发动机低气压低温起动试验环境模拟系统

1.本实用新型涉及柴油发动机研究领域，更具体的说，是涉及一种发动机低气压低温起动试验环境模拟系统。


背景技术：

2.柴油发动机低气压低温起动性能是评价以柴油机为动力的车辆、工程机械、发电机组等动力装备高原环境适应的重要指标之一。在高原地区，随着海拔的升高，大气压力和温度下降，空气含氧量降低，使发动机进气温度和压力降低，进气量减少，混合气浓度增加，导致发动机高原低温起动更加困难。
3.柴油发动机高原低温起动试验是获得柴油机高原起动性能参数的重要手段，但是高原实地极端低气压低温环境难以复现，试验周期长且存在安全隐患等问题。与高原实地试验相比，低气压低温模拟试验具有极端环境条件可调，试验安全、重复性好、试验周期短、经济效益高等诸多优势。因此，研制发动机低气压低温环境模拟试验系统，能够在平原模拟高原低气压低温环境，开展柴油发动机低气压低温起动试验与评价，对提高柴油发动机高原低温起动性能具有重要意义。


技术实现要素：

4.本实用新型所要解决的技术问题是，克服上述现有技术中存在的不足，提供一种发动机低气压低温起动试验环境模拟系统。
5.本实用新型发动机低气压低温起动试验环境模拟系统，由温度仓及温度控制系统、发动机进气压力与温度控制系统、发动机排气压力控制系统组成，
6.所述温度仓及温度控制系统包括温度仓和4号制冷机组，温度仓采用拼块式标准保温库板；温度仓通过温度仓制冷管路与室外4号制冷机组连接；
7.发动机进气压力与温度控制系统包括进气压力控制机构和进气温度控制机构；进气压力控制机构包括鼓风机、温度存储箱和进气稳压箱，鼓风机通过管路依次与温度存储箱和进气稳压箱连接，进气稳压箱通过管路与发动机进气管路连接；进气温度控制机构包括依次连接的1号制冷机组、2号制冷机组、3号制冷机组通过制冷管路与温度存储箱连接，温度存储箱与进气稳压箱之间的管路上安装空气流量传感器和电动蝶阀一，进气稳压箱与发动机进气管连接的管路上安装压力变送器；
8.发动机排气压力控制系统包括水冷却器、圆形排气稳压箱和真空泵，发动机排气口通过管路依次连接水冷却器和圆形排气稳压箱，圆形排气稳压箱通过设置有电动蝶阀二和手动调节阀的管路连接真空泵进气端，真空泵出气端联通大气。
9.所述温度仓为整体式结构，采用拼块式标准保温库板硬质阻燃聚氨酯发泡拼接而成，拼块间采用耐高低温有机硅胶材料密封。
10.所述进气稳压箱采用圆形球罐。
11.本实用新型具有如下有益效果：
12.本实用新型的优势在于发动机置于温度仓内，且温度仓可以实现低温(常温
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45℃)控制，发动机通过进气节流、排气抽真空的方式试验高海拔(低气压的模拟)，同时发动机进气温度通过制冷机组进行降温，实现了发动机进气低气压(101kpa-47kpa)和进气温度(常温
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45℃)控制、温度仓低温(常温
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45℃)控制以及排气低气压(101kpa-47kpa)控制，模拟发动机在海拔6000m、-45℃温度下的起动环境。与高原实地试验相比，具有极端环境条件可调，试验安全、重复性好、试验周期短、经济效益高等诸多优势。
附图说明
13.图1发动机低气压低温环境模拟试验系统原理框图；
14.图2发动机低气压低温环境控制系统。
具体实施方式
15.下面结合附图对本实用新型做进一步说明。
16.本实用新型发动机低气压低温环境模拟试验系统如图1所示。主要由温度仓及温度控制系统、发动机进气压力与温度控制系统、发动机排气压力控制系统等3部分组成。可以实现发动机进气低气压(101kpa-47kpa)和进气温度(常温
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45℃)控制、温度仓低温(常温
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45℃)控制以及排气低气压(101kpa-47kpa)控制，模拟发动机在海拔6000m、-45℃温度下的起动环境。
17.1、温度仓及温度控制系统
18.温度仓12为整体式结构，采用拼块式标准保温库板硬质阻燃聚氨脂发泡 (含外壳承压板厚度)，拼块间采用耐高低温有机硅胶材料密封。温度仓通过温度仓制冷管路与室外4号制冷机组连接，实现仓内常温—-45℃的温度控制；被测试发动机13固定在仓内；发动机进气管通过进气穿仓管路与进气压力温度控制系统连接；发动机排气管通过排气穿仓管路与排气压力控制系统连接。
19.2、发动机进气压力与温度控制系统
20.发动机进气压力与温度控制系统包括进气压力控制和进气温度控制两部分。
21.进气压力控制机构包括鼓风机1、温度存储箱2和进气稳压箱3，鼓风机通过管路与温度存储箱连接，温度存储箱通过管路与进气稳压箱(圆形球罐) 连接，进气稳压箱(圆形球罐)通过管路与发动机进气管路连接，进气压力控制能将进气稳压箱(圆形球罐)内压力从101kpa降到47kpa，控制系统调整迅速、准确、稳定。
22.进气温度控制机构包括1号制冷机组、2号制冷机组、3号制冷机组和温度存储箱，1号制冷机组、2号制冷机组、3号制冷机组分别通过制冷管路与温度存储箱连接，实现温度存储箱内的温度控制(常温
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45℃)；温度存储箱与进气稳压箱(圆形球罐)之间的管路上安装空气流量传感器4和电动蝶阀一5，实现发动机进气流量的测量和进气压力的控制；进气稳压箱(圆形球罐)与发动机进气管连接的管路上安装压力变送器6，用于发动机进气压力闭环控制。
23.发动机进气工作原理：系统由鼓风电机送风到温度存储箱内，通过1号制冷机组、2号制冷机组、3号制冷机组控制温度存储箱内温度从而控制发动机进气温度变化，温度存储箱内温度达到要求后通过管道、气体流量计、电动蝶阀一调节送风至进气稳压箱内，稳压箱
内气体由压力变送器给仪表控制反应信号，调节蝶阀开口度实现稳压箱内的海拔高度要求后进入发动机进气口。
24.温度仓温度控制原理：将温度仓内温度pt100传感器的温度信号进行放大、模/数转换、非线性校正后与温度的设定值(目标值)进行比较，得出的偏差信号经pid运算，输出调节信号自动控制制冷机组的输出功率大小，达到降温的目的(如图2)。
25.3、发动机排气压力控制系统
26.发动机排气压力控制系统包括水冷却器7、圆形排气稳压箱8和真空泵9，发动机排气口通过管路依次连接水冷却器和圆形排气稳压箱，圆形排气稳压箱通过设置有电动蝶阀二10和手动调节阀11的管路连接真空泵进气端，真空泵出气端联通大气。发动机排气经由水冷却器冷却后进入圆形排气稳压箱 (圆形罐)，圆形排气稳压箱经电动蝶阀二(通过进气管道中压力变送器反应给仪表控制信号调节开口度大小)和手动调节阀(先手动打开调节阀至大概试验需要海拔高度后，再由仪表控制台进行精确调节电动蝶阀二开口度后实现所需试验海拔高度)后进入真空泵，通过管路排出到大气。
27.温度压力控制均根据所采集到的温度和压力信号进行放大、模/数转换、非线性校正后与温度和压力的设定值(目标值)进行比较，得出的偏差信号经pid运算，输出调节信号自动控制制冷流量和蝶阀的开度，使发动机进气温度和温度仓温度、进气压力和排气压力达到控制要求(如图2)。