CN109781420A - 一种可视化发动机高压滚流进气实验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种可视化发动机高压滚流进气实验装置，包括压气机1、第一稳压箱2、进口调压阀3、流量计4、粒子发生器5、第二稳压箱6、气道压力传感器7、气门升程传感器8、气门升程调整机构9、待测缸盖10、缸内压力传感器11、照相机12、透明模拟气缸13、激光器14、反射镜15、叶片风速仪16、转速传感器17、第三稳压箱18、第四稳压箱19、采集仪20、出口调压阀21、计算机22。所述可视化发动机高压滚流进气实验装置可以使粒子发生器产生的示踪粒子随高压力气体一同进入透明模拟气缸中，再通过可视化测试技术观察示踪粒子在透明模拟气缸中的运动情况，直观地反映出汽油机进气道在高进气压力下滚流的变化规律。
Description
技术领域
本发明属于发动机试验技术领域，具体涉及一种可视化发动机高压滚流进气实验装置。
背景技术
发动机缸内气流运动对混合气的形成和燃烧过程有决定性的影响，直接影响着内燃机的动力性、经济性以及其他特性。而汽油机缸内的气流运动主要以滚流为主，因此研究汽油机缸内滚流运动十分有必要。
气道滚流稳流试验台是目前工业上最常用的综合评价进气道流动特性的试验装置。现有的滚流稳流气道试验台，主要由鼓风机、调节阀、稳压箱、模拟气缸、压力计和流量计组成。并采用叶片风速仪测量滚流转速大小。
但随着现代汽油机向着高增压方向发展，真空负压稳流实验结果与实际增压进气过程相差较大，不能够真实反映高压下汽油机滚流进气过程，因此需在高压滚流进气试验台上进行模拟。申请公布号为CN105372073A的发明专利公开了一种发动机高压进气滚流试验装置，包括压气机1、第一稳压箱2、进口调压阀3、流量计4、第二稳压箱5、气道压力传感器6、升程传感器7、气门升程调整机构8、待测缸盖9、缸内压力传感器10、模拟气缸11、叶片风速仪12、第三稳压箱13、第四稳压箱14、出口调压阀15，所述发动机高压进气滚流试验装置可以对汽油机进气道在高进气压力下滚流及流通能力的变化规律及影响因素进行试验研究。但现有高压滚流进气实验装置只能得到高压差下滚流的滚流转速，气道流通量和气道前后气体压力等一系列参数，不能直观的反映高压下滚流气体在气缸中的运动。
而且随着全场光学测量技术及流速测量技术在发动机领域的不断应用和发展，实现了发动机缸内可视化，通过在发动机缸内加入示踪粒子，再运用粒子图像测速(PIV)技术、激光多普勒测速(LDV)技术、数字粒子图像测速(DPIV)技术等，可以得到发动机缸内气流运动或混合气燃烧图像，使研究人员能直观观察到发动机缸内气流的各种运动工况。
因此，有必要采用可视化高压滚流进气实验装置进行实验分析，通过可视化技术得到模拟气缸内滚流气体流动的图像，从而研究缸内流体速度场、压力场、涡量场等物理信息以及缸内滚流变化规律及流通能力影响因素。
发明内容
本发明针对现有高压滚流进气实验装置只能得到高压差下滚流的滚流转速，气道流通量和气道前后气体压力等一系列参数，不能直观的反映高压下滚流气体在气缸中的运动的不足，提出一种可视化发动机高压滚流进气实验装置。
本发明的技术方案是：一种可视化发动机高压滚流进气实验装置，包括压气机1、第一稳压箱2、进口调压阀3、流量计4、第二稳压箱6、气道压力传感器7、气门升程传感器8、气门升程调整机构9、待测缸盖10、缸内压力传感器11、透明模拟气缸13，待测缸盖10安装在透明模拟气缸13上，缸内压力传感器11布置在透明模拟气缸13中，气门升程调整机构9安装在待测缸盖10上，在气门升程调整机构9上布置有气门升程传感器8，在待测缸盖10进气方向前通过管道连接第二稳压箱6，且该管道上布置有气道压力传感器7，还包括粒子发生器5，所述粒子发生器5安装在第二稳压箱6进气方向前的管道上，在粒子发生器5进气方向前有管道连接第一稳压箱2，且该管道上安装有进口调压阀3和流量计4，在第一稳压箱2进气方向前安装压气机1；还包括照相机12、激光器14和反射镜15，所述反射镜15布置在透明模拟气缸13下侧，所述激光器14布置在反射镜15左侧，所述在照相机12布置在透明模拟气缸13前侧。
优选地，所述激光器14发射的激光经反射镜15反射后，反射激光穿过所述透明模拟气缸13中轴线；所述照相机12的镜头轴线穿过所述透明模拟气缸13中轴线，且与反射激光方向垂直。
本发明的有益效果：本发明通过在现有高压滚流进气实验装置上加装粒子发生器、激光器、反射镜及照相机并改用透明的模拟气缸，激光器14发射激光经过反射镜15反射进入透明模拟气缸13中形成片光源，经粒子发生器产生的示踪粒子随着高压气体进入透明模拟气缸做滚流运动，再运用照相机12垂直于片光源进行照相，得到缸内滚流气体的流动图像并输入计算机储存，进而分析得出缸内流体速度场、压力场、涡量场等物理信息，并可以研究缸内滚流变化规律及流通能力影响因素。
附图说明
图1是可视化发动机高压滚流进气实验装置结构示意图。
图2是可视化试验设备相对位置一俯视图
图3是可视化试验设备相对位置二俯视图
1压气机、2第一稳压箱、3进口调压阀、4流量计、5粒子发生器、6第二稳压箱、7气道压力传感器、8气门升程传感器、9气门升程调整机构、10待测缸盖、11缸内压力传感器、12照相机、13透明模拟气缸、14激光器、15反射镜、16叶片风速仪、17转速传感器、18第三稳压箱、19第四稳压箱、20采集仪、21出口调压阀、22计算机。
具体实施方式
下面结合附图1对本发明的实例作进一步的描述：一种可视化发动机高压滚流进气实验装置，包括压气机1、第一稳压箱2、进口调压阀3、流量计4、粒子发生器5、第二稳压箱6、气道压力传感器7、气门升程传感器8、气门升程调整机构9、待测缸盖10、缸内压力传感器11、照相机12、透明模拟气缸13、激光器14、反射镜15、叶片风速仪16、转速传感器17、第三稳压箱18、第四稳压箱19、采集仪20、出口调压阀21、计算机22，待测缸盖10安装在透明模拟气缸13上，气门升程调整机构9安装在待测缸盖10上，在气门升程调整机构9上布置有气门升程传感器8，在待测缸盖10进气方向前通过管道连接第二稳压箱6，且该管道上布置有气道压力传感器7，在第二稳压箱6进气方向前通过管道连接粒子发生器5，在粒子发生器5进气方向前有管道连接第一稳压箱2，且该管道上安装有进口调压阀3和流量计4，在第一稳压箱2进气方向前安装压气机1；透明模拟气缸13与第三稳压箱18相连，第三稳压箱18与第四稳压箱19相连，第四稳压箱19通过出口调压阀21与大气相通，在透明模拟气缸13中布置有缸内压力传感器11，透明模拟气缸13侧部安装有叶片风速仪16，所述叶片风速仪16的旋转轴线与透明模拟气缸13的轴线相垂直，叶片风速仪16后部布置有转速传感器7，在透明模拟气缸13下侧布置有反射镜15，反射镜15左侧布置有激光器14，透明模拟气缸13前侧布置有照相机12。
空气通过压气机1流入实验装置，相继进入第一稳压箱2、粒子发生器5、第二稳压箱6、透明模拟气缸13、第三稳压箱18，再通过第四稳压箱19后排出到大气。
通过压气机1提高进气压力到700KPa，然后进入容积为3000L的第一稳压箱2，通过进口调压阀3可以将第二稳压箱的压力调节为350KPa，通过气道压力传感器7可测量进气道前压力，通过出口调压阀21将透明模拟气缸13中的压力调节为250KPa，通过缸内压力传感器11可以测量缸内压力。
气门升程调整机构9可以控制气门升程，通过气门升程传感器8可以检测气门升程，流量计4可以测得进气道流量，叶片风速仪16及转速传感器17可以测得滚流转速，也可以用动量矩测试仪测量滚流转速。
照相机12和激光器14与计算机22相连接。激光器14发射激光经过反射镜15反射进入透明模拟气缸13中形成片光源，经粒子发生器5产生的示踪粒子随着高压气体进入透明模拟气缸13做滚流运动，再运用照相机12垂直于片光源进行照相，得到缸内滚流气体的流动图像并输入计算机22储存。
流量计4、气道压力传感器7、气门升程传感器8、缸内压力传感器11、转速传感器17通过采集仪20输入计算机22进行处理。
图2是可视化试验设备相对位置一俯视图，下面结合附图2对本发明的可视化试验设备相对位置作进一步的描述：
可视化试验设备由所述照相机12、透明模拟气缸13、激光器14、反射镜15组成。
所述激光器14发射的激光经反射镜15反射后，反射激光穿过所述透明模拟气缸13中轴线；所述照相机12的镜头轴线穿过所述透明模拟气缸13中轴线，且与反射激光方向垂直。
图3是可视化试验设备相对位置二俯视图，下面结合附图3对本发明的可视化试验设备相对位置作进一步的描述：
可视化试验设备由所述照相机12、透明模拟气缸13、激光器14、反射镜15组成。
所述激光器14发射的激光与反射镜15平面呈45°角，反射激光穿过所述透明模拟气缸13中轴线；所述照相机12的镜头轴线穿过所述透明模拟气缸13中轴线，且与所述激光器14发射方向平行。
Claims (10)
1.一种可视化发动机高压滚流进气实验装置，包括压气机(1)、第一稳压箱(2)、进口调压阀(3)、流量计(4)、第二稳压箱(6)、气道压力传感器(7)、气门升程传感器(8)、气门升程调整机构(9)、待测缸盖(10)、缸内压力传感器(11)、透明模拟气缸(13)，待测缸盖(10)安装在透明模拟气缸(13)上，缸内压力传感器(11)布置在透明模拟气缸(13)中，气门升程调整机构(9)安装在待测缸盖(10)上，在气门升程调整机构(9)上布置有气门升程传感器(8)，在待测缸盖(10)进气方向前通过管道连接第二稳压箱(6)，且该管道上布置有气道压力传感器(7)，其特征在于：还包括粒子发生器(5)，所述粒子发生器(5)安装在第二稳压箱(6)进气方向前的管道上，在粒子发生器(5)进气方向前有管道连接第一稳压箱(2)，且该管道上安装有进口调压阀(3)和流量计(4)，在第一稳压箱(2)进气方向前安装压气机(1)；还包括照相机(12)、激光器(14)和反射镜(15)，所述反射镜(15)布置在透明模拟气缸(13)下侧，所述激光器(14)布置在反射镜(15)左侧，所述在照相机(12)布置在透明模拟气缸(13)前侧。
2.根据权利要求1所述的可视化发动机高压滚流进气实验装置，其特征在于：所述激光器(14)发射的激光经反射镜(15)反射后，反射激光穿过所述透明模拟气缸(13)中轴线；所述照相机(12)的镜头轴线穿过所述透明模拟气缸(13)中轴线，且与反射激光方向垂直。
3.根据权利要求1所述的可视化发动机高压滚流进气实验装置，其特征在于：所述激光器(14)发射的激光与反射镜(15)平面呈45°角，反射激光穿过所述透明模拟气缸(13)中轴线；所述照相机(12)的镜头轴线穿过所述透明模拟气缸(13)中轴线，且与所述激光器(14)发射方向平行。
4.根据权利要求1所述的可视化发动机高压滚流进气实验装置，其特征在于：还包括叶片风速仪(16)、转速传感器(17)、第三稳压箱(18)、第四稳压箱(19)、采集仪(20)、出口调压阀(21)、计算机(22)，透明模拟气缸(13)与第三稳压箱(18)相连，第三稳压箱(18)与第四稳压箱(19)相连，第四稳压箱(19)通过出口调压阀(21)与大气相通，透明模拟气缸(13)侧部安装有叶片风速仪(16)，叶片风速仪(16)后部布置有转速传感器(17)。
5.根据权利要求1所述的可视化发动机高压滚流进气实验装置，其特征在于：第一稳压箱(2)的容积为3000L。
6.根据权利要求1所述的可视化发动机高压滚流进气实验装置，其特征在于：第一稳压箱(2)、第二稳压箱(6)、透明模拟气缸(13)的压力分别为700KPa、350KPa、250KPa。
7.根据权利要求4所述的可视化发动机高压滚流进气实验装置，其特征在于：所述叶片风速仪(16)的旋转轴线与透明模拟气缸(13)的轴线相垂直；通过转速传感器(17)测量叶片风速仪(16)的转速。
8.根据权利要求1所述的可视化发动机高压滚流进气实验装置，其特征在于：气道压差由安装在气道前管路上的气道压力传感器(7)和布置在透明模拟气缸(13)中的缸内压力传感器(11)测量；空气流量由安装在气道前管路上的流量计(4)测量。
9.根据权利要求4所述的可视化发动机高压滚流进气实验装置，其特征在于：流量计(4)、气道压力传感器(7)、气门升程传感器(8)、缸内压力传感器(11)、转速传感器(17)通过采集仪(20)输入计算机(22)进行处理。
10.根据权利要求4所述的可视化发动机高压滚流进气实验装置，其特征在于：照相机(12)和激光器(14)与计算机(22)相连接。
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