[發明專利]用于氣體測量的高靈敏渦流動量計

有效

• 申請號: 200910069737.8
• 申請日: 2009-07-16
• 公開（公告）號: CN101603878A
• 公開（公告）日: 2009-12-16
• 發明（設計）人: 王天友;劉書亮;魯禎
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01M15/04
• 分類號: G01M15/04
• 代理公司: 天津盛理知識產權代理有限公司
• 代理人: 董一寧

技術領域

本發明屬于內燃機氣道性能檢測技術，具體涉及到氣道穩流試驗時，用于衡量內燃機缸蓋氣道流動特性的一種高靈敏渦流動量計。

背景技術

發動機為了獲得良好的動力性、經濟性和排放特性，要求發動機的氣缸蓋必須有足夠高的流量系數和合適的渦流比、滾流比等參數，因此氣道試驗臺歷來就是發動機開發、和發動機質量檢測的重要工具。內燃機氣道流動性能穩流試驗臺包括工作臺，氣流管道，孔板流量計、渦流動量計等一套較復雜的流動測試系統，內燃機氣道穩流試驗時，要求模擬發動機氣缸蓋氣門連續或斷續打開氣門，在每一個控制點，嚴密測試此時的氣門開啟量，氣體流量，氣道兩端的壓差、氣體扭矩等與氣道流量系數、渦流比等有關的參數。其中測試氣體流量、氣體扭矩大小的主要裝置為流量計和渦流動量計。在每一個試驗控制點下，流量計測量氣體流量的大小，渦流動量計測量扭矩大小，這兩個數據直接決定了氣道的流動性能參數如流量系數、渦流比等。

如上所述，渦流動量計是氣道試驗臺的主要組成部分之一，如果測試結果的精確性較差，會直接對內燃機氣道開發造成不利的影響，而當前用于內燃機缸內穩態流動測量用的動量計，普遍對氣流尤其是低氣門升程下的氣流產生的微小扭矩反映不靈敏，測量精確度不高，造成這種結果的原因是多方面的，但主要原因是扭矩傳遞系統的重力以及扭矩傳遞系統本身的不平衡造成的摩擦力導致了氣體能量傳遞到扭矩傳感器的過程中出現了能量損失，并且導致了扭矩傳遞過程中反應不靈敏，盡管氣體能量損失的絕對值很小，但是相對于氣體尤其是低氣門升程下氣流產生的扭矩值來說，影響還是非常大。因此，高靈敏性動量計利用浮力，通過簡單的機構既抵消了重力，又便于實現靜平衡，從而部分減少了氣體能量損失，從而使得動量計具有了高靈敏性并具有更高精確性。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用于衡量內燃機缸蓋氣道流動特性的渦流動量計，使其具有高靈敏性和高精確性。

以下結合附圖對本發明的技術結構及原理予以說明。高靈敏渦流動量計主要分為：重力抵消裝置、扭矩傳遞裝置和靜態標定裝置三個部分。重力抵消裝置主要包括：氣泡水平儀、扭矩傳遞軸、蜂窩體、外罩、相應的緊固螺栓、塑料浮子環以及、動量計殼體上的凹槽等；扭矩傳遞裝置主要包括：動量計殼體、扭矩傳遞軸、定位盤、相應的緊固螺栓、軸承、扭矩傳感器、扭矩傳感器固定盤等；靜態標定裝置主要包括：標定連桿以及滑輪等。

在動量計殼體上部是重力抵消裝置。蜂窩體、外罩分別通過緊固螺栓和緊固件與扭矩傳遞軸連接為一整體置于動量計殼體內，動量計殼體上端有一凹槽，凹槽裝有硅油，塑料浮子環放在硅油上。為了測量氣體的渦流強度，蜂窩體的作用是把進入動量計的渦流轉換為繞蜂窩體軸心轉動的動力。當蜂窩體等產生轉動時，由塑料浮子環在硅油上產生的浮力來抵消整個扭矩傳遞系統的重力，因為在動量計殼體上端設有玻璃觀察窗，通過觀察窗查看硅油量是否合適，從而調節硅油量以控制浮力的大小，同時為了保證重力與扭矩傳遞軸的軸心在一條直線上，通過氣泡水平儀來調整動量計的上頂面始終處于水平位置。

在動量計殼體中間部位是扭矩傳遞部分。定位盤用鎖緊螺栓與動量計殼體緊固，定位盤的上、下端分別裝有軸承。定位盤的作用是用來保證扭矩傳感器的軸心與扭矩傳遞軸的軸心具有很好的同軸度。因為定位盤套裝在扭矩傳遞軸上，所以要求定位盤系統與動量計殼體內中心具有很高的同軸度，以保證整個扭矩傳遞系統的平衡性。當氣流經過蜂窩體時，由于氣流流動的特性以及蜂窩體的柱狀結構，會產生一個扭矩信號，該信號經過扭矩傳遞軸傳遞給扭矩傳感器。

在動量計殼體下端是靜態標定裝置。作為徑向扭矩傳遞的標定連桿套裝在定位盤下端的扭矩傳遞軸上。標定連桿采用了對稱結構，用定位螺栓與扭矩傳遞軸緊固，外端穿過動量計殼體。扭矩傳感器固定在扭矩傳感器固定盤的中心，與動量計同軸。扭矩傳遞軸下端的扭矩傳遞件以“十字交叉軸”方式懸浮在扭矩傳感器上方，扭矩傳感器用固定盤固定在動量計殼體下端。標定連桿端頭兩側設有滑輪標定時，將砝碼栓在標定連桿外端，通過其中一側的滑輪將砝碼的重力轉換為與標定連桿相垂直的徑向方向的力。如將砝碼放在另一側的滑輪，可以得到反方向的扭矩。

附圖說明

圖1為本發明結構原理示意圖。

圖2為扭矩傳遞裝置拆解示意圖。

圖3為靜態標定裝置外部示意圖。

圖4為動量計輸出AD量化值與動量計扭矩對應關系曲線。

具體實施方式

以下結合附圖并通過實施例對本發明的原理結構做進一步的說明。