CN112539940A - 双燃料发动机检测试验台 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双燃料发动机检测试验台，包括水温传感器、排温传感器、滑油温度传感器、转速传感器、排放检测仪、油耗仪、监测控制器和上位机，水温传感器安装在高温输水管道上，排温传感器安装在排气总管出口端，滑油温度传感器安装在主滑油管道上，转速传感器安装在飞轮端，油耗仪安装在双燃料发动机的进油管上，排放检测仪设置在双燃料发动机的排气管上；水温传感器、排温传感器、滑油温度传感器和转速传感器各自的输出信号线分别与监测控制器相连，监测控制器通过串口通信将信号传送传送到上位机监控界面。本发明快速高效地在生产现场完成双燃料发动机的检测，缩短了双燃料发动机的开发周期，降低了测试成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种双燃料发动机的检测设备，特别涉及一种船用中速（4000r/min）的双燃料发动机的专用检测试验台，属于双燃料发动机技术领域。
背景技术
随着船舶内燃机排放法规的日益严格，既可以使用柴油，又可以使用天然气（甲烷）作为燃料的双燃料发动机应运而生。目前，在内河水运领域，船用双燃料发动机主要采用对现有柴油机加装一套天然气供给控制系统，从而将原柴油机改装成双燃料发动机。在双燃料发动机的研发过程中，需要对其进行台架试验，以了解双燃料发动机的各项性能。目前，生产厂商缺乏现场对双燃料发动机进行检测的专用试验台，需要委托第三方检测机构进行双燃料发动机的检测试验。检测周期长，且检测成本高，延长了双燃料发动机的研发周期，增大了研发成本。
发明内容
本发明的目的是提供一种结构简单、能在生产现场进行各项检测的双燃料发动机检测试验台。
本发明的目的通过以下技术方案予以实现：
本发明的目的还可以通过以下技术措施来进一步实现。
一种双燃料发动机检测试验台，包括设置在室外、多个并联的天然气罐，并联的汇总管道与球阀相连，所述球阀通过穿墙的连接管道依次与室内的电控阀、滤清器、第一气体连琐阀、减压器、第二气体连琐阀和质量流量计相连后通向双燃料发动机的天然气燃料输入端，在滤清器和第一气体连琐阀的连接管道上还设有压力传感器，在双燃料发动机外侧还设有燃气探测器；电控阀、燃气探测器、第一气体连琐阀、第二气体连琐阀和双燃料发动机的温度传感器各自的电信号线分别与供气控制器相连；双燃料发动机的缸套高温水输出端通过高温输水管道与减压器循环水输入端相连，减压器循环水输出端通过低温输水管道与双燃料发动机的缸套低温水输入端相连，双燃料发动机的高温水管道上还设有高温水出口控制阀；还包括水温传感器、排温传感器、滑油温度传感器、转速传感器、排放检测仪、油耗仪、监测控制器和上位机，所述水温传感器安装在高温输水管道上，排温传感器安装在排气总管出口端，滑油温度传感器安装在主滑油管道上，转速传感器安装在飞轮端，油耗仪安装在双燃料发动机的进油管上，排放检测仪设置在双燃料发动机的排气管上；水温传感器、排温传感器、滑油温度传感器和转速传感器各自的输出信号线分别与监测控制器相连，监测控制器通过串口通信将信号传送传送到上位机监控界面。
进一步的，所述水温传感器和滑油温度传感器均为PT100热电阻，输出信号为4～20mA；所述排温传感器为k型热电偶，输出信号为4～20mA。
进一步的，所述转速传感器为磁电式转速传感器。
进一步的，所述排放检测仪测量NOx（氮氧化物）的范围在0～2000PPm，测量HC（碳氢化合物）的范围在0～10000PPm；输出信号4~20mA；排放检测仪的安装位置距双燃料发动机排气出口的距离不小于排气总管10倍管径，且安装在排气总管的直管段上。
进一步的，所述燃气探测器靠近双燃料发动机的进气侧，且位于双燃料发动机上方的高度H≤2m。
进一步的，所述监测控制器为单片机，通过串口通信与上位机监控界面通信。
本发明采用安装在双燃料发动机相应部位的水温传感器、排温传感器、滑油温度传感器和转速传感器将检测信号直接输送给监测控制器，监测控制器通过串口通信将信号传送传送到上位机监控界面。从而能够直接读取相关测试信息，快速高效地在生产现场完成双燃料发动机的检测。本发明缩短了双燃料发动机的开发周期，降低了测试成本。
本发明的优点和特点，将通过下面优选实施例的非限制性说明进行图示和解释，这些实施例，是参照附图仅作为例子给出的。
附图说明
图1是本发明的原理框图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，本实施例包括设置在室外、多个并联的天然气罐1，并联的汇总管道11与球阀2相连，天然气罐1选用符合GB17258《车用压缩天然气钢瓶》压缩天然气钢瓶12，多个并联的天然气钢瓶12的总容积低于100m3,气罐的最大工作压力不低于20Mpa，最小压力不低于0.8Mpa。
球阀2通过穿墙的连接管道21依次与室内的电控阀3、滤清器4、第一气体连琐阀5、减压器6、第二气体连琐阀7和质量流量计8相连后通向双燃料发动机100的天然气燃料输入端101，在滤清器4和第一气体连琐阀5的连接管道上还设有压力传感器41，在双燃料发动机100外侧还设有燃气探测器9，电控阀3、燃气探测器9、第一气体连琐阀5、第二气体连琐阀7和双燃料发动机100的高温输水管道110的温度传感器111各自的电信号线102分别与供气控制器10相连。双燃料发动机100的缸套高温水输出端（B口）通过高温输水管道110与减压器循环水输入端相连，减压器循环水输出端通过低温输水管道120与双燃料发动机的缸套低温水输入端（A口）相连，双燃料发动机的高温水管道110上还设有高温水出口控制阀130。还包括水温传感器140、排温传感器150、滑油温度传感器160、转速传感器170、排放检测仪180、油耗仪190、监测控制器200、和上位机300，水温传感器140安装在高温输水管道110上，排温传感器150安装在排气总管出口端，滑油温度传感器160安装在主滑油管道上，转速传感器170安装在飞轮端，油耗仪190安装在双燃料发动机100的进油管上，排放检测仪180设置在双燃料发动机100的排气管上；水温传感器140、排温传感器150、滑油温度传感器160和转速传感器170各自的输出信号线201分别与监测控制器200相连，监测控制器200通过串口通信将信号传送传送到上位机300监控界面，便于操作者直接读取相关测试信息，
天然气罐1储存的高压天然气必须经过减压器6减压至0.35Mpa后才能输入双燃料发动机100。同时为了防止高压天然气气体降压吸热，造成减压器6内出现结冰而堵塞，通常需要用双燃料发动机100冷却缸套后高温冷却水来加热减压器6，确保减压器6稳定可靠工作。
水温传感器140和滑油温度传感器160均为PT100热电阻，输出信号为4～20mA；排温传感器150为k型热电偶，输出信号为4～20mA。转速传感器170为磁电式转速传感器。质量流量计8选用E+H质量流量流量计，采用直流24V供电模式，量程0~100L/h, 可精确到0.01L,输出信号4~20mA。
排放检测仪180测量NOx的范围在0～2000PPm，测量HC的范围在0～10000PPm。输出信号4~20mA；排放检测仪180的安装位置距双燃料发动机100排气出口的距离不小于排气总管10倍管径，且安装在排气总管的直管段上。油耗仪190采用湘仪动力测试仪器的FC2210，采用平均油耗测量法测量油耗，可精确到0.01g/h。监测控制器200为基于飞思卡尔MC9S12XE系列单片机，通过串口通信采用MODBUS协议与上位机300的监控界面通信，监控界面采用基于Labview2016软件开发。
本发明的工作过程如下：
1）首先以纯柴油模式启动双燃料发动机100，当供气控制器10通过温度传感器111监测到双燃料发动机100的高温水温度达到80℃时，打开高温水出口控制阀130，双燃料发动机100的缸套高温水输出端（B口）输出冷却缸套后产生的高温水就开始预热减压器6。
2）供气控制器10依次打开电控阀、第一气体连琐阀5、第二气体连琐阀7，天然气罐1输出的高压天然气即可依次经过电控阀3、滤清器4、第一气体连琐阀5和减压器6，经过减压器6减压至0.35Mpa后，再通过第二气体连琐阀7和质量流量计8计向双燃料发动机100供气，然后待双燃料发动机100具备向燃气模式切换时，即可随时选择燃气运行模式。
3）双燃料发动机100正常工作时，可以通过质量流量计8监测天然气的消耗量，通过油耗仪190监测柴油的消耗量，通过上位机300实时监测双燃料发动机100的转速、水温、排温、滑油温度等状态参数，通过排放测试仪180实时监测尾气中的NOx和HC的排放情况。
4）在双燃料发动机100的运行过程中，当燃气探测器9检测到天然气泄漏时，双燃料发动机100的控制器则立即指令通过关断电控阀3、第一气体连琐阀5、第二气体连琐阀7；完全切断天然气的供应，并及时报警。
5）当需要停机时，应先确保双燃料发动机100运行在纯柴油模式，然后，依次关断电控阀3、第一气体连琐阀5、第二气体连琐阀7；同时继续运行纯柴油模式的双燃料发动机1002分钟，确保排尽排气管道中残余的天然气。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围内。
Claims (6)
1.一种双燃料发动机检测试验台，包括设置在室外、多个并联的天然气罐，并联的汇总管道与球阀相连，所述球阀通过穿墙的连接管道依次与室内的电控阀、滤清器、第一气体连琐阀、减压器、第二气体连琐阀和质量流量计相连后通向双燃料发动机的天然气燃料输入端，在滤清器和第一气体连琐阀的连接管道上还设有压力传感器，在双燃料发动机外侧还设有燃气探测器；电控阀、燃气探测器、第一气体连琐阀、第二气体连琐阀和双燃料发动机的温度传感器各自的电信号线分别与供气控制器相连；双燃料发动机的缸套高温水输出端通过高温输水管道与减压器循环水输入端相连，减压器循环水输出端通过低温输水管道与双燃料发动机的缸套低温水输入端相连，双燃料发动机的高温水管道上还设有高温水出口控制阀；其特征在于，还包括水温传感器、排温传感器、滑油温度传感器、转速传感器、排放检测仪、油耗仪、监测控制器和上位机，所述水温传感器安装在高温输水管道上，排温传感器安装在排气总管出口端，滑油温度传感器安装在主滑油管道上，转速传感器安装在飞轮端，油耗仪安装在双燃料发动机的进油管上，排放检测仪设置在双燃料发动机的排气管上；水温传感器、排温传感器、滑油温度传感器和转速传感器各自的输出信号线分别与监测控制器相连，监测控制器通过串口通信将信号传送传送到上位机监控界面。
2.如权利要求1所述的双燃料发动机检测试验台，其特征在于：所述水温传感器和滑油温度传感器均为PT100热电阻，输出信号为4～20mA；所述排温传感器为k型热电偶，输出信号为4～20mA。
3.如权利要求1所述的双燃料发动机检测试验台，其特征在于：所述转速传感器为磁电式转速传感器。
4.如权利要求1所述的双燃料发动机检测试验台，其特征在于：所述排放检测仪测量NOx的范围在0～2000PPm，测量HC的范围在0～10000PPm；输出信号4~20mA；排放检测仪的安装位置距双燃料发动机排气出口的距离不小于排气总管10倍管径，且安装在排气总管的直管段上。
5.如权利要求1所述的双燃料发动机检测试验台，其特征在于：所述燃气探测器靠近双燃料发动机的进气侧，且位于双燃料发动机上方的高度H≤2m。
6.如权利要求1所述的双燃料发动机检测试验台，其特征在于：所述监测控制器为单片机，通过串口通信与上位机监控界面通信。
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