CN105203288B - 一种涡轮增压器启停冲击试验台 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种涡轮增压器启停冲击试验台，属于动力机械技术领域。包括两个回路，第一回路和第二回路完全相同，包含了一个涡轮增压器和连接管道，并共用了气流引射器、燃烧室和高温转换阀。本发明同时公开了涡轮增压器启停冲击的测试方法，为涡轮启停冲击可靠性提供了依据。本发明试验台方案科学合理，容易实现，稳定可靠，对提高涡轮增压器可靠性具有重要应用价值。

Description

一种涡轮增压器启停冲击试验台

技术领域

本发明涉及一种涡轮增压器启停冲击试验台，属于动力机械技术领域。

背景技术

在内燃机的发展历程中，涡轮增压技术的应用在提高内燃机的比功率和燃油经济性、降低排放等方面发挥了重要的作用，被誉为内燃机发展史上的重要里程碑。伴随着增压器在内燃机上的广泛应用，由增压器故障造成的整个发动机的故障和损坏事件越来越多，目前针对涡轮的可靠性试验主要有增压器120h耐久热循环考核试验、冷热冲击测试，和高低周疲劳测试等。

为了解决汽车在怠速工况下燃油消耗的问题，新型节能汽车都采用了发动机启停技术。汽车在遇到红灯时完全熄火停机，增压器也随之停转，之后快速启动。在应用该技术下，发动机启动时增压器在短时间内从静止状态加速到高速状态，转子将受到强烈的冲击，汽车在当下车流密度较高的城市道路行驶过程中，频繁启停，转子因此不断受到强烈冲击，这对涡轮增压器的可靠性是一个巨大大挑战。仅依靠现有的测试方法将不能够考核城市车辆涡轮增压器在频繁启停工况下的可靠性。目前国内外均未有针对涡轮增压器启停工况测试涡轮可靠性的试验方法。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种涡轮增压器启停冲击试验台，该试验台能够完成涡轮启停冲击试验，从而考核涡轮增压器在启停工况下的可靠性。

本发明的目的是通过下面技术方案实现的。

一种涡轮增压器启停冲击试验台，包括第一回路和第二回路，两回路中的两套涡轮增压器完全相同，并共享一个燃烧室、燃烧室出口管道、高温转换阀门、气流引射器，每个涡轮增压器都配有各自的润滑***，根据试验要求，可以在停止涡轮增压器工作的同时自动切断润滑油供给，在启动增压器时自动接通润滑油供给。

第一涡轮增压器包括第一压气机与第一涡轮；第二涡轮增压器包括第二压气机与第二涡轮，这两个增压器即为被测试的涡轮增压器；

第一回路包括燃烧室、燃烧室出口管道、高温转换阀门、第一燃烧室出口管道支路、第一压气机进气管道、第一压气机、第一涡轮、第一涡轮出口管道、第一阀门、第一压气机排气管、气流引射器；

第二回路包括燃烧室、燃烧室出口管道、高温转换阀门、第二涡轮出口管道、第二涡轮、第二压气机、第二压气机进气管道、第二燃烧室出口管道支路、第二压气机排气管、第二阀门、气流引射器；

连接关系：燃烧室通过燃烧室出口管道与高温转换阀门连接；高温转换阀门分别连接第一燃烧室出口管道支路和第二燃烧室出口管道支路；第一燃烧室出口管道支路的另一端与第一涡轮增压器的第一涡轮相连接；第二燃烧室出口管道支路的另一端与第二涡轮增压器的第二涡轮相连接；涡轮工作的同时会带动压气机运转；第一压气机与第一压气机进气管道、第一压气机排气管连接；第一阀门位于第一压气机排气管上；第二压气机与第二压气机进气管道、第二压气机排气管连接；第二阀门位于第二压气机排气管上；第一压气机排气管和第二压气机排气管分别与气流引射器的两个入口连接；气流引射器的出口与燃烧室连接。

工作过程：第一回路工作时，位于燃烧室排气口处的高温转换阀门接通第一回路中的管道，第一回路中的第一阀门打开，而第二回路中的第二阀门关闭，高温燃气经过高温转换阀门和第一燃烧室出口管道支路再进入第一涡轮，做功后排入大气。第一涡轮从燃气中获得能量带动第一压气机运转，空气经过第一压气机压缩后，通过第一回路中的第一阀门，进入燃烧室进气口。待第一回路稳定运行后，切换高温转换阀门使废气流入第二回路中，与此同时，打开第二回路中的第二阀门，第一回路中的第一阀门暂时保持打开状态，此时，第一回路中第一涡轮在惯性作用下减速运转，第一压气机出口的气体压力由高到低变化，具有较高压力的气体流经气体引射器时，由于渐缩形截面的节流作用而速度升高压力降低，气流引射器对于第二回路中的气体产生引射作用，带动第二回路中的气体流向燃烧室。第二回路中的第二涡轮在燃气作用下由静止开始运转，带动第二压气机对空气进行压缩，第二回路中的气体在第二压气机和气流引射器的共同作用下流入燃烧室，在燃烧室中与燃料燃烧后排出，经过高温转换阀门进入第二涡轮，使第二涡轮不断加速实现启动，直至达到预先设定的转速，而第一回路中的第一涡轮由于没有燃气驱动逐渐停止运转，第一压气机排气管中气体压力也随之逐渐减小，在第一压气机排气管中气体压力等于燃烧室内气体压力时关闭第一回路中的第一阀门。至此，实现了第一回路中的第一涡轮增压器由运转到停止、第二回路中的第二涡轮增压器由静止到运转的切换过程。如此反复，可以进行涡轮增压器的多循环启停冲击试验。切换过程中，流经燃烧室的气体流量会有波动，可以通过自动调节喷油量适应气体流量的波动，从而实现稳定燃烧和平稳过渡。

有益效果

1、一种涡轮增压器启停冲击试验台，能够有效地用来考核涡轮增压器在启停工况下的可靠性，并且与传统的涡轮增压器试验台相比，不需要提供外气源，极大地降低了试验成本。

2、本发明的涡轮增压器启停冲击试验台，能够促进涡轮增压器可靠性工作的开展，对提高涡轮增压器性能，满足内燃机对涡轮增压器日益严格的技术性能要求具有重要的应用价值。

附图说明

图1为本发明试验台结构俯视图，用于涡轮启停冲击测试。

其中，1-燃烧室，2-燃烧室出口管道，3-高温转换阀门，4-第一燃烧室出口管道支路，5-第一压气机进气管道，6-第一压气机,7-第一涡轮,8-第一涡轮出口管道，9-第二涡轮出口管道，10-第二涡轮,11-第二压气机,12-第二压气机进气管道，13-第二燃烧室出口管道支路，14-第二压气机排气管,15-第二阀门,16-第一阀门,17-第一压气机排气管，18-气流引射器。

具体实施方式

为了使本领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方法对本发明内容作进一步的详细说明。

一种涡轮增压器启停冲击试验台，包括第一回路和第二回路，两回路中的两套涡轮增压器完全相同，并共享一个燃烧室1、燃烧室出口管道2、高温转换阀门3、气流引射器18，如图1所示。

第一涡轮增压器包括第一压气机6与第一涡轮7；第二涡轮增压器包括第二压气机11与第二涡轮10；

第一回路包括燃烧室1、燃烧室出口管道2、高温转换阀门3、第一燃烧室出口管道支路4、第一压气机进气管道5、第一压气机6、第一涡轮7、第一涡轮出口管道8、第一阀门16、第一压气机排气管17、气流引射器18；

第二回路包括燃烧室1、燃烧室出口管道2、高温转换阀门3、第二涡轮出口管道9、第二涡轮10、第二压气机11、第二压气机进气管道12、第二燃烧室出口管道支路13、第二压气机排气管14、第二阀门15、气流引射器18；

连接关系：燃烧室1通过燃烧室出口管道2与高温转换阀门3连接；高温转换阀门3分别连接第一燃烧室出口管道支路4和第二燃烧室出口管道支路13；第一燃烧室出口管道支路4的另一端与第一涡轮增压器的第一涡轮7相连接；第二燃烧室出口管道支路13的另一端与第二涡轮增压器的第二涡轮10相连接；涡轮工作的同时会带动压气机运转；第一压气机6与第一压气机进气管道5、第一压气机排气管17连接；第一阀门16位于第一压气机排气管17上；第二压气机11与第二压气机进气管道12、第二压气机排气管14连接；第二阀门15位于第二压气机排气管14上；第一压气机排气管17和第二压气机排气管14分别与气流引射器18的两个入口连接；气流引射器18的出口与燃烧室1连接。

工作过程：第一回路工作时，位于燃烧室排气口处的高温转换阀门3接通第一回路中的管道，第一回路中的第一阀门16打开，而第二回路中的第二阀门15关闭，高温燃气经过高温转换阀门3和第一燃烧室出口管道支路4再进入第一涡轮7，做功后排入大气。第一涡轮7从燃气中获得能量带动第一压气机6运转，空气经过第一压气机6压缩后，通过第一回路中的第一阀门16，进入燃烧室进气口。待第一回路稳定运行后，切换高温转换阀门3使废气流入第二回路中，与此同时，打开第二回路中的第二阀门15，第一回路中的第一阀门16暂时保持打开状态，此时，第一回路中第一涡轮7在惯性作用下减速运转，第一压气机6出口的气体压力由高到低变化，具有较高压力的气体流经气体引射器18时，由于渐缩形截面的节流作用而速度升高压力降低，气流引射器18对于第二回路中的气体产生引射作用，带动第二回路中的气体流向燃烧室1。第二回路中的第二涡轮10在燃气作用下由静止开始运转，带动第二压气机11对空气进行压缩，第二回路中的气体在第二压气机11和气流引射器18的共同作用下流入燃烧室1，在燃烧室1中与燃料燃烧后排出，经过高温转换阀门3进入第二涡轮10，使第二涡轮10不断加速实现启动，直至达到预先设定的转速，而第一回路中的第一涡轮7由于没有燃气驱动逐渐停止运转，第一压气机排气管17中气体压力也随之逐渐减小，在第一压气机排气管17中气体压力等于燃烧室1内气体压力时关闭第一回路中的第一阀门16。至此，实现了第一回路中的第一涡轮增压器由运转到停止、第二回路中的第二涡轮增压器由静止到运转的切换过程。如此反复，可以进行涡轮增压器的多循环启停冲击试验。切换过程中，流经燃烧室的气体流量会有波动，可以通过自动调节喷油量适应气体流量的波动，从而实现稳定燃烧和平稳过渡。

Claims (1)

1.一种涡轮增压器启停冲击试验台，其特征在于：包括第一回路和第二回路，两回路中的两套涡轮增压器完全相同，并共享一个燃烧室(1)、燃烧室出口管道(2)、高温转换阀门(3)、气流引射器(18)，每个涡轮增压器都配有各自的润滑***，根据试验要求，可以在停止涡轮增压器工作的同时自动切断润滑油供给，在启动增压器时自动接通润滑油供给；

第一回路包括燃烧室(1)、燃烧室出口管道(2)、高温转换阀门(3)、第一燃烧室出口管道支路(4)、第一压气机进气管道(5)、第一压气机(6)、第一涡轮(7)、第一涡轮出口管道(8)、第一阀门(16)、第一压气机排气管(17)、气流引射器(18)；

第二回路包括燃烧室(1)、燃烧室出口管道(2)、高温转换阀门(3)、第二涡轮出口管道(9)、第二涡轮(10)、第二压气机(11)、第二压气机进气管道(12)、第二燃烧室出口管道支路(13)、第二压气机排气管(14)、第二阀门(15)、气流引射器(18)；

燃烧室(1)通过燃烧室出口管道(2)与高温转换阀门(3)连接；高温转换阀门(3)分别连接第一燃烧室出口管道支路(4)和第二燃烧室出口管道支路(13)；第一燃烧室出口管道支路(4)的另一端与第一涡轮增压器的第一涡轮(7)相连接；第二燃烧室出口管道支路(13)的另一端与第二涡轮增压器的第二涡轮(10)相连接；涡轮工作的同时会带动压气机运转；第一压气机(6)与第一压气机进气管道(5)、第一压气机排气管(17)连接；第一阀门(16)位于第一压气机排气管(17)上；第二压气机(11)与第二压气机进气管道(12)、第二压气机排气管(14)连接；第二阀门(15)位于第二压气机排气管(14)上；第一压气机排气管(17)和第二压气机排气管(14)分别与气流引射器(18)的两个入口连接；气流引射器(18)的出口与燃烧室(1)连接；

所述第一涡轮增压器包括第一压气机(6)与第一涡轮(7)；第二涡轮增压器包括第二压气机(11)与第二涡轮(10)；

所述的一种涡轮增压器启停冲击试验台工作过程如下：第一回路工作时，位于燃烧室排气口处的高温转换阀门(3)接通第一回路中的管道，第一回路中的第一阀门(16)打开，而第二回路中的第二阀门(15)关闭，高温燃气经过高温转换阀门(3)和第一燃烧室出口管道支路(4)再进入第一涡轮(7)，做功后排入大气；第一涡轮(7)从燃气中获得能量带动第一压气机(6)运转，空气经过第一压气机(6)压缩后，通过第一回路中的第一阀门(16)，进入燃烧室进气口；待第一回路稳定运行后，切换高温转换阀门(3)使废气流入第二回路中，与此同时，打开第二回路中的第二阀门(15)，第一回路中的第一阀门(16)暂时保持打开状态，此时，第一回路中第一涡轮(7)在惯性作用下减速运转，第一压气机(6)出口的气体压力由高到低变化，具有较高压力的气体流经气体引射器(18)时，由于渐缩形截面的节流作用而速度升高压力降低，气流引射器(18)对于第二回路中的气体产生引射作用，带动第二回路中的气体流向燃烧室(1)；第二回路中的第二涡轮(10)在燃气作用下由静止开始运转，带动第二压气机(11)对空气进行压缩，第二回路中的气体在第二压气机(11)和气流引射器(18)的共同作用下流入燃烧室(1)，在燃烧室(1)中与燃料燃烧后排出，经过高温转换阀门(3)进入第二涡轮(10)，使第二涡轮(10)不断加速实现启动，直至达到预先设定的转速，而第一回路中的第一涡轮(7)由于没有燃气驱动逐渐停止运转，第一压气机排气管(17)中气体压力也随之逐渐减小，在第一压气机排气管(17)中气体压力等于燃烧室(1)内气体压力时关闭第一回路中的第一阀门(16)。