一种模拟配整机性能的增压器台架试验装置及方法与流程

本发明属于废气涡轮增压，具体涉及一种模拟配整机性能的增压器台架试验装置及方法。

背景技术：

1、涡轮增压器是车用发动机动力系统的重要部件，其利用发动机排出废气的能量来提高发动机进气密度，目前在发动机上应用相当广泛。增压器台架试验是验证增压器各类性能的有效方法，也是常用的增压器检验手段。但增压器台架试验的燃烧装置一般为燃烧室，其燃烧特性和做功能力与发动机有很大差异，因此增压器在台架上的运行状态与在发动机上运行状态相差较大。特别在增压器自循环工作状态下，一般只是通过控制燃烧室的喷油量控制增压器转速状态，由于可控参数很少，增压器同转速状态下在台架与发动机运行时如增压压比、流量、涡前排温等工作状态很难对应。以上差异影响增压器在台架上无法进行其工作时完全状态模拟，无法直观验证增压器工作特性。因此急需一种模拟配整机性能的增压器台架试验装置及方法，能够合理的在台架上模拟增压器配整机时的工作状态，达到台架与发动机同参数下验证增压器性能的目的。

技术实现思路

1、(一)要解决的技术问题

2、本发明要解决的技术问题是如何提供一种模拟配整机性能的增压器台架试验装置及方法，以解决增压器在台架上无法进行其工作时完全状态模拟，无法直观验证增压器工作特性的问题。

3、(二)技术方案

4、为了解决上述技术问题，本发明提出一种模拟配整机性能的增压器台架试验装置，该台架试验装置包括：试验增压器、进气调节阀、压后调节阀、中冷器、补气气源、补气调节阀、燃烧室、放气阀及连接管路；该台架试验装置的进气通过进气调节阀进入，该台架试验装置的排气通过放气阀和涡轮排出；

5、进气调节阀位于压气机进口前，用于调节试验增压器进气阻力；

6、压后调节阀位于压气机出口后、中冷器前，用于调节增压器压气机后阻力及控制增压压比；

7、中冷器用于控制增压后气体温度；

8、补气气源输出总压力可调且最大压力大于增压器最高压后压力；

9、补气调节阀用于控制补气气源输出后进入到燃烧室前的补气气量和压力；

10、燃烧室为增压器台架常规的柴油燃烧室，燃烧室入口通过管路连接中冷器和补气调节阀；燃烧室出口通过管路连接放气阀和涡轮；

11、放气阀为旁通放气阀，位于燃烧室后，用于旁通掉多余的气量；

12、连接管路连接台架试验装置各组成部件组成连通的循环装置。

13、进一步地，试验增压器为废气涡轮增压器或由废气涡轮增压器组成的增压系统,包括：涡轮和压气机，经由废气驱动涡轮端带动压气机端进行增压。

14、进一步地，试验时采用增压器自循环工作模式。

15、一种模拟配整机性能的增压器台架试验方法，该方法包括：

16、试验时采用增压器自循环工作模式；进气调节阀调节进气阻力，用以模拟发动机上压气机前端空气滤等造成的进气阻力；压后调节阀调节压气机压后压力，以控制发动机上增压器某转速下实际的增压压力值；中冷器按照发动机上工况控制气体温度；补气气源和补气调节阀用于参考发动机中进气压力、排气压力和排气温度调节补气气量和压力；压气机进气和补气进气汇总后经燃烧室燃烧，燃烧室后的放气阀用以旁通掉多余的气量，模拟发动机排气气量温度和压力来驱动涡轮。

17、进一步地，针对发动机与台架上燃烧室的燃烧及做功特性不同，通过调节燃烧室前后补气和放气装置，使增压器台架试验时涡轮前入口的进气流量、温度或进气总能量调节至与其在发动机上一致，以模拟其配整机时运行状态。

18、进一步地，当补气与放气装置未调节时，增压器台架自循环工作，燃烧室后温度较发动机同工况高时，则通过补气使燃烧室后温度降低，再通过放气阀旁通掉多余的气量，以保证进入到涡轮端的气量和温度与发动机上工况一致。

19、进一步地，当增压器台架自循环工作，燃烧室后温度较发动机同工况低时，则加大燃烧室油量，提高排气温度，再通过放气阀旁通部分燃气，控制涡轮端进气总能量。

20、进一步地，增压器自循环试验时，由于燃烧室无法进行低速增压压力不足的试验，采用该台架试验装置进行补气使燃烧室正常工作，再通过放气阀控制增压器至要求转速。

21、进一步地，该方法自由控制进涡轮端的气量和温度，适用于模拟配整机性能的增压器稳态性能试验、模拟配整机性能的增压器可靠性试验、增压器涡轮端进气参数影响试验、模拟配整机性能的增压器瞬态性能试验。

22、进一步地，在增压器台架上模拟增压器配整机时的工作状态，在台架与发动机同参数下验证增压器性能。

23、(三)有益效果

24、本发明提出一种模拟配整机性能的增压器台架试验装置及方法，相对于现有技术，本发明所述的一种模拟配整机性能的增压器台架试验装置及方法具有以下优势：

25、(1)本发明一种模拟配整机性能的增压器台架试验装置及方法，可在台架上模拟增压器配整机时的工作状态，达到台架与发动机同参数下验证增压器性能的目的。

26、(2)本发明一种模拟配整机性能的增压器台架试验装置及方法，可在自循环状态下自由控制进涡轮端的气量和温度，可在台架模拟配整机性能的增压器各类性能试验。

技术特征：

1.一种模拟配整机性能的增压器台架试验装置，其特征在于，该台架试验装置包括：试验增压器、进气调节阀、压后调节阀、中冷器、补气气源、补气调节阀、燃烧室、放气阀及连接管路；该台架试验装置的进气通过进气调节阀进入，该台架试验装置的排气通过放气阀和涡轮排出；

2.如权利要求1所述的模拟配整机性能的增压器台架试验装置，其特征在于，试验增压器为废气涡轮增压器或由废气涡轮增压器组成的增压系统,包括：涡轮和压气机，经由废气驱动涡轮端带动压气机端进行增压。

3.如权利要求2所述的模拟配整机性能的增压器台架试验装置，其特征在于，试验时采用增压器自循环工作模式。

4.一种基于权利要求1-3任一项所述的装置的模拟配整机性能的增压器台架试验方法，其特征在于，该方法包括：

5.如权利要求4所述的模拟配整机性能的增压器台架试验方法，其特征在于，针对发动机与台架上燃烧室的燃烧及做功特性不同，通过调节燃烧室前后补气和放气装置，使增压器台架试验时涡轮前入口的进气流量、温度或进气总能量调节至与其在发动机上一致，以模拟其配整机时运行状态。

6.如权利要求5所述的模拟配整机性能的增压器台架试验方法，其特征在于，当补气与放气装置未调节时，增压器台架自循环工作，燃烧室后温度较发动机同工况高时，则通过补气使燃烧室后温度降低，再通过放气阀旁通掉多余的气量，以保证进入到涡轮端的气量和温度与发动机上工况一致。

7.如权利要求5所述的模拟配整机性能的增压器台架试验方法，其特征在于，当增压器台架自循环工作，燃烧室后温度较发动机同工况低时，则加大燃烧室油量，提高排气温度，再通过放气阀旁通部分燃气，控制涡轮端进气总能量。

8.如权利要求5所述的模拟配整机性能的增压器台架试验方法，其特征在于，增压器自循环试验时，由于燃烧室无法进行低速增压压力不足的试验，采用该台架试验装置进行补气使燃烧室正常工作，再通过放气阀控制增压器至要求转速。

9.如权利要求4-8任一项所述的模拟配整机性能的增压器台架试验方法，其特征在于，该方法自由控制进涡轮端的气量和温度，适用于模拟配整机性能的增压器稳态性能试验、模拟配整机性能的增压器可靠性试验、增压器涡轮端进气参数影响试验、模拟配整机性能的增压器瞬态性能试验。

10.如权利要求9所述的模拟配整机性能的增压器台架试验方法，其特征在于，在增压器台架上模拟增压器配整机时的工作状态，在台架与发动机同参数下验证增压器性能。

技术总结
本发明涉及一种模拟配整机性能的增压器台架试验装置及方法，属于废气涡轮增压技术领域。本发明的台架试验装置包括：试验增压器、进气调节阀、压后调节阀、中冷器、补气气源、补气调节阀、燃烧室、放气阀及连接管路。试验时采用增压器自循环工作模式，进气调节阀调节进气阻力，压后调节阀可调节压气机压后压力，中冷器按照发动机上工况进行控制，补气气源和补气调节阀用于参考发动机中进气压力和排气压力调节补气气量和压力，压气机进气和补气进气汇总后经燃烧室燃烧，燃烧室后的放气阀用以旁通掉多余的气量。本发明适用于增压器在台架模拟整机上运行试验，可验证增压器在整机上真实运行情况，指导增压器设计与优化。

技术研发人员：刘欣源,程江华,田原,付雪青,丁占铭,侯琳琳,马磊,庄安帮
受保护的技术使用者：中国北方发动机研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16