DE10247709B4

DE10247709B4 - Test bench for optical measurements of fluid flow conditions

Info

Publication number: DE10247709B4
Application number: DE2002147709
Authority: DE
Inventors: Henry Dr. Bensler
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2002-10-12
Filing date: 2002-10-12
Publication date: 2010-05-06
Anticipated expiration: 2022-10-13
Also published as: DE10247709A1

Abstract

Prüfstand für optische Messungen von Strömungsverhältnissen von Fluiden, wobei die Strömung eine Wirbelströmung, insbesondere eine Tumble- und/oder Drallströmung ausbildet, insbesondere für Untersuchungen von Ladungsbewegungen beim Ladungswechsel im Brennraum einer Brennkraftmaschine, wobei der Prüfstand eine aus einem Kasten und einem Zylinder bestehende Baugruppe (14) aufweist, an deren oberer Stirnseite ein Zylinderkopf (10) oder ein Einlasskanalmodell mit Gaswechselventilen montierbar ist, und die Baugruppe (14) aus zwei separaten und durchsichtigen Teilen (1; 2) gebildet wird, die unterschiedliche Durchmesser und Dimensionen aufweisen und ineinander angeordnet sind, wobei ein innerer Zylinder (1) eine kürzere Länge als ein äußerer Kasten (2) aufweist, an seiner oberen Stirnseite offen ausgestaltet ist, an dieser oberen Stirnseite mit dem Zylinderkopf (10) oder dem Einlasskanalmodell in Wirkverbindung steht und an seiner unteren Stirnseite für Drallströmungen offen und für Tumbleströmungen geschlossen mit zwei seitlichen Öffnungen ausgestaltet ist und wobei der äußere Kasten (2) an seiner oberen und unteren Stirnseite jeweils geschlossen ausgestaltet...Test bench for optical measurements of fluid flow conditions, wherein the flow forms a vortex flow, in particular a tumble and / or swirl flow, in particular for investigations of charge movements during the charge exchange in the combustion chamber of an internal combustion engine, wherein the test stand consists of a box and a cylinder assembly ( 14), on the upper end side of which a cylinder head (10) or an intake duct model with gas exchange valves can be mounted, and the assembly (14) is formed of two separate and transparent parts (1, 2) having different diameters and dimensions and arranged one inside the other are, wherein an inner cylinder (1) has a shorter length than an outer box (2) is designed to be open at its upper end side, at this upper end side with the cylinder head (10) or the intake duct model is in operative connection and at its lower end side for swirl flows open u nd is designed for Tumbleströmungen closed with two side openings and wherein the outer box (2) at its upper and lower end side in each case designed closed ...

Description

Die Erfindung betrifft einen Prüfstand für optische Messungen von Strömungsverhältnissen von Fluiden, wobei die Strömung eine Wirbelströmung, insbesondere eine Tumble- und/oder Drallströmung ausbildet, insbesondere für Untersuchungen von Ladungsbewegungen beim Ladungswechsel im Brennraum einer Brennkraftmaschine, wobei der Prüfstand eine zylinderförmige Baugruppe aufweist, an deren oberer Stirnseite ein Zylinderkopf oder ein Einlasskanalmodell mit Gaswechselventilen montierbar ist und wobei unter Anwendung optisch-mathematischer Auswerteverfahren die Kennzahlen von Tumble- und/oder Drall ermittelbar sind.The The invention relates to a test stand for optical Measurements of flow conditions of fluids, with the flow a vortex flow, in particular forms a tumble and / or swirl flow, especially for Investigations of charge movements during the charge change in the combustion chamber an internal combustion engine, wherein the test stand is a cylindrical assembly has, at the upper end side of a cylinder head or an intake duct model can be mounted with gas exchange valves and where using optical-mathematical evaluation the key figures of tumble and / or Can be determined swirl.

Für verschiedenartige technische Anwendungen wird eine Beobachtung von Fluidbewegungen in abgeschlossenen Räumen angestrebt. Eine diesbezügliche Anwendung ist beispielsweise die Untersuchung von Ladungsbewegungen, die infolge der Strömungsverhältnisse beim Ladungswechsel im Brennraum einer Brennkraftmaschine entstehen. Hierbei werden die Strömungen um die Zylinderachse als Drall und die Strömungen senkrecht zur Zylinderachse als Tumble bezeichnet. Drall- und Tumbleströmungen treten überwiegend gleichzeitig und in verschiedener Form als Wirbelströmung auf und beeinflussen wesentlich den Verbrennungsablauf. Deshalb erfolgen vorzugsweise im Entwicklungsprozess neuer Brennkraftmaschinen Messungen der Ladungsbewegungen, um durch die konstruktive Gestaltung von Ventilen, Einlasskanälen und Brennräumen solche Strömungsformen zu erzielen, die einen weitgehend optimalen Verbrennungsablauf bewirken.For different types Technical applications becomes an observation of fluid movements in closed rooms sought. A related Application is for example the investigation of charge movements, due to the flow conditions occur during the charge change in the combustion chamber of an internal combustion engine. in this connection become the currents around the cylinder axis as a twist and the flows perpendicular to the cylinder axis referred to as tumble. Swirl and Tumbleströmungen occur predominantly simultaneously and in various forms as a vortex flow and significantly affect the combustion process. That's why preferably in the development process of new internal combustion engine measurements the charge movements, in order through the constructive design of Valves, inlet channels and combustion chambers such flow forms to achieve that cause a largely optimal combustion process.

Gemäß „Motortechnische Zeitschrift” (MTZ 61, Jahrgang 2000, Heft 1, Seite 40 ff.) können Kennzahlen für Drall und Tumble mit mechanisch arbeitenden Aufnahmeverfahren ermittelt werden, indem unter Verwendung eines Prüfstandes für stationäre Strömung integrative Methoden angewendet werden. Dabei sind im Strömungsweg mechanische Bauteile (z. B. ein Flügelrad oder ein Momentenmessgerät) zur Ermittlung der Parameter Strömungsrichtung und Strömungsgeschwindigkeit angeordnet. Dies führt jedoch zu einer nachteiligen Veränderung der Strömungsverhältnisse, so dass die erzielten Messergebnisse nicht den im realen Betrieb auftretenden Verhältnissen entsprechen.According to "Engine Technical Journal "(MTZ 61, Year 2000, Issue 1, page 40 et seq.) Can key figures for spin and tumble determined by mechanically operating recording method by applying integrative methods using a stationary flow test bed become. Here are in the flow path mechanical components (eg an impeller or a moment measuring device) for determination the parameter flow direction and flow rate arranged. this leads to but to a detrimental change the flow conditions, so the results obtained are not those in real operation occurring conditions correspond.

In EP 0 566 120 B1 wird vorgeschlagen, die Strömungsverhältnisse u. a. in Brennräumen von Brennkraftmaschinen mit dem sog. PIV-Verfahren (Particle Image Velocimetry) zu erfassen. Dem Fluid sind bei diesem optischen Nachweisverfahren Markierungspartikel zugeordnet und das strömende Fluid wird mit einem kontinuierlichen oder gepulsten Laser angestrahlt. Durch die Markierungspartikel werden Fluidverteilung, Strömungsrichtung und Strömungsgeschwindigkeit sichtbar, wobei die entsprechenden Momentanbilder mit einer Kamera aufgenommen und mittels einer Bildverarbeitung ausgewertet werden. Dabei wird die dreidimensionale Strömung als zweidimensionale Geschwindigkeits-Vektorfelder erfaßt. Anhand der Geschwindigkeitsfelder können Kennwerte für Drall und Tumble mathematisch berechnet werden. Nachteilig bei herkömmlichen Kennzahlermittlungen ist, dass diese auf einen ortsfesten Mittelpunkt der Drall- oder Tumble- Strömung aufsetzen. Ein solcher ortsfester Mittelpunkt ist jedoch nur theoretisch gegeben und im realen Betrieb nicht tatsächlich an dieser willkürlich festgelegten Stelle vorhanden. Deshalb weichen die ermittelten Werte teilweise erheblich von den real vorhandenen Werten ab.In EP 0 566 120 B1 It is proposed to detect the flow conditions, inter alia, in combustion chambers of internal combustion engines using the so-called PIV process (Particle Image Velocimetry). Marking particles are associated with the fluid in this optical detection method, and the flowing fluid is irradiated with a continuous or pulsed laser. The marking particles make fluid distribution, flow direction and flow velocity visible, the corresponding instantaneous images being recorded by a camera and evaluated by means of image processing. In this case, the three-dimensional flow is detected as two-dimensional velocity vector fields. By means of the velocity fields characteristic values for spin and tumble can be mathematically calculated. A disadvantage of conventional Kennzahlermittlungen is that they sit on a fixed center of the swirl or tumble flow. However, such a fixed center is only given theoretically and in actual operation does not actually exist at this arbitrary location. Therefore, some of the values determined differ significantly from the actual values.

Dieser Nachteil wird durch Anwendung des Verfahrens zum Messen von Strömungsverhältnissen von Fluiden gemäß DE 100 38 460 A1 überwunden. Hierbei werden aus den Momentanaufnahmen jeweilige tatsächliche Mittelpunkte der Wirbelströmung ermittelt und die Kennzahlen aus den Strömungsvektoren an den verschiedenen Orten berechnet. Zur Berechnung wird für jeden Ort eines jeweiligen Strömungsvektors ein zugehöriger Ortsvektor verwendet, der vom tatsächlichen Mittelpunkt der Wirbelströmung als Ursprung ausgeht. Das Verfahren wird unter Nutzung eines stationären Prüfstandes durchgeführt.This disadvantage is achieved by using the method of measuring fluid flow ratios in accordance with DE 100 38 460 A1 overcome. In this case, actual center points of the turbulent flow are determined from the instantaneous images, and the characteristic numbers from the flow vectors at the various locations are calculated. For calculation, an associated location vector is used for each location of a respective flow vector, which starts from the actual center of the vortex flow as the origin. The procedure is carried out using a stationary test bench.

Dabei wird ein Zylinderkopf oder ein Einlasskammermodel mit Einlasskanälen auf dem Prüfstand montiert, der für einen Zylinder mit einem feststehenden Kolben eine Tumbleströmung ausbildet und der für einen Zylinder ohne Kolben eine Drallströmung ausbildet. Bei einem konstanten Druckunterschied zwischen dem Eintritt der Einlasskanäle und dem Zylinder wird eine Kanalströmung in den Zylinder eingeleitet. Um die zu messende Strömung nur wenig zu beeinflussen, werden die Momentanaufnahmen vorzugsweise mittels PIV-Verfahren hergestellt. Im Gegensatz zu konventionellen Berechnungsverfahren wird nicht eine vorbestimmte, feststehende ideale Drehachse als Ursprung für die Ortsvektoren verwendet, sondern nur derjenige Punkt im jeweiligen zweidimensionalen Messfeld, bei dem die reale Drehachse der Strömung das Messfeld schneidet.there becomes a cylinder head or an intake chamber model with intake ports mounted on the test bench, the for a cylinder with a fixed piston forms a Tumbleströmung and the for a cylinder without a piston forms a swirl flow. At a constant Pressure difference between the inlet of the inlet channels and the Cylinder becomes a channel flow introduced into the cylinder. To the flow to be measured only Little to influence the snapshots are preferred produced by PIV process. Unlike conventional Calculation method does not become a predetermined, fixed ideal axis of rotation as origin for uses the position vectors, but only that point in the respective two-dimensional Measuring field in which the real axis of rotation of the flow intersects the measuring field.

Diese technische Lösung gemäß DE 100 38 460 A1 hat sich grundsätzlich bewährt, weil eine Bewegung des gesamten Strömungsfeldes unbeeinflusst durch die verwendeten Markierungspartikel und den Meßaufbau bleibt und keinen Einfluß auf das Meßergebnis hat. Problematisch ist allerdings die konstruktive Ausgestaltung des hierfür zu verwendenden stationären Strömungsprüfstandes. Die bisher bekannten stationären Strömungsprüfstände liefern lediglich integrale Werte des Tumbles und Dralls und erstellen teilweise widersprüchliche Ergebnisse. Ferner ermöglichen diese Prüfstände keine Beobachtung der Strömung.This technical solution according to DE 100 38 460 A1 has proven itself in principle, because a movement of the entire flow field is unaffected by the used marking particles and the measurement setup and has no influence on the measurement result. The problem, however, is the structural design of the stationary Strömungsprüfstandes to be used for this purpose. The previously known stationary flow test stands only provide integral values of tumbles and twist and create partially contradictory results. Furthermore, these test benches do not allow observation of the flow.

Ein Beispiel eines eingangs beschriebenen Prüfstandes ist in der US 5,072,613 offenbart, der ferner eine Baugruppe aus zwei separaten Teilen aufweist, die unterschiedliche Durchmesser und Dimensionen besitzen. Zusätzlich ist ein Zylinder durchsichtig und an seiner oberen Stirnseite offen vorgesehen, der mit dem Zylinderkopf in Wirkverbindung steht.An example of a test bench described at the beginning is in the US 5,072,613 discloses, further comprising an assembly of two separate parts having different diameters and dimensions. In addition, a cylinder is transparent and provided open at its upper end side, which is in operative connection with the cylinder head.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Prüfstand für optische Messungen von Strömungsverhältnissen von Fluiden zur Bestimmung der Kennzahlen von Tumble und/oder Drall zu schaffen, der eine Beobachtung der Strömung von allen Seiten ermöglicht. Hierbei sollen die, für die Messungen verwendeten Baugruppen vollständig außerhalb des Strömungsweges angeordnet werden.task The invention is a test stand for optical Measurements of flow conditions of fluids for determining the characteristics of tumble and / or twist to provide an observation of the flow from all sides. Here are the, for the measurements used assemblies completely outside the flow path to be ordered.

Diese Aufgabe wird gelöst, indem der Prüfstand eine kombinierte kastenförmige und eine zylinderförmige Baugruppe aufweist, die aus zwei separaten und durchsichtigen Teilen gebildet wird, die unterschiedliche Durchmesser und Dimensionen aufweisen und ineinander angeordnet sind, wobei der innere Zylinder eine kürzere Länge als der äußere Kasten aufweist, an seiner oberen Stirnseite offen ausgestaltet ist, an dieser oberen Stirnseite mit dem Zylinderkopf oder dem Einlasskanalmodell in Wirkverbindung steht und an seiner unteren Stirnseite für Drallströmungen offen und für Tumbleströmungen geschlossen mit zwei seitlichen Öffnungen ausgestaltet ist und wobei der äußere Kasten an seiner oberen und unteren Stirnseite jeweils geschlossen ausgestaltet ist und an seiner Mantelfläche zumindest zwei Öffnungen aufweist. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Unteransprüche, deren Merkmale und Vorteile im Ausführungsbeispiel näher beschrieben werden.These Task is solved by the test bench a combined box-shaped and a cylindrical one Assembly comprising two separate and transparent parts is formed, the different diameters and dimensions and are arranged one inside the other, wherein the inner cylinder a shorter one Length as the outer box has, is designed to be open at its upper end, at this upper End face is in operative connection with the cylinder head or the intake duct model and closed at its lower end for swirl flows and for Tumbleströmungen with two side openings is configured and where the outer box is designed to be closed at its upper and lower end and on its lateral surface at least two openings having. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims, their characteristics and advantages in the embodiment described in more detail become.

Der vorgeschlagene optische Prüfstand ermöglicht durch seinen kastenförmigen Aufbau eine Beobachtung der Strömung von allen Seiten. Dieser Prüfstand ist zur Ermittlung von Kennzahlen für Tumble und Drall von Wirbelströmungen geeignet, insbesondere unter Anwendung eines Verfahrens zum Messen von Strömungsverhältnissen von Fluiden gemäß DE 100 38 460 A1 . In vorteilhafter Weise können zusätzliche Baugruppen im Strömungsweg entfallen, so dass keine Beeinflussung der Strömung auftritt. Für die Messungen wird der innere Zylinder verwendet. Mit diesem Prüfstand können neben der Ermittlung von quantitativen Messgrößen wie Drall- oder Tumblezahl auch qualitativ gemittelte oder zeitaufgelöste Informationen über die Strömungsstruktur in Form von Vektorbildern dargestellt werden.The proposed optical test stand allows observation of the flow from all sides through its box-shaped structure. This test stand is suitable for determining key figures for tumble and swirl of turbulent flows, in particular using a method for measuring flow conditions of fluids according to DE 100 38 460 A1 , Advantageously, additional components can be omitted in the flow path, so that no influence on the flow occurs. For measurements the inner cylinder is used. In addition to the determination of quantitative measured quantities such as swirl or tumble number, this test bench can also be used to display qualitatively averaged or time-resolved information about the flow structure in the form of vector images.

Der erfindungsgemäße Prüfstand ist für optische Messungen der Strömungsverhältnisse in verschiedenartigen Fluiden und für unterschiedliche technische Gebiete geeignet. Eine bevorzugte Anwendung sind Untersuchungen der Ladungsbewegungen beim Ladungswechsel im Brennraum einer Brennkraftmaschine.Of the Test stand according to the invention for optical Measurements of the flow conditions in different fluids and for different technical Suitable areas. A preferred application is examinations the charge movements during the charge change in the combustion chamber of an internal combustion engine.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Es zeigen:One embodiment The invention is illustrated in the drawing and will be described below described. Show it:

1: den grundsätzlichen Aufbau eines erfindungsgemäßen Prüfstandes 1 : the basic structure of a test stand according to the invention

2: einen vergrößerten Ausschnitt aus 1 mit Darstellung weiterer Details 2 : an enlarged section 1 with presentation of further details

3: eine Anordnung zur Messung von Parametern unter Anwendung des PIV-Verfahrens (Particle Image Velocimetry) 3 : An Arrangement for the Measurement of Parameters Using the PIV Method (Particle Image Velocimetry)

4: eine graphische Veranschaulichung des Messprinzips des PIV-Verfahrens 4 : A graphic illustration of the measuring principle of the PIV method

Der Prüfstand weist eine kombinierte kastenförmige und eine zylinderförmige Baugruppe auf, an deren oberer Stirnseite ein Zylinderkopf oder ein Einlasskanalmodell mit Gaswechselventilen montierbar ist. Unter Anwendung optisch-mathematischer Auswerteverfahren werden die Kennzahlen von Drall und/oder Tumble ermittelt, wobei als Strömungs-Visualisierungsverfahren z. B. das sog. PIV-Verfahren (Particle Image Velocimetry) verwendet wird. Sowohl eine entsprechende Anordnung (die in 3 stilisiert dargestellt ist) als auch ein entsprechendes Verfahren (das in 4 stilisiert dargestellt ist) sind aus DE 100 38 460 A1 bereits grundsätzlich als Stand der Technik bekannt. Da die vorliegende Erfindung eine solche technische Lösung weiterentwickelt, wird nachfolgend unter Bezugnahme auf 3 und 4 zunächst nochmals das Grundprinzip kurz erläutert.The test stand has a combined box-shaped and a cylindrical assembly, on the upper end side of a cylinder head or an intake duct model with gas exchange valves can be mounted. Using optical-mathematical evaluation, the ratios of swirl and / or tumble are determined, as flow visualization method z. B. the so-called. PIV (Particle Image Velocimetry) method is used. Both a corresponding arrangement (the in 3 stylized) as well as a corresponding method (the in 4 stylized) are out DE 100 38 460 A1 already known in principle as prior art. Since the present invention further develops such a technical solution, it will be described below with reference to FIG 3 and 4 First, the basic principle briefly explained.

Gemäß 3 wird ein Zylinderkopf 10 mit Einlasskanälen 12 oder ein Einlasskanalmodell (hier nicht dargestellt) auf einem Prüfstand montiert, der einen Zylinder 14 mit einem unten offenen oder einem feststehenden Kolben (hier nicht dargestellt) ausbildet. Bei einem konstanten Druckunterschied zwischen dem Eintritt der Einlasskanäle 12 und dem Zylinder 14 wird eine Kanalströmung in den Zylinder 14 eingeleitet. Mit einer Kamera 16 wird mittels PIV-Verfahren ein zweidimensionales Messfeld 20 aufgenommen. In einem Computer 18 werden an verschiedenen Orten dieses Messfeldes 20 die entsprechenden Geschwindigkeitsvektoren, d. h. Betrag und Richtung der Geschwindigkeit, analysiert.According to 3 becomes a cylinder head 10 with inlet channels 12 or an intake duct model (not shown here) mounted on a test bench comprising a cylinder 14 with a downwardly open or a fixed piston (not shown here) forms. At a constant pressure difference between the inlet of the inlet channels 12 and the cylinder 14 becomes a channel flow into the cylinder 14 initiated. With a camera 16 becomes a two-dimensional measuring field by means of the PIV method 20 added. In a computer 18 be in different places of this measuring field 20 the corresponding velocity vectors, ie the magnitude and direction of the velocity, are analyzed.

Wie aus 4 ersichtlich, wird mittels des PIV-Verfahrens das sich unterhalb des Zylinderkopfes 10 ausbildende Strömungsfeld 26 gemessen. Hierzu strahlt eine Lichtquelle 22 durch eine Lichtschnittoptik 24 auf das Strömungsfeld 26. Somit ergibt sich ein Lichtschnitt 28, der das Strömungsfeld in einer zweidimensionalen Ebene 30, d. h. in einem Beobachtungsfeld 30, für die Kamera 16 sichtbar macht. Die Kamera 16 nimmt dabei das Beobachtungsfeld 30 durch ein Objektiv 32 auf. Auf diese Weise wird für mehrere Zeitpunkte ”t” ein zweidimensionales Messfeld 20 aufgenommen. Schließlich werden durch numerische Integration der für verschiedene Zeitpunkte ”t” gemessenen Messfelder 20 entsprechende Kennzahlen für Tumble und Drall ermittelt.How out 4 can be seen, by means of the PIV process that is below the cylinder head 10 forming flow field 26 measured. For this purpose, a light source radiates 22 through a light section optics 24 on the flow field 26 , This results in a light section 28 that is the flow field in a two-dimensional plane 30 ie in an observation field 30 , for the camera 16 makes visible. The camera 16 takes the field of observation 30 through a lens 32 on. In this way, for several times "t" becomes a two-dimensional measuring field 20 added. Finally, by numerical integration, the measuring fields measured for different times "t" become 20 corresponding key figures for tumble and spin are determined.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Baugruppe 14 aus zwei separaten Teilen, dem Zylinder 1 und dem Kasten 2, gebildet wird, die ineinander angeordnet sind. Diese Ausgestaltung ist aus 1 und 2 ersichtlich, auf die nunmehr Bezug genommen wird.In the context of the present invention, it is proposed that the assembly 14 from two separate parts, the cylinder 1 and the box 2 is formed, which are arranged one inside the other. This embodiment is made 1 and 2 to which reference is now made.

Der Zylinder 1 und der Kasten 2 bestehen aus durchsichtigem Material, vorzugsweise aus Acrylglas, und weisen unterschiedliche Durchmesser und Dimensionen auf. Weiterhin sind der Zylinder 1 und der Kasten 2 so angeordnet, dass ihre oberen Stirnseiten in einer gemeinsamen Ebene verlaufen. Hierbei wird eine zweckmäßige Ausgestaltung erreicht, sofern der Zylinder 1 und der Kasten 2 mit ihren oberen Stirnseiten in einer gemeinsamen Baugruppe 3 abgestützt sind. Dies ist vorzugsweise eine Aluminiumplatte 3.The cylinder 1 and the box 2 consist of transparent material, preferably made of acrylic glass, and have different diameters and dimensions. Furthermore, the cylinder 1 and the box 2 arranged so that their upper end sides extend in a common plane. In this case, an expedient embodiment is achieved, provided that the cylinder 1 and the box 2 with their upper end faces in a common assembly 3 are supported. This is preferably an aluminum plate 3 ,

Der Zylinder 1 weist eine kürzere Länge als der äußere Kasten 2 auf. Weiterhin ist der Zylinder 1 an seiner oberen Stirnseite offen ausgestaltet, wobei er mit dieser oberen Stirnseite mit dem Zylinderkopf 10 oder mit einem, hier nicht dargestellten Einlasskanalmodell in Wirkverbindung steht. An seiner unteren Stirnseite ist der Zylinder 1 für Drallströmungen offen und für Tumbleströmungen geschlossen mit zwei seitlichen Öffnungen ausgestaltet.The cylinder 1 has a shorter length than the outer box 2 on. Furthermore, the cylinder 1 designed to be open at its upper end, with this upper end face with the cylinder head 10 or is in operative connection with an inlet channel model, not shown here. At its lower end is the cylinder 1 open for swirl flows and closed for tumble flows with two lateral openings.

Der Kasten 2 ist an seiner oberen und unteren Stirnseite jeweils geschlossen ausgestaltet und weist an seiner Mantelfläche zumindest zwei Öffnungen 4 auf. Vorzugsweise sind diese Öffnungen 4 diametral gegenüberliegend angeordnet und stehen mit einer gemeinsamen Leitung 5 in Wirkverbindung. Der Prüfstand wird in an sich bekannter Weise komplettiert. Dies erfolgt insbesondere, indem der Leitung 5, ausgehend vom Kasten 2, in Strömungsrichtung ein Drosselventil 6, ein Filter 7, ein Strömungsmengenmesser 8 und eine Pumpe 9 zugeordnet werden.The box 2 is designed to be closed at its upper and lower end sides and has at least two openings on its lateral surface 4 on. Preferably, these openings 4 arranged diametrically opposite and stand with a common line 5 in active connection. The test stand is completed in a conventional manner. This is done in particular by the line 5 , starting from the box 2 , in flow direction, a throttle valve 6 , a filter 7 , a flowmeter 8th and a pump 9 be assigned.

Die Strömungswege im Prüfstandsbetrieb sind in 1 und 2 lediglich beispielhaft mit Pfeilen stilisiert. Dabei erfolgt die Erfassung der Messwerte vorzugsweise mit dem bereits oben beschriebenen PIV-Verfahren.The flow paths in the test bench operation are in 1 and 2 stylized by arrows only as an example. The acquisition of the measured values preferably takes place with the PIV method already described above.

11: innerer Zylinderinternal cylinder
22: äußerer Kastenouter box
33: Baugruppe zur Abstützung der Zylinder/Aluminiumplattemodule for support the cylinder / aluminum plate
44: Öffnung am äußeren ZylinderOpening on the outer cylinder
55: Leitungmanagement
66: Drosselventilthrottle valve
77: Filterfilter
88th: StrömungsmengenmesserFlow meter
99: Pumpepump
1010: Zylinderkopf (oder Einlasskanalmodell)cylinder head (or inlet channel model)
1212: Einlasskanalinlet channel
1414: Baugruppe: Zylinder und Kastenassembly: Cylinder and box
1616: Kameracamera
1818: Computercomputer
2020: zweidimensionales Messfeldtwo-dimensional measuring field
2222: Lichtquellelight source
2424: LichtschnittoptikLight sheet optics
2626: Strömungsfeldflow field
2828: Lichtschnittlight section
3030: Beobachtungsebeneobservation plane
3232: Objektivlens

Claims

Test bench for optical measurements of fluid flow conditions, wherein the flow forms a vortex flow, in particular a tumble and / or swirl flow, in particular for investigations of charge movements during the charge exchange in the combustion chamber of an internal combustion engine, wherein the test stand consists of a box and a cylinder assembly ( 14 ), at the upper end side of a cylinder head ( 10 ) or an intake duct model with gas exchange valves is mountable, and the assembly ( 14 ) of two separate and transparent parts ( 1 ; 2 ) are formed, which have different diameters and dimensions and are arranged in one another, wherein an inner cylinder ( 1 ) a shorter length than an outer box ( 2 ), is designed to be open at its upper end side, at this upper end face with the cylinder head ( 10 ) or the inlet channel model is in operative connection and is open at its lower end face for swirl flows and closed for Tumbleströmungen closed with two lateral openings and wherein the outer box ( 2 ) is in each case designed to be closed at its upper and lower end side and has at least two openings on its lateral surface ( 4 ), and wherein the characteristics of tumble and / or twist can be determined using optical-mathematical evaluation methods.

Test stand according to claim 1, characterized in that the cylinder ( 1 ) and the box ( 2 ) are arranged running with their upper end sides in a common plane.

Test stand according to claims 1 and 2, characterized in that the cylinder ( 1 ) and the box ( 2 ) with their upper end faces in a common assembly ( 3 ) are supported.

Test stand according to claims 1 to 3, characterized in that the cylinder ( 1 ) and the box ( 2 ) with their upper end faces in an aluminum plate ( 3 ) are supported.

Test stand according to claim 1, characterized in that the cylinder ( 1 ) and the box ( 2 ) consist of acrylic glass.

Test stand according to claim 1, characterized in that the openings ( 4 ) in the outer surface of the outer box ( 2 ) are arranged diametrically opposite one another.

Test stand according to claim 1, characterized in that the openings ( 4 ) in the outer surface of the outer box ( 2 ) with a common line ( 5 ) are in operative connection.

Test stand according to claims 1 and 7, characterized in that the line ( 5 ), starting from the outer box ( 2 ), in the flow direction a throttle valve ( 6 ), a filter ( 7 ), a flowmeter ( 8th ) and a pump ( 9 ) assigned.