CN105043754B - 一种用于涡轮增压器启停冲击测试的试验台 - Google Patents

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本发明涉及一种用于涡轮增压器启停冲击测试的试验台，属于动力机械技术领域。包括外气源进气管道、燃烧室、燃烧室出口管道、高温转换阀门、第一支路以及第二支路；两支路中的两套涡轮增压器完全相同；采用外气源供气；本发明同时公开了涡轮增压器启停冲击的测试方法，为涡轮启停冲击可靠性提供了依据。本发明试验台方案科学合理，容易实现，稳定可靠，对提高涡轮增压器可靠性具有重要应用价值。

Description

一种用于涡轮增压器启停冲击测试的试验台
技术领域
本发明涉及一种用于涡轮增压器启停冲击测试的试验台，属于动力机械技术领域。
背景技术
在内燃机的发展历程中，涡轮增压技术的应用在提高内燃机的比功率和燃油经济性、降低排放等方面发挥了重要的作用，被誉为内燃机发展史上的重要里程碑。伴随着增压器在内燃机上的广泛应用，由增压器故障造成的整个发动机的故障和损坏事件越来越多，目前针对涡轮的可靠性试验主要有增压器120h耐久热循环考核试验、冷热冲击测试，和高低周疲劳测试等。
为了解决汽车在怠速工况下燃油消耗的问题，新型节能汽车都采用了发动机启停技术。汽车在遇到红灯时完全熄火停机，增压器也随之停转，之后快速启动。在应用该技术下，发动机启动时增压器在短时间内从静止状态加速到高速状态，转子将受到强烈的冲击，汽车在当下车流密度较高的城市道路行驶过程中，频繁启停，转子因此不断受到强烈冲击，这对涡轮增压器的可靠性是一个巨大大挑战。仅依靠现有的测试方法将不能够考核城市车辆涡轮增压器在频繁启停工况下的可靠性。目前国内外均未有针对涡轮增压器启停工况测试涡轮可靠性的试验方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于涡轮增压器启停冲击测试的试验台，该试验装置能够完成涡轮启停冲击试验，从而考核涡轮增压器在启停工况下的可靠性。
本发明的目的是通过下面技术方案实现的。
一种用于涡轮增压器启停冲击测试的试验台，包括外气源进气管道、燃烧室、燃烧室出口管道、高温转换阀门、第一支路以及第二支路；两支路中的两套涡轮增压器完全相同，每个涡轮增压器都配有各自的润滑系统，根据试验要求，可以在停止涡轮增压器工作的同时自动切断润滑油供给，在启动增压器时自动接通润滑油供给；
第一涡轮增压器包括第一压气机与第一涡轮；第二涡轮增压器包括第二压气机与第二涡轮；
第一支路包括第一涡轮进气管道，第一涡轮，第一涡轮出口管道，第一压气机进气管道，第一压气机，第一压气机排气管道，第一阀门；
第二支路包括第二涡轮进气管道，第二涡轮，第二涡轮出口管道，第二压气机进气管道，第二压气机，第二压气机排气管道，第二阀门；
连接关系：外气源进气管道、燃烧室、燃烧室出口管道以及高温转换阀门依次连接；高温转换阀门的两个出口分别通过第一涡轮进气管道、第二涡轮进气管道与第一涡轮、第二涡轮连接；第一涡轮与第一涡轮出口管道连接；第一压气机与第一压气机进气管道、第一压气机排气管道连接；第一阀门在第一压气机排气管道上；第二涡轮与第二涡轮出口管道连接；第二压气机与第二压气机进气管道、第二压气机排气管道连接；第二阀门在第二压气机排气管道上。
工作过程：第一支路工作时，高温转换阀门接通第一支路，外气源为燃烧室提供高压空气，高压空气在燃烧室中燃烧变成高温燃气，高温燃气通过燃烧室出口管道、气体转换阀门和第一涡轮进气管道带动第一涡轮运转，空气从第一压气机进气管道进入第一压气机，经过压缩后从第一压气机排气管道排到大气中，位于第一压气机排气管道上的第一阀门可以调节第一涡轮增压器的转速；待第一支路稳定工作后，切换高温转换阀门接通第二支路，此时第一涡轮增压器在惯性作用下减速运转至静止，而第二涡轮在高温燃气的作用下带动第二压气机一起从静止加速运转，空气从第二压气机进气管道进入第二压气机，经过压缩后从第二压气机排气管道排到大气中，位于第二压气机排气管道上的第二阀门可以调节第二涡轮增压器的转速。至此，实现了第一支路中的第一涡轮增压器由运转到停止、第二支路中的第二涡轮增压器由静止到运转的切换过程。如此反复，可以进行涡轮增压器的多循环启停冲击试验。切换过程中，流经燃烧室的气体流量会有波动，可以通过自动调节喷油量适应气体流量的波动，从而实现稳定燃烧和平稳过渡。
有益效果
1、本发明的一种用于涡轮增压器启停冲击测试的试验台，能够有效地用来考核涡轮增压器在启停工况下的可靠性，结构简单，容易实现，稳定可靠。
2、本发明的一种用于涡轮增压器启停冲击测试的试验台，能够促进涡轮增压器可靠性工作的开展，对提高涡轮增压器性能，满足内燃机对涡轮增压器日益严格的技术性能要求具有重要的应用价值。
附图说明
图1为本发明的试验台结构俯视图。
其中，1-外气源进气管道，2-燃烧室，3-燃烧室出口管道，4-气体转换阀门，5-第一阀门，6-第一压气机排气管道，7-第一压气机进气管道，8-第一压气机，9-第一涡轮，10-第一涡轮出口管道，11-第二涡轮出口管道、12-第二涡轮，13-第二压气机，14-第二压气机进气管道，15-第二压气机排气管道，16-第二阀门，17-第二涡轮进气管道、18-第一涡轮进气管道。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方法对本发明的两个技术方案作进一步的详细说明。
一种用于涡轮增压器启停冲击测试的试验台，如图1所示，试验台包括两个支路-第一支路和第二支路，两支路中的两套涡轮增压器完全相同，并共享外气源进气管道1、燃烧室2、燃烧室出口管道3、高温转换阀门4；
第一涡轮增压器包括第一压气机8与第一涡轮9；第二涡轮增压器包括第二压气机13与第二涡轮12；
第一支路包括外气源进气管道1，燃烧室2，燃烧室出口管道3，高温转换阀门4，第一涡轮进气管道18，第一涡轮9，第一涡轮出口管道10，第一压气机进气管道7，第一压气机8，第一压气机排气管道6，第一阀门5；
第二支路包括外气源进气管道1，燃烧室2，燃烧室出口管道3，高温转换阀门4，第二涡轮进气管道17，第二涡轮12，第二涡轮出口管道11，第二压气机进气管道14，第二压气机13，第二压气机排气管道15，第二阀门16；
连接关系：外气源进气管道1与燃烧室2连接；燃烧室2通过燃烧室出口管道3与高温转换阀门4入口连接；高温转换阀门4的两个出口分别通过第一涡轮进气管道18、第二涡轮进气管道17与第一涡轮9、第二涡轮12连接；第一涡轮9与第一涡轮出口管道10连接；第一压气机8与第一压气机进气管道7、第一压气机排气管道6连接；第一阀门5在第一压气机排气管道6上；第二涡轮12与第二涡轮出口管道11连接；第二压气机13与第二压气机进气管道14、第二压气机排气管道15连接；第二阀门16在第二压气机排气管道15上。
步骤一、启动第一支路
高温转换阀门4接通第一支路，外气源为燃烧室2提供高压空气，高压空气在燃烧室2中燃烧变成高温燃气，高温燃气通过燃烧室出口管道3、气体转换阀门4和第一涡轮进气管道18带动第一涡轮9运转，空气从第一压气机进气管道7进入第一压气机8，经过压缩后从第一压气机排气管道6排到大气中，位于第一压气机排气管道6上的第一阀门5可以调节第一涡轮增压器的转速。
步骤二、切换过程
待第一支路稳定工作后，切换高温转换阀门4接通第二支路，此时第一涡轮增压器在惯性作用下减速运转至静止，而第二涡轮12在高温燃气的作用下带动第二压气机13一起从静止加速运转，空气从第二压气机进气管道14进入第二压气机13，经过压缩后从第二压气机排气管道15排到大气中，位于第二压气机排气管道15上的第二阀门16可以调节第二涡轮增压器的转速。
步骤三、重复步骤一和步骤二，即可实现涡轮增压器的多循环启停冲击试验。
以上调节过程可手动调节，也可由专门的控制器实现自动调节。

Claims (3)

1.一种用于涡轮增压器启停冲击测试的试验台，其特征在于：包括外气源进气管道(1)、燃烧室(2)、燃烧室出口管道(3)、高温转换阀门(4)、第一支路以及第二支路；两支路中的两套涡轮增压器完全相同，每个涡轮增压器都配有各自的润滑系统，根据试验要求，可以在停止涡轮增压器工作的同时自动切断润滑油供给，在启动增压器时自动接通润滑油供给；
第一支路包括第一涡轮进气管道(18)，第一涡轮(9)，第一涡轮出口管道(10)，第一压气机进气管道(7)，第一压气机(8)，第一压气机排气管道(6)，第一阀门(5)；
第二支路包括第二涡轮进气管道(17)，第二涡轮(12)，第二涡轮出口管道(11)，第二压气机进气管道(14)，第二压气机(13)，第二压气机排气管道(15)，第二阀门(16)；
外气源进气管道(1)、燃烧室(2)、燃烧室出口管道(3)以及高温转换阀门(4)依次连接；高温转换阀门(4)的两个出口分别通过第一涡轮进气管道(18)、第二涡轮进气管道(17)与第一涡轮(9)、第二涡轮(12)连接；第一涡轮(9)与第一涡轮出口管道(10)连接；第一压气机(8)与第一压气机进气管道(7)、第一压气机排气管道(6)连接；第一阀门(5)在第一压气机排气管道(6)上；第二涡轮(12)与第二涡轮出口管道(11)连接；第二压气机(13)与第二压气机进气管道(14)、第二压气机排气管道(15)连接；第二阀门(16)在第二压气机排气管道(15)上。
2.如权利要求1所述的一种用于涡轮增压器启停冲击测试的试验台，其特征在于：第一涡轮增压器包括第一压气机(8)与第一涡轮(9)；第二涡轮增压器包括第二压气机(13)与第二涡轮(12)。
3.如权利要求1所述的一种用于涡轮增压器启停冲击测试的试验台的测试方法，其特征在于：具体步骤如下：
步骤一、启动第一支路
高温转换阀门(4)接通第一支路，外气源为燃烧室(2)提供高压空气，高压空气在燃烧室(2)中燃烧变成高温燃气，高温燃气通过燃烧室出口管道(3)、气体转换阀门(4)和第一涡轮进气管道(18)带动第一涡轮(9)运转，空气从第一压气机进气管道(7)进入第一压气机(8)，经过压缩后从第一压气机排气管道(6)排到大气中，位于第一压气机排气管道(6)上的第一阀门(5)可以调节第一涡轮增压器的转速；
步骤二、切换过程
待第一支路稳定工作后，切换高温转换阀门(4)接通第二支路，此时第一涡轮增压器在惯性作用下减速运转至静止，而第二涡轮(12)在高温燃气的作用下带动第二压气机(13)一起从静止加速运转，空气从第二压气机进气管道(14)进入第二压气机(13)，经过压缩后从第二压气机排气管道(15)排到大气中，位于第二压气机排气管道(15)上的第二阀门(16)可以调节第二涡轮增压器的转速；
步骤三、重复步骤一和步骤二，即可实现涡轮增压器的多循环启停冲击试验。
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