CN105699069A - 一种涡轮增压气源的补气式涡轮增压器性能试验台及其试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种涡轮增压气源的补气式涡轮增压器性能试验台及其试验方法，该试验台包括瞬间补气装置，所述瞬时补气装置包括依次连接的辅助储气涡轮增压器压气机、补气单向阀、储气罐以及电磁阀，直接利用测试用涡轮增压器驱动辅助储气涡轮增压器，由于辅助储气涡轮增压器口径增大，既能提高气体增压后的压力，又能防止排气不畅的问题，测试用涡轮增压器补气利用空气压缩机提供动力气源，储气罐储存气体使其达到一定的目标压力值，通过电磁阀的开启对测试用涡轮增压器进行补气，利用该技术能够测试外源补气对涡轮增压器的性能的影响。该方法操作简便，运行可靠，能对外源压缩空气补气式涡轮增压器的性能进行试验和评估。

Description

一种涡轮增压气源的补气式涡轮增压器性能试验台及其试验方法

技术领域

本发明涉及车辆零部件试验技术领域，特别是涉及一种涡轮增压气源的补气式涡轮增压器性能试验台及其试验方法。

背景技术

汽车在起步、加速或加载时，由于涡轮增压器响应滞后等原因，使得排气烟度急剧升高，排出污染环境、危害健康的“黑烟"，同时使得发动机低速扭矩不足，加速性差。因此，采用技术措施改造现有涡轮增压发动机的汽车，改善发动机的瞬态性能和减少排气烟度，有着重要的意义。向涡轮增压器供给更多气量以改善发动机性能，该技术是改善发动机瞬态性能和减少排气烟度的一种有效方法。使用压缩空气补气技术对增压器性能的影响小、响应快。测试用涡轮增压器补气利用空气压缩机提供动力气源，通过将压缩空气喷射到涡轮前端，加速涡轮增压器转子转动，将气体能量转化为机械功或直接参与燃烧，提高进气充量，改善燃烧，减少碳烟排放。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种涡轮增压气源的补气式涡轮增压器性能试验台及其试验方法，该方法操作简便，运行可靠，能对外源压缩空气补气式涡轮增压器的性能进行试验和评估。

本发明采用以下方案实现：一种涡轮增压气源的补气式涡轮增压器性能试验台，包括瞬间补气装置，所述瞬时补气装置包括依次连接的辅助储气涡轮增压器压气机、补气单向阀、储气罐以及电磁阀；所述试验台还包括依次连接的空压机、空压机进气阀、单向阀、燃烧室以及波纹管，所述的波纹管的另一端与测试用涡轮增压器涡轮的进气口相连，所述测试用涡轮增压器涡轮的排气通道上安装有一辅助储气涡轮增压器涡轮，所述测试用涡轮增压器涡轮还与所述测试用涡轮增压器压气机以及压气机排气阀并联；所述辅助储气涡轮增压器涡轮与所述辅助储气涡轮增压器压气机并联；所述辅助储气涡轮增压器压气机通过储气罐连接至所述燃烧室的进气口。

进一步地，所述空压机与所述空气机进气阀的连接通道上设置有一空气机泄压阀。

进一步地，所述空压机进气阀与所述单向阀间连接有一消音器。

进一步地，所述储气罐与所述电磁阀间连接有一冷却系统。

进一步地，所述燃烧室还与一供油系统相连。

进一步地，所述辅助储气涡轮增压器涡轮与所述辅助储气涡轮增压器压气机之间、以及所述测试用储气涡轮增压器涡轮与所述测试用储气涡轮增压器压气机均连接有一润滑系统。

进一步地，所述辅助储气涡轮增压器涡轮的口径大于测试用涡轮增压器涡轮的口径。

进一步地，所述波纹管与所述测试用涡轮增压器涡轮的连接通道上设置有第一压力传感器、第一温度传感器以及第一流量传感器；所述所述测试用涡轮增压器压气机的进口气通道上设置有第二压力传感器以及第二温度传感器；所述测试用涡轮增压器压气机与所述压气机排气阀的连接通道上设置有第三压力传感器、第三温度传感器以及第二流量传感器；所述测试用涡轮增压器涡轮与所述辅助储气涡轮增压器涡轮的连接通道上设置有第四压力传感器以及第四温度传感器。

进一步地，所述试验台还包括一数据采集控制系统，所述数据采集控制系统包括一PIC-6238采集卡与一RS-232串口，所述采集卡与传感器、供油系统、进气阀、排气阀、空压机以及压气机相连；所述RS-232串口与一智能转速表相连，所述智能转速表还与一转速传感器相连。

在本发明中，一种涡轮增压气源的补气式涡轮增压器性能试验台的试验方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤S1：接通电源，预热传感器，打开数据采集控制系统，启动润滑系统，调整油压，调整供油系统压力；

步骤S2：开启空压机，打开空压机进气阀与压气机排气阀，关闭电磁阀；

步骤S3：待气流稳定后，打开点火开关，空压机引入的气流经过燃烧室后经波纹管进入测试涡轮增压器涡轮的进气口，经过加压的废气进入辅助储气涡轮增压器涡轮排入大气；

步骤S4：辅助储气涡轮增压器压气机将经过加压后的空气引入储气罐，当储气罐的压力达到目标值时，开启电磁阀对所述测试用涡轮增压器压气机进行补气，通过数据采集控制系统的采集到的数据，绘制补气前后测试用涡轮增压器的性能曲线。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1、该试验台可以通过电磁阀的开闭选择对测试用涡轮增压器的补气压力，测试不同补气压力情况下对测试涡轮增压器性能的影响。

2、该试验台不使用其他能源模拟汽车急加速时外气源对涡轮增压器进行补气，直接利用测试用涡轮增压器驱动辅助储气涡轮增压器，对储气罐进行补气，节能环保。

3、本发明能预先对补气前后涡轮增压器的性能进行试验和评估，为增压器与发动机的匹配开发和研究提供数据支持。

附图说明

图1为本发明的硬件系统框图。

图2为本发明的控制系统的原理框图。

图中：1为空压机，2为空压机泄压阀，3为空压机进气阀，4为消音器，5为电磁阀，6为燃烧室，7为波纹管，8为测试用涡轮增压器涡轮，9为测试用涡轮增压器压气机，10为压气机排气阀，11为辅助储气涡轮增压器涡轮，12为辅助储气涡轮增压器压气机，13为补气单向阀，14为储气罐，15为冷却系统，16为单向阀，A为供油系统，B为润滑系统，P1、P2、P3、P4均为压力传感器，T1、T2、T3均为温度传感器，m1、m2均为流量传感器。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。

本实施例提供一种涡轮增压气源的补气式涡轮增压器性能试验台，如图1所示，包括瞬间补气装置，所述瞬时补气装置包括依次连接的辅助储气涡轮增压器压气机12、补气单向阀13、储气罐14以及电磁阀5；所述试验台还包括依次连接的空压机1、空压机进气阀3、单向阀16、燃烧室6以及波纹管7，所述的波纹管7的另一端与测试用涡轮增压器涡轮8的进气口相连，所述测试用涡轮增压器涡轮8的排气通道上安装有一辅助储气涡轮增压器涡轮11，所述测试用涡轮增压器涡轮8还与所述测试用涡轮增压器压气机9以及压气机排气阀10并联；所述辅助储气涡轮增压器涡轮11与所述辅助储气涡轮增压器压气机12并联；所述辅助储气涡轮增压器压气机12通过储气罐14连接至所述燃烧室6的进气口。

在本实施例中，所述空压机1与所述空气机进气阀3的连接通道上设置有一空气机泄压阀2。

在本实施例中，所述空压机进气阀3与所述单向阀16间连接有一消音器4。

在本实施例中，所述储气罐14与所述电磁阀5间连接有一冷却系统15。

在本实施例中，所述燃烧室6还与一供油系统A相连。

在本实施例中，所述辅助储气涡轮增压器涡轮11与所述辅助储气涡轮增压器压气机12之间、以及所述测试用储气涡轮增压器涡轮8与所述测试用储气涡轮增压器压气机9均连接有一润滑系统B。

在本实施例中，所述辅助储气涡轮增压器涡轮11的口径大于测试用涡轮增压器涡轮8的口径。

在本实施例中，所述波纹管7与所述测试用涡轮增压器涡轮8的连接通道上设置有第一压力传感器P1、第一温度传感器T1以及第一流量传感器m1；所述所述测试用涡轮增压器压气机9的进口气通道上设置有第二压力传感器P2以及第二温度传感器T2；所述测试用涡轮增压器压气机9与所述压气机排气阀10的连接通道上设置有第三压力传感器P3、第三温度传感器T3以及第二流量传感器m2；所述测试用涡轮增压器涡轮8与所述辅助储气涡轮增压器涡轮11的连接通道上设置有第四压力传感器P4以及第四温度传感器T4。

在本实施例中，所述试验台还包括一数据采集控制系统，所述数据采集控制系统包括一PIC-6238采集卡与一RS-232串口，所述采集卡与传感器、供油系统、进气阀、排气阀、空压机以及压气机相连；所述RS-232串口与一智能转速表相连，所述智能转速表还与一转速传感器相连。

在本实施例中，一种涡轮增压气源的补气式涡轮增压器性能试验台的试验方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤S1：接通电源，预热传感器，打开数据采集控制系统，启动润滑系统B，调整油压，调整供油系统A压力；

步骤S2：开启空压机1，打开空压机进气阀3与压气机排气阀10，关闭电磁阀5；

步骤S3：待气流稳定后，打开点火开关，空压机引入的气流经过燃烧室6后经波纹管7进入测试涡轮增压器涡轮9的进气口，经过加压的废气进入辅助储气涡轮增压器涡轮11排入大气；

步骤S4：辅助储气涡轮增压器压气机12将经过加压后的空气引入储气罐14，当储气罐14的压力达到目标值时，开启电磁阀5对所述测试用涡轮增压器压气机9进行补气，通过数据采集控制系统的采集到的数据，绘制补气前后测试用涡轮增压器的性能曲线。

上述试验过程中，通过观察储气罐14的压力大小，决定电磁阀5的开闭。空压机进气阀3，压气机排气阀10，空压机泄压阀2均通过工控机程序控制，以信号输出的形式执行，反馈循环的开关及各个阀门的开闭，燃烧点火开关由人工控制。

本发明不使用其他能源模拟汽车急加速时外气源对涡轮增压器进行补气，直接利用测试用涡轮增压器驱动辅助储气涡轮增压器，由于辅助储气涡轮增压器口径增大，既能提高气体增压后的压力，又能防止排气不畅的问题，测试用涡轮增压器补气利用空气压缩机提供动力气源，储气罐储存气体使其达到一定的目标压力值，通过电磁阀的开启对测试用涡轮增压器进行补气，利用该技术能够测试外源补气对涡轮增压器的性能的影响。

本发明实施案例提供的检验试验台不仅能满足普通车用涡轮增压器的性能测试检验，还可以适用可变截面涡轮增压器（VGT）的性能试验，节能环保，自动化程度高，适用于高校、科研机构试验研究及企业产品测试，可扩展性强。

上述操作流程及软硬件配置，仅作为本发明实施案例，并非对本发明做出任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案的情况下，都可以利用上述方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动或修改。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种涡轮增压气源的补气式涡轮增压器性能试验台，其特征在于：包括瞬间补气装置，所述瞬时补气装置包括依次连接的辅助储气涡轮增压器压气机、补气单向阀、储气罐以及电磁阀；所述试验台还包括依次连接的空压机、空压机进气阀、单向阀、燃烧室以及波纹管，所述的波纹管的另一端与测试用涡轮增压器涡轮的进气口相连，所述测试用涡轮增压器涡轮的排气通道上安装有一辅助储气涡轮增压器涡轮，所述测试用涡轮增压器涡轮还与所述测试用涡轮增压器压气机以及压气机排气阀并联；所述辅助储气涡轮增压器涡轮与所述辅助储气涡轮增压器压气机并联；所述辅助储气涡轮增压器压气机通过储气罐连接至所述燃烧室的进气口。

2.根据权利要求1所述的一种涡轮增压气源的补气式涡轮增压器性能试验台，其特征在于：所述空压机与所述空气机进气阀的连接通道上设置有一空气机泄压阀。

3.根据权利要求1所述的一种涡轮增压气源的补气式涡轮增压器性能试验台，其特征在于：所述空压机进气阀与所述单向阀间连接有一消音器。

4.根据权利要求1所述的一种涡轮增压气源的补气式涡轮增压器性能试验台，其特征在于：所述储气罐与所述电磁阀间连接有一冷却系统。

5.根据权利要求1所述的一种涡轮增压气源的补气式涡轮增压器性能试验台，其特征在于：所述燃烧室还与一供油系统相连。

6.根据权利要求1所述的一种涡轮增压气源的补气式涡轮增压器性能试验台，其特征在于：所述辅助储气涡轮增压器涡轮与所述辅助储气涡轮增压器压气机之间、以及所述测试用储气涡轮增压器涡轮与所述测试用储气涡轮增压器压气机均连接有一润滑系统。

7.根据权利要求1所述的一种涡轮增压气源的补气式涡轮增压器性能试验台，其特征在于：所述辅助储气涡轮增压器涡轮的口径大于测试用涡轮增压器涡轮的口径。

8.根据权利要求1所述的一种涡轮增压气源的补气式涡轮增压器性能试验台，其特征在于：所述波纹管与所述测试用涡轮增压器涡轮的连接通道上设置有第一压力传感器、第一温度传感器以及第一流量传感器；所述所述测试用涡轮增压器压气机的进口气通道上设置有第二压力传感器以及第二温度传感器；所述测试用涡轮增压器压气机与所述压气机排气阀的连接通道上设置有第三压力传感器、第三温度传感器以及第二流量传感器；所述测试用涡轮增压器涡轮与所述辅助储气涡轮增压器涡轮的连接通道上设置有第四压力传感器以及第四温度传感器。

9.根据权利要求1所述的一种涡轮增压气源的补气式涡轮增压器性能试验台，其特征在于：所述试验台还包括一数据采集控制系统，所述数据采集控制系统包括一PIC-6238采集卡与一RS-232串口，所述采集卡与传感器、供油系统、进气阀、排气阀、空压机以及压气机相连；所述RS-232串口与一智能转速表相连，所述智能转速表还与一转速传感器相连。

10.一种基于权利要求1所述的涡轮增压气源的补气式涡轮增压器性能试验台的试验方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤S1：接通电源，预热传感器，打开数据采集控制系统，启动润滑系统，调整油压，调整供油系统压力；

步骤S2：开启空压机，打开空压机进气阀与压气机排气阀，关闭电磁阀；

步骤S3：待气流稳定后，打开点火开关，空压机引入的气流经过燃烧室后经波纹管进入测试涡轮增压器涡轮的进气口，经过加压的废气进入辅助储气涡轮增压器涡轮排入大气；

步骤S4：辅助储气涡轮增压器压气机将经过加压后的空气引入储气罐，当储气罐的压力达到目标值时，开启电磁阀对所述测试用涡轮增压器压气机进行补气，通过数据采集控制系统的采集到的数据，绘制补气前后测试用涡轮增压器的性能曲线。