CN109084985A - 一种扫气流动测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及发动机测试技术领域，公开一种扫气流动测试系统。扫气流动测试系统包括：鼓风机；扫气箱，扫气箱与鼓风机连通；缸套，缸套一端设置有扫气组件，扫气组件被配置为控制气流流入缸套，缸套设置有扫气组件的一端穿设在扫气箱中，缸套的另一端设置有排气组件，排气组件被配置为控制气流流出缸套；检测组件，检测组件用于测量扫气流动测试系统的工作参数；及采集仪，采集仪与检测组件电连接，采集仪被配置为根据检测组件的测量数据分析缸套内部气流的流动参数。本发明通过设置检测组件和采集仪，可以准确地检测缸套内部气流的流动，从而分析发动机气缸内部的扫气流动过程。

Description

一种扫气流动测试系统

技术领域

本发明涉及发动机测试技术领域，尤其涉及一种扫气流动测试系统。

背景技术

发动机的扫气过程覆盖了自扫气口开启至排气门关闭的整个阶段。发动机内部气流的流动直接影响新鲜空气与燃油混合的均匀程度，进而影响混合气体的燃烧特性。此外，扫气气流还可以有效地分散机械部件的热应力，起到一定的冷却作用。因此，优化发动机的扫气过程在改善发动机性能及提高工作效率方面十分重要。在使用过程中，由于难以准确测量气缸内气流的流动，无法有效地测试发动机在不同的条件参数下工作或发动机采用不同的扫气部件对扫气流动的影响。

发明内容

基于以上所述，本发明的目的在于提供一种扫气流动测试系统，模拟发动机工作时气缸内部气流的流动，通过检测缸套内部的流场信息，分析发动机工作时气缸内部的扫气流动过程。

为达上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种扫气流动测试系统，包括：鼓风机；扫气箱，所述扫气箱与所述鼓风机连通；缸套，所述缸套一端设置有扫气组件，所述扫气组件被配置为控制气流流入所述缸套，所述缸套设置有所述扫气组件的一端穿设在所述扫气箱中，所述缸套的另一端设置有排气组件，所述排气组件被配置为控制气流流出所述缸套；检测组件，所述检测组件用于测量所述扫气流动测试系统的工作参数；及采集仪，所述采集仪与所述检测组件电连接，所述采集仪被配置为根据所述检测组件的测量数据分析所述缸套内部气流的流动参数。

作为一种扫气流动测试系统的优选方案，所述检测组件包括流量计，所述流量计被配置为测量流入所述扫气箱中气流的流量。

作为一种扫气流动测试系统的优选方案，所述检测组件包括叶片风速仪，所述叶片风速仪设置在所述缸套的内部。

作为一种扫气流动测试系统的优选方案，所述检测组件包括温湿度传感器。

作为一种扫气流动测试系统的优选方案，所述检测组件包括压力传感器，所述扫气箱和所述缸套中至少一个与所述压力传感器连接。

作为一种扫气流动测试系统的优选方案，所述扫气组件包括：扫气口，所述扫气口设置在所述扫气箱中且与所述缸套连接，所述扫气口上设置有扫气孔；活塞，所述活塞设置在所述缸套内部，与所述活塞对应设置有第一电机，所述第一电机被配置为驱动所述活塞打开或遮挡所述扫气孔。

作为一种扫气流动测试系统的优选方案，所述排气组件包括：缸盖，所述缸盖与所述缸套连接，所述缸盖上设置有排气孔；排气阀，所述排气阀设置在所述缸套内部，与所述排气阀对应设置有第二电机，所述第二电机被配置为驱动所述排气阀打开或遮挡所述排气孔。

作为一种扫气流动测试系统的优选方案，所述扫气流动测试系统还包括变频器，所述变频器调节所述鼓风机流出的气流的压力。

作为一种扫气流动测试系统的优选方案，所述扫气流动测试系统还包括稳压桶，所述稳压桶分别与所述鼓风机和所述扫气箱连通。

作为一种扫气流动测试系统的优选方案，所述扫气组件和/或所述排气组件与所述缸套可拆卸连接。

本发明的有益效果为：

本发明通过提供一种扫气流动测试系统，模拟发动机工作时气缸内部气流的流动。通过检测缸套内部的流场信息，分析发动机工作时气缸内部的扫气流动过程。通过设置检测组件，测量该扫气流动测试系统的工作参数，通过设置采集仪，收集检测组件的测量数据，将气流在缸套内部的运动，量化为参数进而分析获得流场信息。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的扫气流动测试系统的结构示意图；

图2是本发明提供的扫气箱、缸套处的结构示意图；

图3是本发明提供的扫气流动测试系统的连接关系示意图。

图中：

1-鼓风机，2-稳压桶，3-叶片风速仪，4-流量计，5-扫气箱，

6-扫气组件，61-扫气口，62-活塞，7-缸套，

8-排气组件，81-缸盖，82-排气阀，83-排气道，84-排气管，9-稳压箱。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连通”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1-图2所示，本实施例提供一种扫气流动测试系统，该扫气流动测试系统包括鼓风机1、扫气箱5、缸套7、检测组件及采集仪。其中，鼓风机1为该扫气流动测试系统提供持续的气流，气流依次流经扫气箱5与缸套7后，由该扫气流动测试系统排出至大气。通过检测组件，测量该扫气流动测试系统的工作参数，通过采集仪收集检测组件的测量数据，从而检测并分析缸套7内的流场信息。

具体地，如图2所示，缸套7的一端设置有扫气组件6，且缸套7设置有扫气组件6的一端穿设在扫气箱5中。其中扫气组件6包括扫气口61和活塞62，通过设置扫气组件6以控制气流自扫气箱5向缸套7的流动。本实施例中，扫气口61为圆柱管状结构，且与缸套7的一端密封连接，沿该扫气口61的圆柱面周相均匀分布有多个扫气孔，气流通过扫气孔流入缸套7。活塞62滑动设置在扫气口61和缸套7内部，与缸套7密封配合。通过活塞62的直线往复运动控制扫气组件6的开闭及气流的流动。活塞62一端设置有活塞杆，活塞杆穿过该扫气箱5连接至第一电机，该第一电机被配置为驱动活塞62打开或遮挡扫气孔。本实施例中，第一电机为直线电机，通过直线电机驱动活塞杆带动活塞62直线往复运动。当然，在其他实施例中，其他可以实现控制气流流入缸套7的扫气组件6均可以被采用。

缸套7的另一端设置有排气组件8，用于控制气流流出缸套7，排气组件8包括缸盖81、排气阀82、排气道83与排气管84，通过设置排气组件8以控制气流自缸套7排出至大气。本实施例中，缸盖81一侧与缸套7密封连接，另一侧依次连接有排气道83与排气管84，且缸盖81与排气道83的连接处设置有排气孔。气流由缸套7经缸盖81上的排气孔，依次流经排气道83与排气管84排出至大气。当然，在其他实施例中，缸盖81、排气道83与排气管84也可以是一体化设计。排气阀82滑动设置在缸套7与缸盖81围设的空间中，排气阀82能够抵接在缸盖81上以密封排气孔，通过排气阀82的直线往复运动以控制排气组件8的开闭。排气阀82一端设置有排气阀杆，排气阀杆依次穿过缸盖81及排气道83，连接至第二电机，该第二电机被配置为驱动排气阀82打开或遮挡排气孔。本实施例中，第二电机为直线电机，通过直线电机驱动排气阀杆带动排气阀82直线往复运动。当然，在其他实施例中，其他可以实现控制气流流出缸套7的排气组件8均可以被采用。

为简化文字，以缸套7靠近扫气箱5的一侧为左侧，以缸套7远离扫气箱5的一侧为右侧，描述活塞62与排气阀82的运动过程。其中，该活塞62被配置为，当活塞62位于第一位置时，活塞62位于其运动行程的最左端，此时活塞62位于扫气孔左侧，气流自扫气箱5通过扫气孔流入缸套7；当活塞62位于第二位置时，活塞62位于其运动行程的中部，此时活塞62位于扫气孔右侧，气体无法流入活塞62、缸套7及缸盖81围设的空间；当活塞62位于第三位置时，活塞62位于其运动行程的最右端。活塞62与排气阀82的运动过程分为四个阶段。第一阶段时，活塞62由第一位置运动至第二位置，排气阀82离开在缸盖81以打开排气孔，此时，气流在缸套7内流动；第二阶段时，活塞62由第二位置运动至第三位置，排气阀82抵接在缸盖81上以密封排气孔，此时缸套7内的气流被压缩；第三阶段时，活塞62由第三位置运动至第二位置，排气阀82离开在缸盖81以打开排气孔；第四阶段时，活塞62由第二位置运动至第一位置，排气阀82抵接在缸盖81上以密封排气孔。当然，在其他实施例中，其他能实现控制气流流入缸套7的扫气组件6及控制气流流出缸套7的排气组件8的方案均可以被采用。

如图3所示，采集仪与多个检测组件电连接，以收集多个测量数据，并将数据传送至微型计算机，通过微型计算机对各个检测组件的测量数据综合分析不同测试条件下，缸套7内部的流量系数、平均流量系数、涡流强度及涡流比等参数。设置扫气流动测试系统可以全方面展示发生特定扫气流动时，扫气流动测试系统中全面的工作参数。

具体地，检测组件包括流量计4，流量计4设置在鼓风机1与扫气箱5之间，以测量流入扫气箱5中气流的流量。进一步地，扫气流动测试系统还包括稳压桶2，稳压桶2设置在鼓风机1与流量计4之间，以稳定鼓风机1流出的气流的压力。其中稳压桶2的进气口与出气口的位置错开，以防止气流未经过稳压作用直接流出稳压桶2。本实施例中，在流量计4与扫气箱5之间还设置有稳压箱9，该稳压箱9起到进一步稳定气流压力的作用。

具体地，检测组件还包括压力传感器。本实施例共设置三个压力传感器，三个压力传感器分别与缸套7、扫气箱5及大气相连通，以分别测试缸套7内的压力信号、扫气箱5内的压力信号及大气压。

具体地，检测组件还包括叶片风速仪3。叶片风速仪3设置在缸套7的内部，通过叶片风速仪3的转速信息分析缸内涡流。其中叶片风速仪3与缸套7内的压力传感器配合，对缸套7的内部的流动参数进行测试。

具体地，检测组件还包括温湿度传感器。温湿度传感器和与大气连通的压力传感器均设置在该扫气流动测试系统旁，采集环境信息，以综合分析试验环境，即大气的温度、湿度及压力对测试结果的影响。

具体地，检测组件还包括活塞位移传感器和排气阀位移传感器。活塞位移传感器与活塞62相对设置，排气阀位移传感器与排气阀82相对设置。本实施例中，活塞62与排气阀82均为直线运动，活塞位移传感器和排气阀位移传感器分别测量活塞62与排气阀82的直线行程。当然在其他实施例中，若扫气组件6和排气组件8采取不同的设置方式，也应该相应的改变与扫气组件6和排气组件8对应的检测组件的设置方式。

进一步地，扫气流动测试系统还包括变频器，变频器与鼓风机1相连，以调节自鼓风机1中流出的气流的压力。通过设置变频器，可以实现检测不同气流压力下缸套7内部的流场信息，进而分析不同的气流压力对扫气流动的影响。其中，变频器可以通过采集仪与微型计算机相连，通过微型计算机控制变频器的输出频率，调节鼓风机1的流出的气流的压力。同时，采集仪收集变频器的输出频率，与检测组件的测量数据综合分析变频器设定频率下气流压力对扫气流动的影响。

进一步地，扫气组件6和排气组件8与缸套7可拆卸连接。通过更换扫气组件6和排气组件8，以分别测试活塞62、扫气口61、缸盖81、排气阀82等构件的不同结构对缸套7内部气流的影响，从而设计能够提供更好扫气流动效果的扫气组件6及排气组件8。通过设置可拆卸连接的扫气组件6和排气组件8，可以简便的测试发动机的扫气组件6及排气组件8对扫气流动的影响，有利于发动机的开发设计及持续改良。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种扫气流动测试系统，其特征在于，包括：

鼓风机(1)；

扫气箱(5)，所述扫气箱(5)与所述鼓风机(1)连通；

缸套(7)，所述缸套(7)一端设置有扫气组件(6)，所述扫气组件(6)被配置为控制气流流入所述缸套(7)，所述缸套(7)设置有所述扫气组件(6)的一端穿设在所述扫气箱(5)中，所述缸套(7)的另一端设置有排气组件(8)，所述排气组件(8)被配置为控制气流流出所述缸套(7)；

检测组件，所述检测组件用于测量所述扫气流动测试系统的工作参数；及

采集仪，所述采集仪与所述检测组件电连接，所述采集仪被配置为根据所述检测组件的测量数据分析所述缸套(7)内部气流的流动参数。

2.根据权利要求1所述的扫气流动测试系统，其特征在于，所述检测组件包括流量计(4)，所述流量计(4)被配置为测量流入所述扫气箱(5)中气流的流量。

3.根据权利要求1所述的扫气流动测试系统，其特征在于，所述检测组件包括叶片风速仪(3)，所述叶片风速仪(3)设置在所述缸套(7)的内部。

4.根据权利要求1所述的扫气流动测试系统，其特征在于，所述检测组件包括温湿度传感器。

5.根据权利要求1所述的扫气流动测试系统，其特征在于，所述检测组件包括压力传感器，所述扫气箱(5)和所述缸套(7)中至少一个与所述压力传感器连接。

6.根据权利要求1所述的扫气流动测试系统，其特征在于，所述扫气组件(6)包括：

扫气口(61)，所述扫气口(61)设置在所述扫气箱(5)中且与所述缸套(7)连接，所述扫气口(61)上设置有扫气孔；

活塞(62)，所述活塞(62)设置在所述缸套(7)内部，与所述活塞(62)对应设置有第一电机，所述第一电机被配置为驱动所述活塞(62)打开或遮挡所述扫气孔。

7.根据权利要求1所述的扫气流动测试系统，其特征在于，所述排气组件(8)包括：

缸盖(81)，所述缸盖(81)与所述缸套(7)连接，所述缸盖(81)上设置有排气孔；

排气阀(82)，所述排气阀(82)设置在所述缸套(7)内部，与所述排气阀(82)对应设置有第二电机，所述第二电机被配置为驱动所述排气阀(82)打开或遮挡所述排气孔。

8.根据权利要求1-7任一项所述的扫气流动测试系统，其特征在于，所述扫气流动测试系统还包括变频器，所述变频器调节所述鼓风机(1)流出的气流的压力。

9.根据权利要求1-7任一项所述的扫气流动测试系统，其特征在于，所述扫气流动测试系统还包括稳压桶(2)，所述稳压桶(2)分别与所述鼓风机(1)和所述扫气箱(5)连通。

10.根据权利要求1-7任一项所述的扫气流动测试系统，其特征在于，所述扫气组件(6)和/或所述排气组件(8)与所述缸套(7)可拆卸连接。