CN105043779A - 一种涡轮增压器启停冲击试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种涡轮增压器启停冲击试验装置，属于动力机械技术领域。包括气源进气管道、气体转换阀门以及第一支路、第二支路；两支路中的两套涡轮增压器和燃烧室完全相同；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

一种涡轮增压器启停冲击试验装置

技术领域

本发明涉及一种涡轮增压器启停冲击试验装置，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涡轮增压器启停冲击试验装置，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。

一种涡轮增压器启停冲击试验装置，包括气源进气管道、气体转换阀门以及第一支路、第二支路；两支路中的两套涡轮增压器和燃烧室完全相同，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，这两台涡轮增压器即为待测试的涡轮增压器；

第一支路包括第一进气管道，第一燃烧室，第一燃烧室出口管道，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；

第二支路包括第二进气管道，第二燃烧室，第二燃烧室出口管道，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：外气源进气管道与气体转换阀门入口连接；气体转换阀门的两个出口分别通过第一进气管道、第二进气管道与第一燃烧室、第二燃烧室连接；第一燃烧室通过第一燃烧室出口管道与第一涡轮连接；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；第一阀门设置在第一压气机排气管道上；第二燃烧室通过第二燃烧室出口管道与第二涡轮连接；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；第二阀门设置在第二压气机排气管道上。

工作过程：第一支路工作时，气体转换阀门接通第一支路，外气源为第一燃烧室提供高压空气，启动第一燃烧室，关闭第二燃烧室，高压空气在第一燃烧室中燃烧变成高温燃气，高温燃气通过第一燃烧室出口管道带动第一涡轮运转，第一涡轮随之带动第一压气机运转，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，切换气体转换阀门接通第二支路，同时关闭第一燃烧室，此时第一涡轮增压器在惯性作用下减速运转至静止，而外气源为第二燃烧室提供高压空气，高压空气在第二燃烧室中燃烧变成高温燃气，高温燃气通过第二燃烧室出口管道带动第二涡轮加速运转，第二涡轮带动第二压气机运转，大气中的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、一种涡轮增压器启停冲击试验装置，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、本发明的涡轮增压器启停冲击试验装置，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-气体转换阀门、3-第一进气管道、4-第一燃烧室、5-第一压气机排气管道、6-第一阀门、7-第一燃烧室出口管道、8-第一压气机进气管道、9-第一压气机、10-第一涡轮、11-第一涡轮出口管道、12-第二涡轮出口管道、13-第二涡轮、14-第二压气机、15-第二压气机进气管道、16-第二压气机排气管道、17-第二阀门、18-第二燃烧室出口管道、19-第二燃烧室、20-第二进气管道。

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。

一种涡轮增压器启停冲击试验装置，如图1所示为，包括气源进气管道1、气体转换阀门2以及第一支路、第二支路；两支路中的两套涡轮增压器和燃烧室完全相同；

第一涡轮增压器包括第一压气机9与第一涡轮10；第二涡轮增压器包括第二压气机14与第二涡轮13；

第一支路包括外气源进气管道1，气体转换阀门2，第一进气管道3，第一燃烧室4，第一燃烧室出口管道7，第一涡轮10，第一涡轮出口管道11，第一压气机进气管道8，第一压气机9，第一压气机排气管道5，第一阀门6；

第二支路包括外气源进气管道1，气体转换阀门2，第二进气管道20，第二燃烧室19，第二燃烧室出口管道18，第二涡轮13，第二涡轮出口管道12，第二压气机进气管道15，第二压气机14，第二压气机排气管道16，第二阀门17；

连接关系：外气源进气管道1与气体转换阀门2入口连接；气体转换阀门2的两个出口分别通过第一进气管道3、第二进气管道20与第一燃烧室4、第二燃烧室19连接；第一燃烧室4通过第一燃烧室出口管道7与第一涡轮10连接；第一涡轮10与第一涡轮出口管道11连接；第一压气机9与第一压气机进气管道8、第一压气机排气管道5连接；第一阀门6在第一压气机排气管道5上；第二燃烧室19通过第二燃烧室出口管道18与第二涡轮13连接；第二涡轮13与第二涡轮出口管道12连接；第二压气机14与第二压气机进气管道15、第二压气机排气管道16连接；第二阀门17在第二压气机排气管道16上。

涡轮增压器启停冲击试验台的启动运行方法具体步骤如下：

步骤一.启动第一支路

气体转换阀门2接通第一支路，外气源为第一燃烧室4提供高压空气，启动第一燃烧室4，关闭第二燃烧室19，高压空气在第一燃烧室4中燃烧变成高温燃气，高温燃气通过第一燃烧室出口管道7带动第一涡轮10运转，第一涡轮10随之带动第一压气机9运转，空气从第一压气机进气管道8进入第一压气机9，经过压缩后从第一压气机排气管道5排到大气中，位于第一压气机排气管道5上的第一阀门6可以调节第一涡轮增压器的转速，首次调节达到的规定转速后，此阀门状态不再改变。

步骤二.切换过程

待第一支路稳定工作后，切换气体转换阀门2接通第二支路，同时关闭第一燃烧室4，此时第一涡轮增压器在惯性作用下减速运转至静止，而外气源为第二燃烧室19提供高压空气，高压空气在第二燃烧室19中燃烧变成高温燃气，高温燃气通过第二燃烧室出口管道18带动第二涡轮13加速运转，第二涡轮13带动第二压气机14运转，大气中的空气从第二压气机进气管道15进入第二压气机14，经过压缩后从第二压气机排气管道16排到大气中，位于第二压气机排气管道16上的第二阀门17可以调节第二涡轮增压器的转速，首次调节达到规定转速后，此阀门状态不再改变。

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)

1.一种涡轮增压器启停冲击试验装置，其特征在于：包括气源进气管道(1)、气体转换阀门(2)以及第一支路、第二支路；两支路中的两套涡轮增压器和燃烧室完全相同，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；

第一支路包括第一进气管道(3)，第一燃烧室(4)，第一燃烧室出口管道(7)，第一涡轮(10)，第一涡轮出口管道(11)，第一压气机进气管道(8)，第一压气机(9)，第一压气机排气管道(5)，第一阀门(6)；

第二支路包括第二进气管道(20)，第二燃烧室(19)，第二燃烧室出口管道(18)，第二涡轮(13)，第二涡轮出口管道(12)，第二压气机进气管道(15)，第二压气机(14)，第二压气机排气管道(16)，第二阀门(17)；

连接关系：外气源进气管道(1)与气体转换阀门(2)入口连接；气体转换阀门(2)的两个出口分别通过第一进气管道(3)、第二进气管道(20)与第一燃烧室(4)、第二燃烧室(19)连接；第一燃烧室(4)通过第一燃烧室出口管道(7)与第一涡轮(10)连接；第一涡轮(10)与第一涡轮出口管道(11)连接；第一压气机(9)与第一压气机进气管道(8)、第一压气机排气管道(5)连接；第一阀门(6)设置在第一压气机排气管道(5)上；第二燃烧室(19)通过第二燃烧室出口管道(18)与第二涡轮(13)连接；第二涡轮(13)与第二涡轮出口管道(12)连接；第二压气机(14)与第二压气机进气管道(15)、第二压气机排气管道(16)连接；第二阀门(17)设置在第二压气机排气管道(16)上。

2.如权利要求1所述的一种涡轮增压器启停冲击试验装置，其特征在于：第一涡轮增压器包括第一压气机(9)与第一涡轮(10)；第二涡轮增压器包括第二压气机(14)与第二涡轮(13)。

3.如权利要求1所述的一种涡轮增压器启停冲击试验装置的测试方法，其特征在于：具体步骤如下：

步骤一.启动第一支路

气体转换阀门(2)接通第一支路，外气源为第一燃烧室(4)提供高压空气，启动第一燃烧室(4)，关闭第二燃烧室(19)，高压空气在第一燃烧室(4)中燃烧变成高温燃气，高温燃气通过第一燃烧室出口管道(7)带动第一涡轮(10)运转，第一涡轮(10)随之带动第一压气机(9)运转，空气从第一压气机进气管道(8)进入第一压气机(9)，经过压缩后从第一压气机排气管道(5)排到大气中，位于第一压气机排气管道(5)上的第一阀门(6)可以调节第一涡轮增压器的转速，首次调节达到规定转速后，此阀门状态不再改变；

步骤二.切换过程

待第一支路稳定工作后，切换气体转换阀门(2)接通第二支路，同时关闭第一燃烧室(4)，此时第一涡轮增压器在惯性作用下减速运转至静止，而外气源为第二燃烧室(19)提供高压空气，高压空气在第二燃烧室(19)中燃烧变成高温燃气，高温燃气通过第二燃烧室出口管道(18)带动第二涡轮(13)加速运转，第二涡轮(13)带动第二压气机(14)运转，大气中的空气从第二压气机进气管道(15)进入第二压气机(14)，经过压缩后从第二压气机排气管道(16)排到大气中，位于第二压气机排气管道(16)上的第二阀门(17)可以调节第二涡轮增压器的转速，首次调节达到规定转速后，此阀门状态不再改变；

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。