CN111076941A - 双vgt二级可调增压器试验系统 - Google Patents

双vgt二级可调增压器试验系统 Download PDF

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刘瑞林
张众杰
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M15/00—Testing of engines
    • G01M15/04—Testing internal-combustion engines
    • G01M15/05—Testing internal-combustion engines by combined monitoring of two or more different engine parameters
    • G—PHYSICS
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    • G01M13/00—Testing of machine parts

Abstract

一种双VGT二级可调增压器试验系统，外接气源的风机通过燃烧室进气管与燃烧室的进气端连接，燃烧室的出气端与串接的高/低压级涡轮机的进口端连接，高/低压级涡轮机的出口端进行排气，串接在一起的高/低压级离心压气机与相应的高/低压级涡轮机同轴连接，高/低压级离心压气机的出气端通向大气，管道上安装有背压调节阀；所述高/低压级离心压气机的出气管道和燃烧室进气管连通且在连接管上安装二位四通阀和节流阀；所述高/低压级涡轮机分别连接VGT电动执行器，它们之间通过电源连接且分别通过CAN通信总线与电脑终端连接。该方法和系统可实现不同高\低压级VGT喷嘴截面开度，实现二级可调增压器特性(两级压气机特性、两级涡轮流通特性)的研究，从而有效防止压气机发生喘振和堵塞。

Description

双VGT二级可调增压器试验系统
技术领域
本发明属于发动机增压器技术领域，特别是涉及一种双VGT二级可调增压器试验系统。
背景技术
随着发动机行业的发展以及排放标准的日益严格，增压技术的应用越来越广泛，人们对发动机全工况性能提出了更高的要求。二级可调增压系统高压级涡轮具有较小的转动惯量和涡轮流通面积，能够有效提升柴油机增压压力和瞬态响应性，近年来成为发动机增压领域关注的热点。但普通的废气旁通式二级可调增压系统仅能够在中高转速范围内改变涡轮流通面积，进而调节排气能量分配，低速工况下仍为固定截面增压系统，不能有效利用发动机低速时的排气能量。
将VGT技术融入到二级增压系统中能够融合VGT技术和普通二级增压技术的优点，在高海拔下为柴油机提供高压比，且可使VGT叶片灵活控制瞬态工况排气能量和涡轮功分配，既可保证增压压力瞬态响应性，又可避免泵气损失过大和油耗增加的问题。因此，采用试验手段研究双VGT二级可调增压器特性具有重要的理论和现实意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种双VGT二级可调增压器试验系统，该系统通过控制高\低压级VGT可变截面流通面积，实现不同高\低压级VGT喷嘴截面开度，实现二级可调增压器特性(两级压气机特性、两级涡轮流通特性)的研究，从而有效防止压气机发生喘振和堵塞，而且操作简便，运行可靠。
为实现本发明的目的所采用的技术方案是：一种双VGT二级可调增压器试验系统，包括外接气源的风机、燃烧室、高/低压级涡轮机和高/低压级离心压气机；其特征在于：外接气源的风机通过燃烧室进气管与燃烧室的进气端连接，燃油系统通过燃烧室内的喷油孔向燃烧室提供燃油，燃烧室的出气端通过涡轮进气管与串接的高/低压级涡轮机的进口端连接，高/低压级涡轮机的出口端连接排气管进行排气，高/低压级涡轮机由来自燃烧室的高温燃气所驱动高速旋转；串接在一起的高/低压级离心压气机与相应的高/低压级涡轮机同轴连接，高/低压级离心压气机的出气端连接出气管道通向大气，管道上安装有背压调节阀；所述高/低压级离心压气机的出气管道和燃烧室进气管连通且在连接管上安装二位四通阀和节流阀；所述高/低压级涡轮机分别连接VGT电动执行器，它们之间通过电源连接且分别通过CAN通信总线与电脑终端连接。
所述燃烧室进气管上安装有进气调节阀、压力计和流量计。
所述燃烧室出气管上安装有压力传感器和温度传感器。
所述高/低压级离心压气机与高/低压级涡轮同轴连接的轴间通过润滑系统进行润滑。
所述串接在一起的高/低压级离心压气机的进气管道、连接管道和出气管道上分别安装温度传感器和压力传感器,出气管道上还安装有流量计。
所述串接在一起的高/低压级涡轮机的进气管道、连接管道和出气管道上分别安装温度传感器和压力传感器。
本发明方法和系统通过控制高\低压级VGT可变截面流通面积，实现不同高\低压级VGT喷嘴截面开度，实现二级可调增压器特性(两级压气机特性、两级涡轮流通特性)的研究，从而有效防止压气机发生喘振和堵塞，而且操作简便，运行可靠。
附图说明
图1所示为本发明的双VGT二级可调增压器试验系统。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，一种双VGT二级可调增压器试验系统，包括外接气源的罗茨风机、燃烧室、高/低压级涡轮机23、24和高/低压级离心压气机25、26。外接气源的风机通过燃烧室进气管与燃烧室的进气端连接，燃油系统通过燃烧室内的喷油孔向燃烧室提供燃油，燃烧室的出气端通过涡轮进气管与串接的高/低压级涡轮机23、24的进口端连接，高/低压级涡轮机23、24的出口端连接排气管进行排气，高/低压级涡轮机23、24由来自燃烧室的高温燃气所驱动高速旋转。串接在一起的高/低压级离心压气机25、26与相应的高/低压级涡轮机23、24同轴连接，高/低压级离心压气机25、26的出气端连接出气管道通向大气，管道上安装有背压调节阀6；所述高/低压级离心压气机25、26的出气管道和燃烧室进气管连通且在连接管上安装二位四通阀4和节流阀5；所述高/低压级涡轮机分别连接VGT电动执行器，它们之间通过12V直流电源22连接且分别通过CAN通信总线21与电脑终端20连接，试验系统的电脑终端通过CAN通信，实时控制高、低压级VGT可变喷嘴截面面积，进行不同涡轮流通截面积下双VGT二级可调增压器压气机和涡轮机特性试验。
所述燃烧室进气管上安装有进气调节阀3、压力计2和流量计1。
所述燃烧室出气管上安装有压力传感器14和温度传感器15。
所述高/低压级离心压气机与高/低压级涡轮同轴连接的轴间通过润滑系统进行润滑。
所述串接在一起的高/低压级离心压气机25、26的进气管道上安装温度传感器13和压力传感器12、连接管道上安装压力传感器10和温度传感器11，出气管道上安装压力传感器8和温度传感器9,出气管道上还安装有流量计7。
所述串接在一起的高/低压级涡轮机的进气管道上安装温度传感器15和压力传感器14、连接管道上安装压力传感器16和温度传感器17、出气管道上安装压力传感器18和温度传感器19。
如表1双VGT二级可调增压器特性试验方法所示，本发明双VGT二级可调增压器特性试验方法是：首先，固定低压级VGT喷嘴截面开度全开(100％)，改变涡轮端进气阀开度，以调节高压级涡轮转速60000r/min，待高压级涡轮转速稳定后逐渐减小高压级VGT开度至100％、80％、60％、50％、40％、30％，每次到一定开度，记录环境压力、温度、进气流量、低压级压气机后压力和温度、高压级压气机后压力和温度、高压级涡前压力和温度、高压级涡后压力和温度、低压级涡后压力和温度及高\低压级涡轮转速。试验记录过程中，若发现高压级涡轮喷嘴截面开度对涡轮转速影响较大，应相应缩短试验步长。其次，分别固定低压级VGT开度80％、60％、50％、40％，重复上述试验步骤；
待高压级涡轮60000r/min下，高\低压级VGT所有喷嘴截面开度测量完毕后，通过调节燃烧室燃油量和进气节流阀开度，将高压级涡轮转速提升至80000r/min，重复上述试验步骤；待测量完毕后，将高压级涡轮转速提升至100000r/min，重复上述试验步骤。
Figure BDA0002347182830000041
Figure BDA0002347182830000051
表1
尽管为说明目的公开了本发明的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本发明的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。

Claims (7)

1.一种双VGT二级可调增压器试验系统，包括外接气源的风机、燃烧室、高/低压级涡轮机和高/低压级离心压气机；其特征在于：外接气源的风机通过燃烧室进气管与燃烧室的进气端连接，燃油系统通过燃烧室内的喷油孔向燃烧室提供燃油，燃烧室的出气端通过涡轮进气管与串接的高/低压级涡轮机的进口端连接，高/低压级涡轮机的出口端连接排气管进行排气，高/低压级涡轮机由来自燃烧室的高温燃气所驱动高速旋转；串接在一起的高/低压级离心压气机与相应的高/低压级涡轮机同轴连接，高/低压级离心压气机的出气端连接出气管道通向大气，管道上安装有背压调节阀；所述高/低压级离心压气机的出气管道和燃烧室进气管连通且在连接管上安装二位四通阀和节流阀；所述高/低压级涡轮机分别连接VGT电动执行器，它们之间通过电源连接且分别通过CAN通信总线与电脑终端连接。
2.根据权利要求1所述的双VGT二级可调增压器试验系统，其特征在于：所述燃烧室进气管上安装有进气调节阀、压力计和流量计。
3.根据权利要求1所述的双VGT二级可调增压器试验系统，其特征在于：所述燃烧室出气管上安装有压力传感器和温度传感器。
4.根据权利要求1所述的双VGT二级可调增压器试验系统，其特征在于：所述高/低压级离心压气机与高/低压级涡轮同轴连接的轴间通过润滑系统进行润滑。
5.根据权利要求1所述的双VGT二级可调增压器试验系统，其特征在于：所述串接在一起的高/低压级离心压气机的进气管道、连接管道和出气管道上分别安装温度传感器和压力传感器,出气管道上还安装有流量计。
6.根据权利要求1所述的双VGT二级可调增压器试验系统，其特征在于：串接在一起的高/低压级涡轮机的进气管道、连接管道和出气管道上分别安装温度传感器和压力传感器。
7.一种根据权利要求1所述的双VGT二级可调增压器试验系统的试验方法，其特征在于：首先，固定低压级涡轮机喷嘴截面开度至全开100％，改变涡轮端进气阀开度以调节高压级涡轮机转速至60000r/min，待高压级涡轮机转速稳定后逐渐减小高压级涡轮机开度至100％、80％、60％、50％、40％、30％，每次到一定开度记录环境压力、温度、进气流量、低压级离心压气机后压力和温度、高压级离心压气机后压力和温度、高压级涡轮机前压力和温度、高压级涡轮机后压力和温度、低压级涡轮机后压力和温度及高\低压级涡轮转速，然后，分别固定低压级涡轮机开度80％、60％、50％、40％、30％，重复上述试验步骤；
待高压级涡轮机转速在60000r/min下，高\低压级涡轮机所有喷嘴截面开度测量完毕后，通过调节燃烧室燃油量和进气节流阀开度，将高压级涡轮机转速提升至80000r/min，重复上述试验步骤；待测量完毕后，将高压级涡轮转速提升至100000r/min，重复上述试验步骤。
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