CN203249770U - 内燃机三通进排气管的流动性能特征试验装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种内燃机三通进排气管的流动性能特征试验装置，包括风机，风机的吸风口连接吸气稳压桶的出口管线，风机的吹风口连接吹气稳压桶的入口管线；吹气稳压桶的出口通过管线连接第一稳流流量计的入口，第一稳流流量计的出口分别连接第二主管线以及第二稳流流量计的入口，第二稳流流量计的出口连接吸气稳压桶的入口管线；第二主管线连接试验件第二端口；试验件第一端口通过第一主管线分支为两路，试验件第三端口连接通向外界环境的第三主管路。本实用新型具有良好适应性，能够满足多种三通类管件、阀件的流动特征测量，以及三通管路不同分支流量比例下的流动特征测量。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种内燃机的试验装置，具体涉及一种内燃机三通进排气管的流动性能特征试验装置。
背景技术
内燃机的进排气管路作为增压系统的重要组成部分，其流动性能特征直接影响到柴油机的性能水平。关键管路和阀件流通能力测试是发动机进排气管路设计优化的必经之路，也是发动机性能开发的重要一环。目前，大部分研究集中于车用发动机的进气岐管及缸盖进排气道，形成了一批成熟的产品，如天津大学内燃机国家重点实验室开发的气道吹风试验台即是一种已经广泛应用的成熟平台(中国专利02128945.X)。
但是，进排气管路与气道吹风试验的要求存在着差异。从结构来看，进排气管路的拓扑结构更复杂，一般可看作多个三通单元组成；而气道形状复杂但拓扑结构相对简单(单通结构)。从研究内容来看，气道吹风试验研究气道的流通能力以及其组织缸内气体涡流的能力，而进排气管路主要关注管路的流通能力，尤其是聚合及分支流动时气流间的相互影响，这一点在气道试验台上是无法展开研究的。
对于进排气管的三通单元，其流型可以分为六种，如图1所示。这六种流型中，前三种流动为分支流，后三种为聚合流。针对三通管路单元六种流型的流通特征测量已有报道。如，英国学者Bassett等在文献《Modeling Engines with Pulse Converted Exhaust ManifoldsUsing One-Dimensional Techniques》中公开了一种用于船用柴油机的流动试验台，能够进行脉冲转换器、MPC排气管等三通管路的流动特征测量。中国华中科技大学的张小矛等在文献《发动机进排气系统稳流试验装置的设计与研制》中也公开了一种柴油机进排气管路测量的试验台设计方案。但这种试验台是针对某一种特定接口试验件的专门设计，而对于三通管，不但要考虑接口直径的变化，还要考虑三通空间结构的变化，因此这种结构的试验台存在接口不灵活、不具有通用性等缺点。
现有的流动测量试验台存在以下问题：
1、技术成熟的缸盖稳流吹风试验台，只能同时进行单通管路的流动特征测量(一进口一出口，不出现流动的聚合及分支现象)；
2、针对三通类管路开发的流动测量试验台，一般系统庞大，管系复杂，不能够直接进行不同直径或不同接口空间位置的三通管流动特征测量；
3、针对某一流型下，不能实现支路不同流量比例下的流动测量。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种内燃机三通进排气管的流动性能特征试验装置，它可以进行内燃机进排气三通类管路的流动特征测量。
为解决上述技术问题，本实用新型内燃机三通进排气管的流动性能特征试验装置的技术解决方案为：
包括风机W，风机W通过变频电机M实现驱动；风机W的吸风口连接吸气稳压桶L2的出口管线，风机W的吹风口连接吹气稳压桶L1的入口管线；吹气稳压桶L1的出口通过管线连接第一稳流流量计K1的入口，第一稳流流量计K1的出口分别连接第二主管线以及第二稳流流量计K2的入口，第二稳流流量计K2的出口连接吸气稳压桶L2的入口管线；第二主管线连接试验件第二端口B；吹气稳压桶L1设有通向外界环境的旁路，旁路上设置有第四手动阀F4；吸气稳压桶L2设有通向外界环境的旁路，旁路上设置有第五手动阀F5；试验件第一端口A通过第一主管线分支为两路，一路支管线上设置有第四稳流流量计K4和第二电动阀F2，另一路支管线上设置有第三稳流流量计K3和第一电动阀F1；第三稳流流量计K3和第四稳流流量计K4的出口分别通向外界环境；试验件第三端口C连接通向外界环境的第三主管路，第三主管路上设置有第三电动阀F3；试验件三个端口分别设置有第二传感器J2、第一传感器J1、第三传感器J3；吹气稳压桶L1和吸气稳压桶L2分别设置有第四传感器J4、第五传感器J5。
所述试验件为MPC排气管；MPC排气管的三个端口分别连接第一过渡管a、第二过渡管b、第三过渡管c，其中第一过渡管a为支管，第二过渡管b、第三过渡管c为主管；第二过渡管b连接试验件第二端口B；第一过渡管a通过PVC钢丝管e连接试验件第一端口A；第三过渡管c通过设置有波纹管f的管道连接试验件第三端口C。
所述试验件为MPC排气管；MPC排气管的三个端口分别连接第一过渡管a、第二过渡管b、第三过渡管c，其中第一过渡管a为支管，第二过渡管b、第三过渡管c为主管；第三过渡管c连接试验件第二端口B；第一过渡管a通过PVC钢丝管e连接试验件第一端口A；第二过渡管b通过设置有波纹管f的管道连接试验件第三端口C。
所述试验件为MPC排气管；MPC排气管的三个端口分别连接第一过渡管a、第二过渡管b、第三过渡管c，其中第一过渡管a为支管，第二过渡管b、第三过渡管c为主管；第一过渡管a连接试验件第二端口B；第三过渡管c通过PVC钢丝管e连接试验件第一端口A；第二过渡管b通过PVC钢丝管e连接试验件第三端口C。
所述试验件为脉冲转换器。
本实用新型可以达到的技术效果是：
本实用新型能够实现不同通径、不同形状、不同空间角度的三通管件全部六种流型下的流动特征测量；在某一流型下，能够实现两个支路不同流量比例下的流动特征测量。
本实用新型具有良好适应性，能够满足多种三通类管件、阀件的流动特征测量，以及三通管路不同分支流量比例下的流动特征测量。
本实用新型通过过渡管实现试验件与主管路的连接，能够解决主管路与试验件管路通径或接口截面形状不同的接口连接问题；采用波纹管结合柔性的PVC钢丝管，能够解决不同流型下主管路与试验件管道连接的空间角度问题；并且管道弯头及三通接头可根据需要作转动或平移布置；能够实现三通管路每种流型下两条支路不同流量比例的流动特征测量，且流量比例能够实时监控并调整。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明：
图1是进排气管三通单元的六种流型示意图；
图2是本实用新型内燃机三通进排气管的流动性能特征试验装置的示意图；
图3是试验件为MPC排气管时位置一的接口示意图；
图4是试验件为MPC排气管时位置二的接口示意图；
图5是试验件为MPC排气管时位置三的接口示意图；
图6是试验件为脉冲转换器时位置一的接口示意图；
图7是试验件为脉冲转换器时位置二的接口示意图。
图中附图标记说明：
W为风机， M为变频电机，
L1为吹气稳压桶， L2为吸气稳压桶，
K1为第一稳流流量计， K2为第二稳流流量计，
K3为第三稳流流量计， K4为第四稳流流量计，
A为试验件第一端口， B为试验件第二端口，
C为试验件第三端口，
F1为第一电动阀， F2为第二电动阀，
F3为第三电动阀， F4为第四手动阀，
F5为第五手动阀，
J1为第一传感器， J2为第二传感器，
J3为第三传感器， J4为第四传感器，
J5为第五传感器，
T为MPC排气管，
a为第一过渡管， b为第二过渡管，
c为第三过渡管， e为PVC钢丝管，
f为波纹管。
具体实施方式
如图2所示，本实用新型内燃机三通进排气管的流动性能特征试验装置，包括风机W，风机W通过变频电机M实现驱动，用于维持管系内的气体流动；风机W的吸风口连接吸气稳压桶L2的出口管线，风机W的吹风口连接吹气稳压桶L1的入口管线；
吹气稳压桶L1的出口通过管线连接第一稳流流量计K1的入口，第一稳流流量计K1的出口分别连接第二主管线以及第二稳流流量计K2的入口，第二稳流流量计K2的出口连接吸气稳压桶L2的入口管线；风机W能够使试验件内产生合适的流动形式；
第二主管线连接试验件第二端口B；
吹气稳压桶L1设有通向外界环境的旁路，旁路上设置有第四手动阀F4控制通断；
吸气稳压桶L2设有通向外界环境的旁路，旁路上设置有第五手动阀F5控制通断；
试验件第一端口A通过第一主管线分支为两路，一路支管线上设置有第四稳流流量计K4和第二电动阀F2，另一路支管线上设置有第三稳流流量计K3和第一电动阀F1；第三稳流流量计K3和第四稳流流量计K4的出口分别通向外界环境；
试验件第三端口C连接通向外界环境的第三主管路，第三主管路上设置有第三电动阀F3控制其通断及开度；
试验件三个端口分别设置有第二传感器J2、第一传感器J1、第三传感器J3；
吹气稳压桶L1和吸气稳压桶L2分别设置有第四传感器J4、第五传感器J5；五个传感器用于监测温度、压力、压差等物理量。
本实用新型通过流量阀的控制，配合针对不同接口直径的试验件开展流动特征测量，以提高试验装置的适应性；试验件可以是MPC(模件式脉冲转换器)排气管或者是脉冲转换器。
当试验件是MPC排气管时，可以采用三种不同的安装位置与试验装置进行连接；
如图3所示，MPC排气管T的三个端口分别连接第一过渡管a、第二过渡管b、第三过渡管c，其中第一过渡管a为支管，第二过渡管b、第三过渡管c为主管；第二过渡管b连接试验件第二端口B；第一过渡管a通过PVC钢丝管e连接试验件第一端口A；第三过渡管c通过设置有波纹管f的管道连接试验件第三端口C。该安装位置可以产生图1中第2、第5种流型。
如图4所示，MPC排气管T的三个端口分别连接第一过渡管a、第二过渡管b、第三过渡管c，其中第一过渡管a为支管，第二过渡管b、第三过渡管c为主管；第三过渡管c连接试验件第二端口B；第一过渡管a通过PVC钢丝管e连接试验件第一端口A；第二过渡管b通过设置有波纹管f的管道连接试验件第三端口C。该安装位置可以产生图1中第3、第6种流型。
如图5所示，MPC排气管T的三个端口分别连接第一过渡管a、第二过渡管b、第三过渡管c，其中第一过渡管a为支管，第二过渡管b、第三过渡管c为主管；第一过渡管a连接试验件第二端口B；第三过渡管c通过PVC钢丝管e连接试验件第一端口A；第二过渡管b通过PVC钢丝管e连接试验件第三端口C。该安装位置可以产生图1中第1、第4种流型。
当试验件是脉冲转换器时，也可以采用不同的安装位置与试验装置进行连接，如图6、图7所示。
本实用新型通过更换主管系与试验件之间的过渡管可以实现多种三通管路的流量测量，同时，通过调整试验件位置也可以实现三通管路不同流动形式的流量测量，每种测量的工作过程相同。
以图2的试验件连接方式为例，能够进行以B端为起点以A、C端为终点及以A、C端为起点以B端为终点的流动特征测量，具体工作过程如下：
当测量以B端为起点的流动时，阀门控制策略为：F5打开，F4关闭，F1关闭，F2及F3根据试验中流量比例需要调节开度；气流的流动方向为：环境——第五手动阀F5——吸气稳压桶L2——风机W——吹气稳压桶L1——吹气管路——第一稳流流量计K1——吹气管路——第二主管线——三通管B端——分支一(三通管A端——第一主管线——吹气管路——第二电动阀F2——吹气管路——第四稳流流量计K4——吹气管路)/分支二(三通管C端——第三主管线——第三电动阀F3——第三主管线)——环境。
当测量以B端为终点的流动时，阀门控制策略为：F4打开，F5关闭，F2关闭，F1及F3根据试验中流量比例需要调节开度；气流流动方向为：环境——分支一(吸气管路——第三稳流流量计K3——吸气管路——第一电动阀F1——吸气管路一一第一主管线——三通管A端)/分支二(第三主管线——第三电动阀F3一一第三主管线——三通管C端)——三通管B端——第二主管线——吸气管路——第二稳流流量计K2——吸气管路——吸气稳压桶L2一一风机W——吹气稳压桶L1——第四手动阀F4——环境。
本实用新型适用于船用大功率柴油机三通管路流动性能特征的测量，尤其适合于三通管路不同流型流量比例下流动参数的测量。
Claims (5)
1.一种内燃机三通进排气管的流动性能特征试验装置，其特征在于：包括风机(W)，风机(W)通过变频电机(M)实现驱动；风机(W)的吸风口连接吸气稳压桶(L2)的出口管线，风机(W)的吹风口连接吹气稳压桶(11)的入口管线；
吹气稳压桶(L1)的出口通过管线连接第一稳流流量计(K1)的入口，第一稳流流量计(K1)的出口分别连接第二主管线以及第二稳流流量计(K2)的入口，第二稳流流量计(K2)的出口连接吸气稳压桶(L2)的入口管线；第二主管线连接试验件第二端口(B)；
吹气稳压桶(L1)设有通向外界环境的旁路，旁路上设置有第四手动阀(F4)；
吸气稳压桶(L2)设有通向外界环境的旁路，旁路上设置有第五手动阀(F5)；
试验件第一端口(A)通过第一主管线分支为两路，一路支管线上设置有第四稳流流量计(K4)和第二电动阀(F2)，另一路支管线上设置有第三稳流流量计(K3)和第一电动阀(F1)；第三稳流流量计(K3)和第四稳流流量计(K4)的出口分别通向外界环境；
试验件第三端口(C)连接通向外界环境的第三主管路，第三主管路上设置有第三电动阀(F3)；
试验件三个端口分别设置有第二传感器(J2)、第一传感器(J1)、第三传感器(J3)；
吹气稳压桶(L1)和吸气稳压桶(L2)分别设置有第四传感器(J4)、第五传感器(J5)。
2.根据权利要求1所述的内燃机三通进排气管的流动性能特征试验装置，其特征在于：所述试验件为MPC排气管；MPC排气管的三个端口分别连接第一过渡管(a)、第二过渡管(b)、第三过渡管(c)，其中第一过渡管(a)为支管，第二过渡管(b)、第三过渡管(c)为主管；第二过渡管(b)连接试验件第二端口(B)；第一过渡管(a)通过PVC钢丝管(e)连接试验件第一端口(A)；第三过渡管(c)通过设置有波纹管(f)的管道连接试验件第三端口(C)。
3.根据权利要求1所述的内燃机三通进排气管的流动性能特征试验装置，其特征在于：所述试验件为MPC排气管；MPC排气管的三个端口分别连接第一过渡管(a)、第二过渡管(b)、第三过渡管(c)，其中第一过渡管(a)为支管，第二过渡管(b)、第三过渡管(c)为主管；第三过渡管(c)连接试验件第二端口(B)；第一过渡管(a)通过PVC钢丝管(e)连接试验件第一端口(A)；第二过渡管(b)通过设置有波纹管(f)的管道连接试验件第三端口(C)。
4.根据权利要求1所述的内燃机三通进排气管的流动性能特征试验装置，其特征在于：所述试验件为MPC排气管；MPC排气管的三个端口分别连接第一过渡管(a)、第二过渡管(b)、第三过渡管(c)，其中第一过渡管(a)为支管，第二过渡管(b)、第三过渡管(c)为主管；第一过渡管(a)连接试验件第二端口(B)；第三过渡管(c)通过PVC钢丝管(e)连接试验件第一端口(A)；第二过渡管(b)通过PVC钢丝管(e)连接试验件第三端口(C)。
5.根据权利要求1所述的内燃机三通进排气管的流动性能特征试验装置，其特征在于：所述试验件为脉冲转换器。
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