱进口的气体压力。消声排气装置通过气路管道与涡轮箱出口，用以减少排气噪声。流量标定装置的信号端b通过信号线与控制机构连接，用以检测流经涡轮箱的气体质量流量，流量标定装置通过改变喷嘴环叶片开度，使流经涡轮箱、喷嘴环叶片的流量到达标定值。转换器的信号端d通过信号线与控制机构连接，转换器和PLC负责切换PWM脉宽调节装置驱动、真空调节与控制系统驱动和正压调节与控制系统驱动三种工作模式，流量检测及标定装置在工作前根据所测的可变截面涡轮增压器驱动类型选择切换。

流量检测及标定具体方法如下：

A、PWM脉宽调节装置驱动工作模式：压缩空气经过第二调压阀、高精度压力调节稳压系统、第三电磁阀进入可变截面增压器涡轮箱，设置涡前压力恒定，通过驱动控制机构在喷嘴环开度最大、最小区间内运行，流量传感器适时采集、存储流经涡轮箱进口的流量值，输出流量与喷嘴环叶片开度曲线图。

根据用户需要设置目标流量值，通过改变喷嘴环叶片开度，使流量到达目标值，此时测试设备指示灯报警，喷嘴环叶片停止运动，人工锁定流量限位块，完成流量标定。

B、真空调节与控制系统驱动工作模式：压缩空气经过第二调压阀、高精度压力调节稳压系统、第三电磁阀进入可变截面增压器涡轮箱，设置涡前压力恒定，通过驱动控制机构在喷嘴环开度最大、最小区间内运行，流量传感器适时采集、存储流经涡轮箱进口的流量值，输出流量与喷嘴环叶片开度曲线图。

根据用户需要设置目标流量值，通过改变喷嘴环叶片开度，使流量到达目标值，此时测试设备指示灯报警，喷嘴环叶片停止运动，人工锁定流量限位块，完成流量标定。

C、正压调节与控制系统驱动工作模式：压缩空气经过第二调压阀、高精度压力调节稳压系统、第三电磁阀进入可变截面增压器涡轮箱，设置涡前压力恒定，通过驱动控制机构在喷嘴环开度最大、最小区间内运行，流量传感器适时采集、存储流经涡轮箱进口的流量值，输出流量与喷嘴环叶片开度曲线图。

根据用户需要设置目标流量值，通过改变喷嘴环叶片开度，使流量到达目标值，此时测试设备指示灯报警，喷嘴环叶片停止运动，人工锁定流量限位块，完成流量标定。

上述方法采用的可变截面涡轮增压器流量检测及标定装置包括：真空调节与控制系统、正压调节与控制系统、PWM脉宽调节装置、第一进气压力变送器、工控机、采集板、流量标定装置、PLC、转换器、消声排气装置、流量传感器、温度传感器、第二进气压力变送器、第三电磁阀、高精度压力调节稳压系统及第二调压阀。

所述的真空调节与控制系统包括第一电磁阀及第一压力控制模块，第一电磁阀的一端连接有真空压力进气管道，第一电磁阀的另一端通过气路管道与第一压力控制模块的一端连接，第一压力控制模块的另一端设有与可变截面涡轮增压器控制机构连接的第一气路管道。第一电磁阀的信号端及第一压力控制模块的信号端通过信号线与PLC的信号端a连接。

所述的正压调节与控制系统包括第一调压阀、第二压力控制模块及第二电磁阀，第一调压阀的一端连接有第一压缩空气进气管道，第一调压阀的另一端通过气路管道与第二压力控制模块连接，第二压力控制模块的另一端通过气路管道与第二电磁阀的一端连接，第二电磁阀的另一端通过气路管道与第一气路管道连接。

第二压力控制模块的信号端、第二电磁阀的信号端及第三电磁阀的信号端通过信号线与PLC的信号端a连接。

所述的PWM脉宽调节装置包括占空比调节装置、0～24V直流可调电源及信号发生器，占空比调节装置的信号端a、0～24V直流可调电源的电源输出端a及信号发生器的信号端a通过信号线与采集板的信号端c连接，占空比调节装置的信号端c通过信号线与转换器的信号端c连接，0～24V直流可调电源的电源输出端c通过信号线与转换器的信号端b连接，信号发生器的信号端c通过信号线与PLC的信号端d连接，0～24V直流可调电源的电源输出端b通过信号线与占空比调节装置的信号端b连接，0～24V直流可调电源的电源输出端d通过信号线与信号发生器的信号端b连接。电源频率及电压根据需要自动调整设定，占空比在0-100%范围内能够自动调整。

第一进气压力变送器安装在第一气路管道上，第一进气压力变送器的信号端通过信号线与采集板的信号端b连接。

第二调压阀的一端连接有第二压缩空气进气管道，第二调压阀的另一端通过气路管道与第三电磁阀连接，第三电磁阀的另一端设有与可变截面涡轮增压器涡轮箱进气口连接的第二气路管道，流量传感器、温度传感器及第二进气压力变送器依次安装在第二气路管道上。

第三电磁阀的信号端及高精度压力调节稳压系统的信号端通过信号线与PLC的信号端a连接，流量传感器、温度传感器及第二进气压力变送器的信号端通过信号线与采集板的信号端d连接。

工控机的信号端a通过信号线与PLC的信号端c连接，工控机的信号端b通过信号线与采集板的信号端a连接，流量标定装置的信号端a通过信号线与PLC的信号端b连接，流量标定装置的信号端b设有与可变截面涡轮增压器控制机构连接的信号线，转换器的信号端a通过信号线与PLC的信号端e连接，转换器的信号端d设有与可变截面涡轮增压器控制机构连接的信号线。

本发明与现有技术相比具有如下特点：

采用发明提供的流量检测及标定装置，可以方便、准确对可便截面涡轮增压器进行流量测试及标定，为可变截面增压器流量标定的准确性、生产的一致性提供了试验依据，对于指导可变截面增压器与发动机的性能匹配有重要意义。

以下结合附图和具体实施方式对本发明的详细结构作进一步描述。

附图说明

附图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

一种可变截面涡轮增压器流量检测和标定的方法，它是采用流量检测及标定装置对可变截面涡轮增压器25的流量进行检测及标定时，将可变截面涡轮增压器25安装在工件安装台24上，通过工装夹具在压气机端止转叶轮，保证涡轮转子、叶轮、锁母及芯部零件组成的转子总成不能旋转。

可变截面涡轮增压器流量检测及标定装置的第一气路管道22与可变截面涡轮增压器25的控制机构连接，为控制机构提供真空压力和压缩空气。第二气路管道22与涡轮箱进气口连接，通过高精度压力调节稳压系统20调节和稳定涡轮箱进口的气体压力。消声排气装置15通过气路管道与涡轮箱出口，用以减少排气噪声。流量标定装置12的信号端b通过信号线与控制机构连接，用以检测流经涡轮箱的气体质量流量，流量标定装置通过改变喷嘴环叶片开度，使流经涡轮箱、喷嘴环叶片的流量到达标定值。转换器14的信号端d通过信号线与控制机构连接，转换器14和PLC13负责切换PWM脉宽调节装置驱动、真空调节与控制系统驱动和正压调节与控制系统驱动三种工作模式，流量检测及标定装置在工作前根据所测的可变截面涡轮增压器25驱动类型选择切换。

流量检测及标定具体方法如下：

A、PWM脉宽调节装置驱动工作模式：压缩空气经过第二调压阀21、高精度压力调节稳压系统20、第三电磁阀19进入可变截面增压器涡轮箱，设置涡前压力恒定，通过驱动控制机构在喷嘴环开度最大、最小区间内运行，流量传感器16适时采集、存储流经涡轮箱进口的流量值，输出流量与喷嘴环叶片开度曲线图。

根据用户需要设置目标流量值，通过改变喷嘴环叶片开度，使流量到达目标值，此时测试设备指示灯报警，喷嘴环叶片停止运动，人工锁定流量限位块，完成流量标定。

B、真空调节与控制系统驱动工作模式：压缩空气经过第二调压阀21、高精度压力调节稳压系统20、第三电磁阀19进入可变截面增压器涡轮箱，设置涡前压力恒定，通过驱动控制机构在喷嘴环开度最大、最小区间内运行，流量传感器16适时采集、存储流经涡轮箱进口的流量值，输出流量与喷嘴环叶片开度曲线图。

根据用户需要设置目标流量值，通过改变喷嘴环叶片开度，使流量到达目标值，此时测试设备指示灯报警，喷嘴环叶片停止运动，人工锁定流量限位块，完成流量标定。

C、正压调节与控制系统驱动工作模式：压缩空气经过第二调压阀21、高精度压力调节稳压系统20、第三电磁阀19进入可变截面增压器涡轮箱，设置涡前压力恒定，通过驱动控制机构在喷嘴环开度最大、最小区间内运行，流量传感器16适时采集、存储流经涡轮箱进口的流量值，输出流量与喷嘴环叶片开度曲线图。

根据用户需要设置目标流量值，通过改变喷嘴环叶片开度，使流量到达目标值，此时测试设备指示灯报警，喷嘴环叶片停止运动，人工锁定流量限位块，完成流量标定。

上述方法采用的流量检测及标定装置包括：真空调节与控制系统、正压调节与控制系统、PWM脉宽调节装置、第一进气压力变送器9、工控机10、采集板11、流量标定装置12、PLC13、转换器14、消声排气装置15、流量传感器16、温度传感器17、第二进气压力变送器18、第三电磁阀19、高精度压力调节稳压系统20及第二调压阀21。

所述的真空调节与控制系统包括第一电磁阀1及第一压力控制模块2，第一电磁阀1的一端连接有真空压力进气管道，第一电磁阀1的另一端通过气路管道与第一压力控制模块2的一端连接，第一压力控制模块2的另一端设有与可变截面涡轮增压器控制机构连接的第一气路管道22。第一电磁阀1的信号端及第一压力控制模块2的信号端通过信号线与PLC13的信号端a连接。

所述的正压调节与控制系统包括第一调压阀3、第二压力控制模块4及第二电磁阀5，第一调压阀3的一端连接有第一压缩空气进气管道，第一调压阀3的另一端通过气路管道与第二压力控制模块4连接，第二压力控制模块4的另一端通过气路管道与第二电磁阀5的一端连接，第二电磁阀5的另一端通过气路管道与第一气路管道22连接。

第二压力控制模块4的信号端、第二电磁阀5的信号端及第三电磁阀19的信号端通过信号线与PLC13的信号端a连接。

所述的PWM脉宽调节装置包括占空比调节装置6、0～24V直流可调电源7及信号发生器8，占空比调节装置6的信号端a、0～24V直流可调电源7的电源输出端a及信号发生器8的信号端a通过信号线与采集板11的信号端c连接，占空比调节装置6的信号端c通过信号线与转换器14的信号端c连接，0～24V直流可调电源7的电源输出端c通过信号线与转换器14的信号端b连接，信号发生器8的信号端c通过信号线与PLC13的信号端d连接，0～24V直流可调电源7的电源输出端b通过信号线与占空比调节装置6的信号端b连接，0～24V直流可调电源7的电源输出端d通过信号线与信号发生器8的信号端b连接。电源频率及电压根据需要自动调整设定，占空比在0-100%范围内能够自动调整。

第一进气压力变送器9安装在第一气路管道22上，第一进气压力变送器9的信号端通过信号线与采集板11的信号端b连接。

第二调压阀21的一端连接有第二压缩空气进气管道，第二调压阀21的另一端通过气路管道与第三电磁阀19连接，第三电磁阀19的另一端设有与可变截面涡轮增压器涡轮箱进气口连接的第二气路管道23，流量传感器16、温度传感器17及第二进气压力变送器18依次安装在第二气路管道23上。

第三电磁阀19的信号端及高精度压力调节稳压系统20的信号端通过信号线与PLC13的信号端a连接，流量传感器16、温度传感器17及第二进气压力变送器18的信号端通过信号线与采集板11的信号端d连接。

工控机10的信号端a通过信号线与PLC13的信号端c连接，工控机10的信号端b通过信号线与采集板11的信号端a连接，流量标定装置12的信号端a通过信号线与PLC13的信号端b连接，流量标定装置12的信号端b设有与可变截面涡轮增压器控制机构连接的信号线，转换器14的信号端a通过信号线与PLC13的信号端e连接，转换器14的信号端d设有与可变截面涡轮增压器控制机构连接的信号线。

Claims (1)

1.一种可变截面涡轮增压器流量检测和标定的方法，其特征是：它是采用流量检测及标定装置对可变截面涡轮增压器的流量进行检测及标定，将可变截面涡轮增压器安装在工件安装台上，通过工装夹具在压气机端止转叶轮，保证涡轮转子、叶轮、锁母及芯部零件组成的转子总成不能旋转；可变截面涡轮增压器流量检测及标定装置的第一气路管道与可变截面涡轮增压器的控制机构连接，为控制机构提供真空压力和压缩空气；第二气路管道与涡轮箱进气口连接，通过高精度压力调节稳压系统调节和稳定涡轮箱进口的气体压力；消声排气装置通过气路管道与涡轮箱出口，用以减少排气噪声；流量标定装置的信号端b通过信号线与控制机构连接，用以检测流经涡轮箱的气体质量流量，流量标定装置通过改变喷嘴环叶片开度，使流经涡轮箱、喷嘴环叶片的流量到达标定值；转换器的信号端d通过信号线与控制机构连接，转换器和PLC负责切换PWM脉宽调节装置驱动、真空调节与控制系统驱动和正压调节与控制系统驱动三种工作模式，流量检测及标定装置在工作前根据所测的可变截面涡轮增压器驱动类型选择切换；

流量检测及标定具体方法如下：

A、PWM脉宽调节装置驱动工作模式：压缩空气经过第二调压阀、高精度压力调节稳压系统、第三电磁阀进入可变截面增压器涡轮箱，设置涡前压力恒定，通过驱动执行机构在喷嘴环开度最大、最小区间内运行，流量传感器适时采集、存储流经涡轮箱进口的流量值，输出流量与喷嘴环叶片开度曲线图；

根据用户需要设置目标流量值，通过改变喷嘴环叶片开度，使流量到达目标值，此时测试设备指示灯报警，喷嘴环叶片停止运动，人工锁定流量限位块，完成流量标定；

B、真空调节与控制系统驱动工作模式：压缩空气经过第二调压阀、高精度压力调节稳压系统、第三电磁阀进入可变截面增压器涡轮箱，设置涡前压力恒定，通过驱动控制机构在喷嘴环开度最大、最小区间内运行，流量传感器适时采集、存储流经涡轮箱进口的流量值，输出流量与喷嘴环叶片开度曲线图；

根据用户需要设置目标流量值，通过改变喷嘴环叶片开度，使流量到达目标值，此时测试设备指示灯报警，喷嘴环叶片停止运动，人工锁定流量限位块，完成流量标定；

C、正压调节与控制系统驱动工作模式：压缩空气经过第二调压阀、高精度压力调节稳压系统、第三电磁阀进入可变截面增压器涡轮箱，设置涡前压力恒定，通过驱动控制机构在喷嘴环开度最大、最小区间内运行，流量传感器适时采集、存储流经涡轮箱进口的流量值，输出流量与喷嘴环叶片开度曲线图；

根据用户需要设置目标流量值，通过改变喷嘴环叶片开度，使流量到达目标值，此时测试设备指示灯报警，喷嘴环叶片停止运动，人工锁定流量限位块，完成流量标定；

所述的流量检测及标定装置包括：真空调节与控制系统、正压调节与控制系统、PWM脉宽调节装置、第一进气压力变送器、工控机、采集板、流量标定装置、PLC、转换器、消声排气装置、流量传感器、温度传感器、第二进气压力变送器、第三电磁阀、高精度压力调节稳压系统及第二调压阀；

所述的真空调节与控制系统包括第一电磁阀及第一压力控制模块，第一电磁阀的一端连接有真空压力进气管道，第一电磁阀的另一端通过气路管道与第一压力控制模块的一端连接，第一压力控制模块的另一端设有与可变截面涡轮增压器控制机构连接的第一气路管道；第一电磁阀的信号端及第一压力控制模块的信号端通过信号线与PLC的信号端a连接；

所述的正压调节与控制系统包括第一调压阀、第二压力控制模块及第二电磁阀，第一调压阀的一端连接有第一压缩空气进气管道，第一调压阀的另一端通过气路管道与第二压力控制模块连接，第二压力控制模块的另一端通过气路管道与第二电磁阀的一端连接，第二电磁阀的另一端通过气路管道与第一气路管道连接；

第二压力控制模块的信号端、第二电磁阀的信号端及第三电磁阀的信号端通过信号线与PLC的信号端a连接；

所述的PWM脉宽调节装置包括占空比调节装置、0～24V直流可调电源及信号发生器，占空比调节装置的信号端a、0～24V直流可调电源的电源输出端a及信号发生器的信号端a通过信号线与采集板的信号端c连接，占空比调节装置的信号端c通过信号线与转换器的信号端c连接，0～24V直流可调电源的电源输出端c通过信号线与转换器的信号端b连接，信号发生器的信号端c通过信号线与PLC的信号端d连接，0～24V直流可调电源的电源输出端b通过信号线与占空比调节装置的信号端b连接，0～24V直流可调电源的电源输出端d通过信号线与信号发生器的信号端b连接；电源频率及电压根据需要自动调整设定，占空比在0-100%范围内能够自动调整；

第一进气压力变送器安装在第一气路管道上，第一进气压力变送器的信号端通过信号线与采集板的信号端b连接；

第二调压阀的一端连接有第二压缩空气进气管道，第二调压阀的另一端通过气路管道与第三电磁阀连接，第三电磁阀的另一端设有与可变截面涡轮增压器涡轮箱进气口连接的第二气路管道，流量传感器、温度传感器及第二进气压力变送器依次安装在第二气路管道上；

第三电磁阀的信号端及高精度压力调节稳压系统的信号端通过信号线与PLC的信号端a连接，流量传感器、温度传感器及第二进气压力变送器的信号端通过信号线与采集板的信号端d连接；

工控机的信号端a通过信号线与PLC的信号端c连接，工控机的信号端b通过信号线与采集板的信号端a连接，流量标定装置的信号端a通过信号线与PLC的信号端b连接，流量标定装置的信号端b设有与可变截面涡轮增压器控制机构连接的信号线，转换器的信号端a通过信号线与PLC的信号端e连接，转换器的信号端d设有与可变截面涡轮增压器控制机构连接的信号线。