[發明專利]高空低氣壓內燃機壓氣機特性模擬試驗臺

有效

• 申請號: 200910093612.9
• 申請日: 2009-10-14
• 公開（公告）號: CN101672729A
• 公開（公告）日: 2010-03-17
• 發明（設計）人: 鄭新前;林韻;張揚軍;諸葛偉林
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01M15/04
• 分類號: G01M15/04;G01M15/02
• 代理公司: 北京鴻元知識產權代理有限公司
• 代理人: 邸更巖

技術領域

本發明涉及一種內燃機壓氣機的高空性能試驗臺，特別涉及一種內燃機壓氣機特性模擬試驗臺，屬于人工環境下的模擬試驗設備。

背景技術

渦輪增壓內燃機是高空低速長航時無人機的首選動力。現有的渦輪增壓系統在高空環境下，海拔高度的變化對渦輪增壓系統的性能有明顯的影響。例如在30000米高度，大氣壓力僅為地面的1/85，壓氣機的進氣狀況發生很大的改變，導致壓氣機的效率、壓比和穩定流量范圍等性能的衰退，從而影響渦輪增壓內燃機的輸出功率、比油耗等性能。為了探索研究壓氣機在高空不同海拔高度之間各種性能的差異及原因，設計增壓系統的控制策略，需要大量的數據分析研究。顯然現場試驗難以建立起符合試驗要求的物理參數及試驗條件，且周期長、代價大。相比之下，在實驗室內進行模擬試驗，則比較容易克服上述困難。

在實驗室內進行模擬試驗，所用的試驗臺一般有兩種實現方式：一種是將整個渦輪增壓系統甚至整個發動機置于一個封閉試驗艙，并對該封閉試驗艙內環境的壓力和溫度進行控制和調節，使整個封閉試驗艙內環境的壓力和溫度達到所模擬的高度對應的環境壓力和溫度，從而使整個渦輪增壓系統或者整個發動機在模擬的環境壓力和溫度下進行性能試驗。這種模擬試驗臺由于需要控制大容積范圍內的溫度和壓力，導致成本極其高，且建設周期長。

另一種實現方式是只模擬壓氣機進氣和排氣的溫度和壓力環境，也就是通過模擬試驗臺使壓氣機的進氣壓力和溫度以及壓氣機的排氣壓力和溫度達到所模擬的高度對應的環境壓力和溫度。這種模擬試驗臺的成本較低，因此是目前廣泛使用的方案。在這種方案中，由于在溫度的控制比較復雜，帶來成本極大增加，另一方面，考慮到高度變化導致環境壓力的變化是壓氣機性能變化的主導因素，因此，此類高空模擬試驗臺常常只模擬高空的環境壓力，而沒有模擬高空的環境溫度。

但是，目前這種高空模擬試驗臺尚無法模擬10000米高度以上的大氣環境，這是由其設計結構和密封性能所限制的。目前此類高空模擬試驗臺的設計方案一般為開式的方案，即壓氣機的進氣從大氣環境中抽取，然后通過壓氣機排氣再返回大氣環境，因此，在這種方案中需要使用大抽氣量的真空泵或者引射器，在相同的壓氣機質量流量下，隨著模擬高度的增加，空氣密度下降，空氣的體積逐漸增大，對應地真空泵或者引射器的抽氣能力需要增大，因此抽氣機或引射器的工作能力直接限制了高空模擬試驗臺所能模擬的高度；此外，這種開式方案的試驗臺的密封效果較差也限制了其所能模擬的最大高度。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術存在的不足，提供一種在實驗室內模擬0～30000米高空大氣壓力環境，并能進行渦輪增壓內燃機中壓氣機的特性試驗的高空低壓環境模擬試驗臺。

本發明的技術方案如下：

一種高空低氣壓內燃機壓氣機特性模擬試驗臺，該試驗臺包括空氣系統和潤滑系統，所述的空氣循環系統包括真空泵1、穩壓箱3，與穩壓箱出口依次相連的空氣過濾器4、流量測試段5、進氣參數測試段6、穩流段7和壓氣機8，以及與壓氣機出口依次相連的排氣參數測試段10、背壓調節閥11、退喘閥12以及排氣中冷器13，所述的退喘閥與背壓調節閥并聯；所述的潤滑系統包括油箱15、供油系統16和潤滑油中冷器17，其特征在于：所述的排氣中冷器13的出口與穩壓箱3相連接，使所述的穩壓箱3、空氣過濾器4、流量測試段5、進氣參數測試段6、穩流段7、壓氣機8、排氣參數測試段10、背壓調節閥11、退喘閥12以及排氣中冷器13形成封閉的空氣循環系統；所述的油箱15設置在穩壓箱3內部。

上述技術方案中，在所述的穩壓箱3上安裝有絕壓傳感器2；在所述的流量測試段5上安裝有渦街流量計；在所述的進氣參數測試段6上安裝有總壓傳感器、靜壓傳感器、總溫傳感器和靜溫傳感器；在所述的排氣參數測試段10上安裝有總壓傳感器、靜壓傳感器、總溫傳感器和靜溫傳感器；在所述的排氣中冷器13上安裝有中冷調節閥14。

本發明與現有技術相比，具有以下優點及突出性效果：①試驗臺設計為一個封閉空氣循環管路系統，在試驗中與外界大氣的空氣交換量僅為該封閉系統的漏氣量，因此不需要工作能力很大的真空泵或者引射器，就可以模擬較大高度的大氣環境壓力，該模擬試驗臺可模擬0～30000米高度環境壓力，遠遠高于目前同類的模擬試驗臺；②該模擬試驗臺將潤滑油箱置于穩壓箱內，使得壓氣機背盤處的密封性能大大增加，相對于目前同類的模擬試驗臺，其密封性能更好。

附圖說明

圖1為本發明的結構示意圖。