CN106596084A - 一种涡轮增压器启停寿命测试装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种涡轮增压器启停寿命测试装置，特别涉及一种储气式的涡轮增压器启停寿命测试装置，属于动力机械技术领域。包括储气罐、气泵、燃烧室以及相应的管路的调节阀门；采用自循环运转方式；多次起动循环试验中，利用上一次自循环运转过程中存储的空气再次起动；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寿命测试装置
技术领域
本发明涉及一种涡轮增压器启停寿命测试装置，特别涉及一种储气式的涡轮增压器启停寿命测试装置，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。
为了减少汽车在怠速工况下的燃油消耗和有害物质排放，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。在应用该技术情况下，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，转子在润滑油压力还没有建立起来的条件下将受到强烈的冲击。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的挑战。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。目前现有的涡轮增压器启停冲击试验装置均需要两套涡轮增压器，使得结构复杂并且均具有不同的问题。例如公开号为105043779A和105043754A的专利均需要外气源供气，导致试验过程中能源消耗过大。而公开号为105203330A与105203288A的专利虽然不需要外气源供气，但是其中高温转换阀门的可靠度低，容易发生故障，使得整个试验装置的可靠性降低，而且在两条通道进行转换时容易发生燃烧室进气道的进气回流使得燃烧室熄火。
发明内容
本发明的目的是提供一种涡轮增压器启停寿命测试装置，用于考核涡轮增压器的启停次数对其使用寿命的影响。该试验装置能够在理想的情况下不使用外气源完成涡轮增压器启停冲击试验，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寿命测试装置，包括：涡轮增压器、压气机出口管道、燃烧室出口管道、燃烧室、气泵流量阀、气泵和燃烧室进气管道；
所述涡轮增压器由压气机和涡轮组成；
连接关系：燃烧室与涡轮增压器连接；燃烧室的出气端通过燃烧室出口管道与涡轮增压器的涡轮连接；燃烧室的燃烧室进气管道与压气机的压气机出口管道连通；气泵通过管路与燃烧室进气端的管路连通；气泵流量阀位于气泵管路上；
还包括：第一截止阀、第一流量阀、第二流量阀和第二截止阀；
储气罐通过两条管路与测试装置连接，用于实现涡轮增压器启停装置的自循环过程；
储气罐的一条管路与压气机出口管道连通，管路上设置有第一截止阀和第一流量阀；另一条管路与燃烧室进气管道连通，管路上设置有第二流量阀和第二截止阀；
工作过程：
初始状态：第一截止阀和第一流量阀全关闭，第二截止阀打开，第二流量阀关闭，气泵流量阀关闭，涡轮增压器的润滑系统不工作，气泵工作，向气泵自带的储气罐内充气，直到充满。
第一次启动时，启动润滑系统，打开气泵流量阀，然后控制燃烧室喷油点火，同时逐渐增大气泵流量阀的开度以此启动燃烧室，使得空气在燃烧室内成为高温高压的气体，从而带动涡轮工作，涡轮随之带动同轴的压气机运转，空气在压气机的作用下从压气机出口管道进入燃烧室进气管道，为燃烧室提供高压气体，待工作稳定之后关闭气泵流量阀；打开第一截止阀，并缓慢打开第一流量阀使储气罐充气，待燃烧稳定时，保持第一流量阀的开度，待到储气罐与压气机出口管道的压强差小于某一预设值，关闭第一截止阀，然后停止供油，同时断开润滑系统，让增压器自转到停止；
再次启动时，第二流量阀打开小开度，同时启动润滑系统，然后喷油、点火，随后逐渐增大第二流量阀的开度，根据转速传感器和燃气温度传感器测得的信号判定试验台启动后，关闭第二截止阀，同时关闭第二流量阀，第二流量阀关闭后重新打开第二截止阀为下次启动准备，打开第一截止阀，并缓慢打开第一流量阀使储气罐充气，待燃烧稳定时，保持第一流量阀的开度，待到储气罐与压气机出口管道的压强差小于某一预设值，关闭第一截止阀，然后停止供油，同时断开润滑系统，让增压器自转到停止。以此循环上述过程即可以实现增压器启停冲击试验。
有益效果
1、一种涡轮增压器启停寿命测试装置，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寿命测试装置，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。
3、利用涡轮增压器自循环通过气体储存实现多循环测试，而不需要额外的气源供气，节省能源。
附图说明
图1为实施例1的试验台结构示意图。
其中，1-储气罐；2-第一截止阀；3-第一流量阀；4-压气机出口管道；5-压气机；6-涡轮；7-燃烧室出口管道；8-燃烧室；9-气泵流量阀；10-气泵；11-燃烧室进气管道；12-第二流量阀；13-第二截止阀
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寿命测试装置，包括：涡轮增压器、压气机出口管道4、燃烧室出口管道7、燃烧室8、气泵流量阀9和气泵10、燃烧室进气管道11；
所述涡轮增压器由5-压气机；6-涡轮组成；
连接关系：燃烧室8与涡轮增压器连接；燃烧室8的出气端通过燃烧室出口管道7与涡轮增压器的涡轮6连接；燃烧室8的燃烧室进气管道11与压气机5的压气机出口管道4连通；气泵10通过管路与燃烧室8进气端的管路连通；气泵流量阀9位于气泵10管路上；
还包括：第一截止阀2、第一流量阀3、第二流量阀12和第二截止阀13；
储气罐1通过两条管路与测试装置连接，用于实现涡轮增压器启停装置的自循环过程；
储气罐1的一条管路与压气机出口管道4连通，管路上设置有第一截止阀2和第一流量阀3；另一条管路与燃烧室进气管道连通，管路上设置有第二流量阀12和第二截止阀13；
一种涡轮增压器启停寿命测试装置的启动运动方法具体步骤如下：
步骤一、初始状态
第一截止阀2和第一流量调节阀3全关闭，第二截止阀13打开，第二流量阀12关闭，气泵流量阀9关闭，润滑系统不工作，气泵10开始工作，向气泵10自带的储气罐内充气，直到充满。
步骤二、启动—停止
首先启动润滑系统，气泵流量阀9打开小开度，然后控制燃烧室8喷油点火，随后逐渐增大气泵流量阀9的开度，根据转速传感器和燃气温度传感器测得的信号判定试验台启动后，关闭气泵流量阀9，之后根据燃气温度，调整喷油量，使得燃气温度低于极限温度一定值，稳定运行一段时间后，打开第一截止阀2，第一流量阀3慢慢打开，同时监测燃气温度，直到燃气温度达到极限温度时停止打开第一流量阀3，使其保持此时开度，待到储气罐1中压力和压气机出口管道4中压力差(由压差传感器测量)小于某一预定值时，关闭第一截止阀2，然后停止燃油供油，同时断开润滑系统，让增压器自转到停止。
步骤三、再次启动
第二流量阀12打开小开度，同时启动润滑系统(如果需要或可延迟几秒)，然后喷油、点火，随后逐渐增大第二流量阀12的开度，根据转速传感器和燃气温度传感器测得的信号判定试验台启动后，关闭第二截止阀13，同时关闭第二流量阀12，第二流量阀12关闭后重新打开第二截止阀13为下次启动准备，之后根据燃气温度，调整喷油量，使得燃气温度低于极限温度一定值，稳定运行5秒(转速波动在1000转以内)后，打开第一截止阀2，此时燃气温度升高，随着储气罐中气压升高，燃烧室进气流量逐渐恢复，燃气温度重新下降，待到储气罐中1压力和压气机出口管道4中压力差(由压差传感器测量)小于某一预定值时，关闭第一截止阀2，然后停止供油，同时断开润滑系统，让增压器自转到停止。

Claims (3)

1.一种涡轮增压器启停寿命测试装置，其特征在于：包括：涡轮增压器、压气机出口管道(4)、燃烧室出口管道(7)、燃烧室(8)、气泵流量阀(9)、气泵(10)和燃烧室进气管道(11)；
所述涡轮增压器由压气机(5)和涡轮(6)组成；
燃烧室(8)与涡轮增压器连接；燃烧室(8)的出气端通过燃烧室出口管道(7)与涡轮增压器的涡轮(6)连接；燃烧室(8)的燃烧室进气管道(11)与压气机(5)的压气机出口管道(4)连通；气泵(10)通过管路与燃烧室(8)进气端的管路连通；气泵流量阀(9)位于气泵(10)管路上。
2.如权利要求1所述的一种涡轮增压器启停寿命测试装置，其特征在于：还包括：第一截止阀(2)、第一流量阀(3)、第二流量阀(12)和第二截止阀(13)；
储气罐(1)通过两条管路与测试装置连接；
储气罐(1)的一条管路与压气机出口管道(4)连通，管路上设置有第一截止阀(2)和第一流量阀(3)；另一条管路与燃烧室进气管道连通，管路上设置有第二流量阀(12)和第二截止阀(13)。
3.如权利要求2所述的一种涡轮增压器启停寿命测试装置，其特征在于：工作过程为：
初始状态：第一截止阀和第一流量阀全关闭，第二截止阀打开，第二流量阀关闭，气泵流量阀关闭，涡轮增压器的润滑系统不工作，气泵工作，向气泵自带的储气罐内充气，直到充满；
第一次启动时，启动润滑系统，打开气泵流量阀，然后控制燃烧室喷油点火，同时逐渐增大气泵流量阀的开度以此启动燃烧室，使得空气在燃烧室内成为高温高压的气体，从而带动涡轮工作，涡轮随之带动同轴的压气机运转，空气在压气机的作用下从压气机出口管道进入燃烧室进气管道，为燃烧室提供高压气体，待工作稳定之后关闭气泵流量阀；打开第一截止阀，并缓慢打开第一流量阀使储气罐充气，待燃烧稳定时，保持第一流量阀的开度，待到储气罐与压气机出口管道的压强差小于某一预设值，关闭第一截止阀，然后停止供油，同时断开润滑系统，让增压器自转到停止；
再次启动时，第二流量阀打开小开度，同时启动润滑系统，然后喷油、点火，随后逐渐增大第二流量阀的开度，根据转速传感器和燃气温度传感器测得的信号判定试验台启动后，关闭第二截止阀，同时关闭第二流量阀，第二流量阀关闭后重新打开第二截止阀为下次启动准备，打开第一截止阀，并缓慢打开第一流量阀使储气罐充气，待燃烧稳定时，保持第一流量阀的开度，待到储气罐与压气机出口管道的压强差小于某一预设值，关闭第一截止阀，然后停止供油，同时断开润滑系统，让增压器自转到停止；以此循环上述过程即可以实现增压器启停冲击试验。
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