CN105388018A - 发动机全压差气道滚流试验装置 - Google Patents

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    • G01M15/04—Testing internal-combustion engines

Abstract

本发明涉及一种发动机全压差气道稳流试验装置，包括进气压气机1、第一稳压箱2、进气调压阀3、进气流量计4、第二稳压箱5、气门升程传感器6、气门升程调节机构7、缸盖8、模拟气缸9、风速仪10、缸内压力传感器11、转速传感器12、采集器13、计算机14，第三稳压箱15、排气流量计16、排气调压阀17、进气压力传感器19，可以调节气道进出气压力，将稳流气道试验装置扩展为全压差范围内的滚流试验装置，使滚流气道试验台可以实现在全压差范围内调节，从低速、低压、低气门平均马赫数到高压、高速，高气门平均马赫数条件下，都能真实模拟实验汽油机进气。

Description

发动机全压差气道滚流试验装置
技术领域
本发明属于发动机试验技术领域，具体涉及一种发动机气道滚流试验装置。
背景技术
发动机的燃烧过程是否良好,是否能够获得理想的动力性、经济性及低排放的性能指标,主要在于合理匹配燃烧系统。混合气形成过程和燃烧过程完善的重要因素在于缸内是否有充足的新鲜空气和合理的旋流运动。而汽油机气缸内气体的滚流是通过气体在进气道的流动产生的,所以进、排气道性能对发动机的动力性、经济性和排放特性都有重要影响。
气道稳流试验装置是目前工业上最常用的综合评价进、排气道流动特性的试验装置。现有的气道稳流试验是在定压流动的条件下测量进、排气道流动特性。进气压力为大气压，稳流气道试验装置使用抽气机和真空调节阀保持模拟缸套内的真空压力恒定，用涡流计和流量计测量气道的涡流比和流量系数。
而目前现代汽油机也在向高转速和高增压的强化方向发展，真空负压稳流试验结果与汽油机实际增压进气过程相差较大，并且汽油机气道中气体的流动形式以滚流为主，这样使现有的稳流试验装置不能够在增压的高压差下对汽油机的滚流进气过程进行试验。
因此，有必要进行全压差进气条件下试验分析，研究各种进气道在全压差压力范围下的滚流流通能力，找出气道在全压差范围下气体流动对换气过程的影响及变化规律。
发明内容
本发明针对现有技术的气道稳流试验装置存在进气压力低，气道压力状态为真空负压状态，不适合汽油机进气道滚流试验的技术问题，提出一种发动机全压差气道滚流试验装置，使气道稳流试验装置从真空负压扩展到全压差，从稳流扩展到滚流的工作范围，即能够在全压差的条件下对汽油机滚流进气进行试验测量。
本发明的技术方案是：一种发动机全压差气道稳流试验装置，包括进气压气机1、第一稳压箱2、进气调压阀3、进气流量计4、第二稳压箱5、气门升程传感器6、气门升程调节机构7、缸盖8、模拟气缸9、风速仪10、缸内压力传感器11、转速传感器12、采集器13、计算机14，第三稳压箱15、排气流量计16、排气调压阀17、进气压力传感器19；气门升程调节机构7安装在缸盖8上，缸盖8安装在模拟气缸9上，在模拟气缸9内安装有缸内压力传感器11，通过缸内压力传感器11测量模拟气缸9内压力；在缸盖8的进气方向前有一管道连接第二稳压箱5，在缸盖8和第二稳压箱5之间的管道上安装进气压力传感器19测量进气压力，在第二稳压箱5的进气方向连接第一稳压箱2，在第一稳压箱2和第二稳压箱5之间连接进气调压阀3和进气流量计4，通过进气调压阀3调节进入缸盖8的压力，在第一稳压箱2的进气方向前安装进气压气机1提高进气压力；其特征在于：在模拟气缸9侧部安装风速仪10，所述风速仪10的旋转轴线与模拟气缸9的轴线相垂直；通过转速传感器12测量风速仪10的叶片转速；模拟气缸9的出口方向通过管路连接到第三稳压箱15，第三稳压箱15出口端连接排气流量计16，排气流量计16出口端连接排气调压阀17，通过排气调压阀17调节第三稳压箱15的压力；还包括排气压气机18，所述排气压气机18连接到排气调压阀17的出口端。
进气压气机可以提高整个试验装置内部的压力水平，使试验装置能够模拟汽油机进排气系统的压力状态；
排气压气机可以使出口压力高于大气压，使得进气道的试验压力达到全压差范围。
第一稳压箱、第二稳压箱及进气压气机、排气压气机配合使用可以满足高增压发动机的压力要求,压力>3.5kPa。
本发明的有益效果：本发明通过在现有稳流试验装置上加装进气压气机、稳压箱、调压阀及排气压气机来调节气道进出气压力，并设置风速仪的旋转轴线与模拟气缸9的轴线相垂直，可扩展稳流气道试验装置为全压差范围内的滚流试验装置，使滚流气道试验台可以实现在全压差范围内调节，从低速、低压、低气门平均马赫数到高压、高速，高气门平均马赫数条件下，都能真实模拟实验汽油机进气。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
1进气压气机、2第一稳压箱、3进气调压阀、4进气流量计、5第二稳压箱、6气门升程传感器、7气门升程调节机构、8缸盖、9模拟气缸、10风速仪、11缸内压力传感器、12转速传感器、13采集器、14计算机、15第三稳压箱、16排气流量计、17排气调压阀、18排气压气机、19进气压力传感器；
图2为第二稳压箱结构示意图：
51前扩张段、52中稳流段、53后收缩段。
具体实施方式
发动机全压差气道稳流试验装置主要由压气机、三个稳压箱、两个调压阀、两个流量计、两个压力传感器、升程传感器、风速仪、转速传感器、气门升程调节装置、模拟气缸、抽风机、采集器、计算机等组成。
优选第一稳压箱2、第二稳压箱5和第三稳压箱15的容积比为6:2:0.9~1，模拟气缸9前的进气侧的稳压箱容积越大，对气流的稳压作用越显著，有利于模拟气缸内气体流动平稳，有利于风速仪10的叶片平稳旋转，测量结果更加精确。
为进一步减小进气调压阀3调整过程中对第二稳压箱5的压力波动，优选第二稳压箱5分为前扩张段51、中稳流段52和后收缩段53三部分，沿气流传播方向，前扩张段51内腔直径逐渐增大，中稳流段5252内腔直径不变，后收缩段53内腔直径逐渐缩小。当通过进气调压阀3对第二稳压箱5的压力进行调整时，气流先经过前扩张段51可以有效消除压力波动，减小第二稳压箱5后的压力波动。
一种发动机全压差气道稳流试验方法，其特征在于：空气经进气压气机1加压后达到700kPa,然后进入3000L容积的第一稳压箱2，在进气调压阀3调节流经进气流量计4后进入容积为1000L的第二稳压箱5进气压力为250kPa，然后进入缸盖8的进气道和模拟气缸9，再进入容积为450L的第三稳压箱15，排气调压阀17调节第三稳压箱15的压力到200kPa，最后通过排气压气机18排出到大气；
气道压差由安装在气道前管路上的进气压力传感器19和模拟气缸9上的缸内压力传感器11测量，大小为50kPa；
空气流量由进气流量计4和排气流量计16测量，为617kg/h；
试验数据由各个传感器通过采集器13输入计算机14进行处理。
进气道试验的空气流向与发动机实际工作时的空气流向相同。

Claims (4)

1.一种发动机全压差气道稳流试验装置，包括进气压气机（1）、第一稳压箱（2）、进气调压阀（3）、进气流量计（4）、第二稳压箱（5）、气门升程传感器（6）、气门升程调节机构（7）、缸盖（8）、模拟气缸（9）、风速仪（10）、缸内压力传感器（11）、转速传感器（12）、采集器（13）、计算机（14），第三稳压箱（15）、排气流量计（16）、排气调压阀（17）、进气压力传感器（19）；气门升程调节机构（7）安装在缸盖（8）上，缸盖（8）安装在模拟气缸（9）上，在模拟气缸（9）内安装有缸内压力传感器（11），通过缸内压力传感器（11）测量模拟气缸（9）内压力；在缸盖（8）的进气方向前有一管道连接第二稳压箱（5），在缸盖（8）和第二稳压箱（5）之间的管道上安装进气压力传感器（19）测量进气压力，在第二稳压箱（5）的进气方向连接第一稳压箱（2），在第一稳压箱（2）和第二稳压箱（5）之间连接进气调压阀（3）和进气流量计（4），通过进气调压阀（3）调节进入缸盖（8）的压力，在第一稳压箱（2）的进气方向前安装进气压气机（1）提高进气压力；其特征在于：在模拟气缸（9）侧部安装风速仪（10），所述风速仪（10）的旋转轴线与模拟气缸（9）的轴线相垂直；通过转速传感器（12）测量风速仪（10）的叶片转速；模拟气缸（9）的出口方向通过管路连接到第三稳压箱（15），第三稳压箱（15）出口端连接排气流量计（16），排气流量计（16）出口端连接排气调压阀（17），通过排气调压阀（17）调节第三稳压箱（15）的压力；还包括排气压气机（18），所述排气压气机（18）连接到排气调压阀（17）的出口端。
2.根据权利要求1所述的一种发动机全压差气道稳流试验装置，其特征在于：所述第一稳压箱（2）、第二稳压箱（5）和第三稳压箱（15）的容积比为6:2:0.9~1。
3.根据权利要求1所述的一种发动机全压差气道稳流试验装置，其特征在于：第二稳压箱（5）分为前扩张段（51）、中稳流段（52和后收缩段（53）三部分，沿气流传播方向，前扩张段（51）内腔直径逐渐增大，中稳流段（52）内腔直径不变，后收缩段（53）内腔直径逐渐缩小。
4.一种发动机全压差气道稳流试验方法，其特征在于：空气经进气压气机（1）加压后达到700kPa,然后进入3000L容积的第一稳压箱（2），在进气调压阀（3）调节流经进气流量计（4）后进入容积为1000L的第二稳压箱（5）进气压力为250kPa，然后进入缸盖（8）的进气道和模拟气缸（9），再进入容积为450L的第三稳压箱（15），排气调压阀（17）调节第三稳压箱（15）的压力到200kPa，最后通过排气压气机（18）排出到大气；
气道压差由安装在气道前管路上的进气压力传感器（19）和模拟气缸（9）上的缸内压力传感器（11）测量，大小为50kPa；
空气流量由进气流量计（4）和排气流量计（16）测量；
试验数据由各个传感器通过采集器（13）输入计算机（14）进行处理。
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