CN114216684A - 一种用于测试发动机高原低气压瞬态性能的试验系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于测试发动机高原低气压瞬态性能的试验系统。本发明由进气调节系统、高原低气压复合环境舱、排气稳压调节系统、发动机及其瞬态测功系统构成，发动机及其瞬态测功机分别安装在高原低气压复合环境舱的试验舱和设备舱内，低压舱的低气压和发动机排气低气压通过真空泵抽气的方式实现，而低气压的稳定性通过进气调节阀组、排气调节阀组和调节阀实现。发动机排气旁通管道与低压舱联通，从而保证进排气压力的一致性，并且当发动机启动和变速时，也不会影响进排气气压。本发明可以满足不同海拔发动机高原低气压稳态和瞬态性能试验的需求，为发动机高原适应性关键技术研究及相关标准的制定提供支撑。
Description
技术领域
本发明涉及发动机领域，更具体地说，是涉及一种用于测试发动机高原低气压瞬态性能的试验系统。
背景技术
汽车在高原行驶时，海拔高度的升高对发动机性能有明显的影响。随着海拔高度的升高，发动机会普遍存在发动困难、动力性下降、经济性恶化、排放污染严重等问题，且不同型号和用途的发动机，性能下降的程度不同。究其原因，主要是由于高原地区低气压和低温等大气条件的影响。
研究和探讨高海拔地区大气条件对发动机性能的影响，是开展汽车发动机高海拔性能研究的基础和前提，并且能够为改善发动机燃烧过程，降低燃油消耗和排放污染，以及为开发设计和标定适合高原地区使用的高原型发动机提供试验参考依据。
目前，国内汽车发动机高海拔环境实验条件建设的滞后性严重制约了汽车工业的发展，国内相关研究机构和企业的发动机高原模拟实验室建设水平总体不高。在模拟低气压环境，发动机变速过程中，如何控制发动机进排气协同问题，保证低气压模拟系统的瞬态压力稳定性，国内目前还没有相对较精确的试验方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，针对高原环境提供一种用于测试发动机高原低气压瞬态性能的试验系统。
本发明用于测试发动机高原低气压瞬态性能的试验系统，包括进气调节系统、高原低气压复合环境舱(低压舱)、排气稳压调节系统、发动机及其瞬态测功系统；进气调节系统由一个进气电动调节阀1、一个旁通调节阀2和一个流量计3组成，新风送风管路分别连接进气电动调节阀1和旁通调节阀2，电动调节阀1连接设置流量计3的进气管路，进气管路与低压舱4联通；低压舱由带有平衡窗的隔板隔成低气压低温试验舱6和低气压常温设备舱5组成，发动机放置在低气压低温试验舱6，测功机放置在低气压常温设备舱5；排气稳压调节系统由烟气捕集器9、尾气降温换热器10、发动机排气小流量调节阀16与发动机排气大流量调节阀14以及连接低压舱的加热换热器11、低压舱排气调节阀12、流量计13组成，发动机排气收集口通过管路依次连接烟气捕集器9、尾气降温换热器10、发动机排气小流量调节阀16与发动机排气大流量调节阀14和真空泵15，发动机排气小流量调节阀16与发动机排气大流量调节阀14并联，满足全范围流量调节的控制要求；所述加热换热器11、低压舱排气调节阀12、流量计13依次通过管路连接，加热换热器11连接的前端管路与低压舱6联通；流量计13连接的后端管路与发动机排气小流量调节阀16和尾气降温换热器10之间的管路联通。
本发明可以满足不同海拔、不同排量发动机的高原低气压稳态和瞬态性能试验的需求，为高原型发动机关键技术研究及相关标准的制定提供支撑。
与现有技术相比，本发明具有如下的优点和积极效果：
1.任意压力条件下，发动机加速过程中，舱内压力变化不超过±1kPa，即保证低气压模拟系统的瞬态压力稳定性。
2.能够模拟海拔0-6000m(101～47kPa)大气压力下的发动机复合环境工作状态。具体的技术指标为：
(1)压力范围：101～47kPa；温度范围：-45℃～+70℃；湿度范围：15％～95％。
(2)压力稳定性：≤3min(发动机不工作时，改变设定压力后，自第一次达到设定压力点与压力稳定在设定值±500Pa范围内的时间)，稳态时压力波动小于±0.5kPa。
(3)能够提高进气流量测量精度，进气流量测量范围为：0～3000m3/h，101kPa～47kPa、-45℃～+70℃、15％～95％整个环境条件下能够正常工作。采用大小双流量计并联工作。能够保证发动机在全工况下进气流量测量的准确性。
附图说明
图1是本发明的原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
如图1所示：一种用于测试发动机高原低气压瞬态性能的试验系统，包括进气调节系统、高原低气压复合环境舱(低压舱)、排气稳压调节系统、发动机及其瞬态测功系统；进气调节系统由一个进气电动调节阀1、一个旁通调节阀2和一个流量计3组成，新风送风管路分别连接进气电动调节阀1和旁通调节阀2，电动调节阀1连接设置流量计3的进气管路，进气管路与低压舱4联通；低压舱由带有平衡窗的隔板隔成低气压低温试验舱6和低气压常温设备舱5，发动机8放置在低气压低温试验舱6，测功机7放置在低气压常温设备舱5；排气稳压调节系统由烟气捕集器9、尾气降温换热器10、发动机排气小流量调节阀16、发动机排气大流量调节阀14以及连接低压舱的加热换热器11、低压舱排气调节阀12、流量计13组成，发动机排气收集口通过管路依次连接烟气捕集器9、尾气降温换热器10、发动机排气小流量调节阀16、发动机排气大流量调节阀14和真空泵15，发动机排气小流量调节阀16与发动机排气大流量调节阀14并联，满足全范围流量调节的控制要求；所述加热换热器11、低压舱排气调节阀12、流量计13依次通过管路连接，加热换热器11连接的前端管路与低压舱6联通；流量计13连接的后端管路与发动机排气小流量调节阀16和尾气降温换热器10之间的管路联通。
低压舱和发动机进排气低气压是通过真空泵抽气的方式实现，而气压的稳定性通过发动机排气小流量调节阀与发动机排气大流量调节阀实现。旁通排气管道(具体由加热换热器11、低压舱排气调节阀12、流量计13连接的管路组成)与低压舱6联通，从而保证进排气压力的一致性，并且当发动机启动和变速时，也不会影响进排气气压。本发明可以满足不同海拔、不同排量发动机的高原低气压稳态和瞬态性能试验的需求，为高原型发动机关键技术研究及相关标准的制定提供支撑。
进气调节系统由进气电动调节阀1、旁通调节阀2和流量计3组成，旁通调节阀2主要用于调节新风系统送入的处理后的新鲜空气与进气电动调节阀1的差值流量。
排气稳压调节系统由烟气捕集器9、尾气降温换热器10、发动机排气小流量调节阀16与发动机排气大流量调节阀14以及连接低压舱的加热换热器11、低压舱排气调节阀12、流量计13组成。其中低压舱排气调节阀12设计一个调节阀(主要是均衡舱排与发动机排气的阻力)，发动机排气小流量调节阀16与发动机排气大流量调节阀14便于全范围流量调节的控制要求。
调节过程：在发动机瞬态试验时，流量计3配合进气电动调节阀1将进气量调节到需要测试的最大流量(此时舱内已抽到测试需要的压力值)，同时调节低压舱排气调节阀12、发动机排气大流量调节阀14，控制舱内压力保持在测试压力值范围内，此时可以开启发动机，发动机在变速试验过程中，排气支路与舱排控制支路流量之和为总进气流量，以此可以确保满足发动机瞬态试验快速稳定的调节要求。
Claims (3)
1.一种用于发动机高原低气压瞬态性能的试验系统，其特征是，包括进气调节系统、高原低气压复合环境舱、排气稳压调节系统、发动机及其瞬态测功系统；进气调节系统由一个进气电动调节阀、一个旁通调节阀和一个进气流量计组成，新风送风管路分别连接进气电动调节阀和旁通调节阀，电动调节阀连接设置流量计的进气管路，进气管路与高原低气压复合环境舱联通；高原低气压复合环境舱由带有平衡窗的隔板隔成低气压低温试验舱和低气压常温设备舱，发动机放置在低气压低温试验舱，测功机放置在低气压常温设备舱；排气稳压调节系统由烟气捕集器、尾气降温换热器、发动机排气调节阀以及连接高原低气压复合环境舱的加热换热器、低压舱排气调节阀、流量计组成，排气收集口通过管路依次连接烟气捕集器、尾气降温换热器、发动机排气小流量调节阀和真空泵，发动机排气小流量调节阀与发动机排气大流量调节阀并联，满足全范围流量调节的控制要求；所述加热换热器、低压舱排气调节阀、流量计依次通过管路连接，加热换热器连接的前端管路与高原低气压复合环境舱联通；流量计连接的后端管路与发动机排气小流量调节阀和尾气降温换热器之间的管路联通。
2.根据权利要求1所述的用于发动机高原低气压瞬态性能的试验系统，其特征在于，任意压力变化条件下，舱内稳态时压力波动小于±0.5kPa,保证低气压模拟系统的瞬态压力稳定性。
3.根据权利要求1所述的用于发动机高原低气压瞬态性能的试验系统，其特征在于，在发动机变转速瞬态试验过程中，发动机排气流量在20％范围内用排气小流量调节阀调控，大于20％时用排气大流量调节阀调控，保证低气压模拟系统的瞬态压力稳定性。
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