[發(fā)明專利]渦輪增壓器熱沖擊可靠性測試試驗(yàn)臺及測試方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510711250.0
• 申請日: 2015-10-28
• 公開（公告）號: CN105372049A
• 公開（公告）日: 2016-03-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張志強(qiáng);曲荀之;鮑捷;馬朝臣
• 申請（專利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類號: G01M13/00
• 分類號: G01M13/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及渦輪增壓器可靠性測試領(lǐng)域，具體涉及一種渦輪增壓器高低溫?zé)釠_擊可靠性測試試驗(yàn)臺及測試方法。

背景技術(shù)

渦輪增壓技術(shù)的應(yīng)用在提高內(nèi)燃機(jī)的比功率和燃油經(jīng)濟(jì)性、降低排放等方面發(fā)揮了重要的作用，特別的，隨著排放法規(guī)的日益嚴(yán)格，越來越多的車輛生產(chǎn)廠家采用和即將采用該技術(shù)。

在增壓器的使用中，熱沖擊對于增壓器的損壞是一個(gè)非常嚴(yán)重的問題，在渦輪葉片上，經(jīng)常可以觀察到由于熱沖擊引起的裂紋。這是由于發(fā)動機(jī)每次起動和停車以及工況變化使渦輪端受到驟然的加熱和冷卻，因而引起了熱應(yīng)力。在發(fā)動機(jī)排氣熱負(fù)荷的沖擊下，渦輪增壓器的軸承系統(tǒng)和葉輪都可能因此發(fā)生各種問題。特別的，處于高溫狀態(tài)的渦輪，長期處于高溫以及快速、大范圍溫度及轉(zhuǎn)速變化狀態(tài)下，其渦殼、葉輪往往不是受力過大而損壞，而是由于不斷的承受高低溫冷熱沖擊和高低速循環(huán)工況，發(fā)生熱疲勞、機(jī)械疲勞以及蠕變等強(qiáng)度失效問題而損壞。因而，在增壓器設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過程中，高低溫?zé)釠_擊可靠性驗(yàn)證試驗(yàn)對于提高增壓器可靠性和使用壽命具有重要的意義和應(yīng)用價(jià)值。

汽油機(jī)用增壓器渦輪進(jìn)口溫度相對于柴油機(jī)用增壓器來說有大幅度的提高，汽油機(jī)增壓器高低溫?zé)釠_擊可靠性考核試驗(yàn)要求渦輪增壓器在高速運(yùn)轉(zhuǎn)的同時(shí)，渦輪進(jìn)口溫度高達(dá)1100℃，而在低溫運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，渦輪進(jìn)口溫度則低于200℃，且渦輪增壓器須長時(shí)間交替進(jìn)行高溫高速、低溫低速運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)前進(jìn)行渦輪增壓器可靠性相關(guān)測試已公布或授權(quán)的試驗(yàn)設(shè)備發(fā)明專利包括中國專利CN1793819A，中國專利CN102507202A以及申請者公布的發(fā)明專利CN104458238A；以上三種專利皆采用渦輪增壓器自循環(huán)的方式進(jìn)行，其中專利CN102507202A已經(jīng)對專利CN1793819A中存在的問題進(jìn)行了較詳細(xì)的分析，并在此基礎(chǔ)上提出了一種新的基于渦輪增壓器自循環(huán)的低周疲勞試驗(yàn)裝置，該試驗(yàn)裝置采用一個(gè)三通高溫轉(zhuǎn)換閥總成進(jìn)行燃?xì)獾姆峙?，使得一臺增壓器得到較多的燃?xì)夤ぷ髟诟咚伲硪慌_得到較少的燃?xì)夤ぷ髟诘退?，通過高溫轉(zhuǎn)換閥周期性的變換旋轉(zhuǎn)方向來改變兩臺增壓器的轉(zhuǎn)速，從而實(shí)現(xiàn)高低速循環(huán)低周疲勞試驗(yàn)。發(fā)明專利CN104458238A則是在兩個(gè)獨(dú)立的自循環(huán)試驗(yàn)臺基礎(chǔ)上完成高低溫?zé)釠_擊試驗(yàn)，其試驗(yàn)方法為：在一臺增壓器運(yùn)行在高速時(shí)，利用高速增壓器壓氣機(jī)產(chǎn)生的壓縮冷空氣與另一臺增壓器在低速運(yùn)行的自循環(huán)試驗(yàn)臺燃燒室后的燃?xì)膺M(jìn)行摻混以降低燃燒室后的溫度，從而實(shí)現(xiàn)高溫高速和低溫低速熱沖擊試驗(yàn)。發(fā)明專利CN102507202A和發(fā)明專利CN104458238A都能夠在一定程度上實(shí)現(xiàn)渦輪增壓器的低周疲勞或熱沖擊測試試驗(yàn)，但其在速度變化范圍或溫度變化范圍上皆受到限制。發(fā)明專利CN102507202A在對高溫轉(zhuǎn)換閥總成進(jìn)行冷卻的基礎(chǔ)上，渦輪進(jìn)口溫度能夠達(dá)到700℃，其溫度進(jìn)一步的提高受到高溫轉(zhuǎn)換閥可靠性的限制，且低速運(yùn)轉(zhuǎn)的增壓器渦輪進(jìn)口也必須同時(shí)工作在高溫狀態(tài)，無法得到低溫試驗(yàn)狀態(tài)；同樣，發(fā)明專利CN104458238A所公布的試驗(yàn)臺為了能夠保證增壓器低速運(yùn)轉(zhuǎn)的自循環(huán)試驗(yàn)臺燃燒室能夠正常工作，低速運(yùn)轉(zhuǎn)的低溫段也受到限制(需大于350℃)。此外，對于采用自循環(huán)模式工作的試驗(yàn)臺來說，渦輪增壓器在低速時(shí)無法實(shí)現(xiàn)自循環(huán)，因此，其運(yùn)轉(zhuǎn)的最低轉(zhuǎn)速受到限制。發(fā)明專利CN102507202A和發(fā)明專利CN104458238A都無法滿足當(dāng)前汽油機(jī)增壓器熱沖擊可靠性測試試驗(yàn)所要求的高溫高速、低溫低速的熱沖擊測試要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在提供一種能夠提高測試溫度和轉(zhuǎn)速的渦輪增壓器熱沖擊可靠性測試試驗(yàn)臺及測試方法。

本發(fā)明提供了一種渦輪增壓器熱沖擊可靠性測試試驗(yàn)臺，該試驗(yàn)臺包括：主燃燒室，與主燃燒室配合的主燃燒室噴油點(diǎn)火裝置和主燃燒室供油系統(tǒng)，主燃燒室具有與外氣源連通的主進(jìn)氣管；第一副燃燒室，與第一副燃燒室配合的第一副燃燒室噴油系統(tǒng)和第一副燃燒室供油系統(tǒng)，第一副燃燒室的排氣與第一渦輪增壓器的渦輪的進(jìn)氣口連通，第一副燃燒室具有與外氣源連通的第一副進(jìn)氣管；第二副燃燒室，與第二副燃燒室配合的第二副燃燒室噴油系統(tǒng)和第二副燃燒室供油系統(tǒng)，第二副燃燒室的排氣與第二渦輪增壓器的渦輪的進(jìn)氣口連通；第二副燃燒室具有與外氣源連通的第二副進(jìn)氣管；高溫燃?xì)馇袚Q閥總成，主燃燒室的排氣通過高溫燃?xì)馇袚Q閥總成可切換地與第一副燃燒室和第二副燃燒室的進(jìn)氣管路連通，第一副燃燒室噴油系統(tǒng)和第二副燃燒室噴油系統(tǒng)用于霧化燃油使得由主燃燒室生成的高溫燃?xì)饪煞謩e在第一副燃燒室和第二副燃燒室中發(fā)生二次燃燒，進(jìn)一步提高燃?xì)鉁囟取?!-- SIPO -->