专利名称：变缸径变行程中速单缸柴油机试验台的增压系统模拟装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及变缸径变行程中速单缸柴油机进气及排气系统，特别是涉及一种用于变缸径变行程中速单缸柴油机试验台的增压系统模拟装置。
背景技术：
目前国内单缸柴油机(以下简称单缸机)的增压系统模拟装置一般只针对某一特定产品机型进行设计和使用；并且，进排气参数以恒定调节为主要目标，参数可调整和控制范围小。随着试验对象的改变，增压系统需要做较大改动，这样将大大增加成本投入和施工周期，对于换气过程中压力波动的影响也无法精确模拟。单缸机和多缸整机换气过程的差异主要是由以下三方面造成的1、单缸机不存在多缸整机具有的气缸间相互干扰；2、单缸机不受涡轮增压器运行特性的限制；3、进排气管路几何结构的差异。为了将换气过程差异造成的影响降至最小，更好地应用单缸机来模拟多缸整机的燃烧系统性能，必须设法保证单缸机和多缸整机高压循环的一致性。由此，应在高压过程开始时刻，即进气门关闭时刻，燃烧室内气体状态必须处于相同的条件，也就是说，运行时，单缸机的进气压力和排气背压必须相应调整到进气门关闭时刻与多缸整机处于相同的进气条件。单缸机与多缸整机换气过程另一个较大的差异发生在气门重叠区附近，如图2所示。 由图2可以看到，进气门开启时刻(IVO)前后，单缸机与多缸整机缸内压力曲线都存在压力峰值，压力峰值的幅值和相位可以通过调整进气谐振管路的几何结构来进行调整，从而保证其进气过程的一致性；单缸机排气过程压力波动与排气管的结构形式有直接关系，通过调整排气管结构形式可以改变排气压力波形态，但这就需要单缸机的进排气管路结构形式可灵活调整。
实用新型内容本实用新型要解决的技术问题是提供一种用于变缸径变行程中速单缸柴油机试验台的增压系统模拟装置，能够满足不同缸径不同行程中速单缸柴油机进排气边界的需求，并能保证单缸柴油机高压循环过程与多缸整机一致；且使单缸柴油机换气过程压力波动与多缸整机相一致。为解决上述技术问题，本实用新型的用于变缸径变行程中速单缸柴油机试验台的增压系统模拟装置，包括螺杆式空气压缩机，与所述螺杆式空气压缩机出口端通过管路连通的冷冻干燥机，通过管路与所述冷冻干燥机出口端相连接的进气一级稳压筒；所述进气一级稳压筒出口端分为两个分支，一个分支通过旁通管路连接电控旁通调压阀和压缩空气旁通消音器，另一分支通过管路连接主进气管路进而连接进气压力粗调阀和电控进气压力细调阀；[0012]所述螺杆式空气压缩机、进气一级稳压筒、电控旁通调压阀、进气压力粗调阀和电控进气压力细调阀构成进气压力调节系统，满足变缸径变行程中速单缸柴油机进气压力需求；主进气管路依次连接有进气层流流量计，电控加热器，进气二级稳压筒和紧急空气安全阀；紧急空气安全阀出口连接着三通管路，三通管路一端连接变缸径变行程中速单缸柴油机进气道，另一端连接进气谐振管路，并由所述进气层流流量计实现与所述进气压力粗调阀和电控进气压力细调阀的出口端相连接；所述进气谐振管路用于调整变缸径变行程中速单缸柴油机进气压力波动形态，其结构形式可根据变缸径变行程中速单缸柴油机具体运行参数及工况进行灵活调整；所述变缸径变行程中速单缸柴油机排气先经过排气谐振管路，然后通过电控排气背压细调阀和排气背压粗调阀，控制所述变缸径变行程中速单缸柴油机排气背压；根据变缸径变行程中速柴油机的具体运行参数及工况，灵活调整排气谐振管路的结构形式，使所述变缸径变行程中速柴油机排气压力波动与多缸整机保持一致。本实用新型的增压系统模拟装置，根据不同缸径不同行程中速单缸柴油机进排气压力调节范围和调节精度的需要，在进排气管路上设置了进排气压力粗调阀和细调阀，以及控制进排气压力的压力传感器；通过压力传感器的反馈信号用于自动调节电控进气压力细调阀、电控排气背压细调阀，使所述单缸柴油机的进排气压力边界与多缸整机保持一致。 在进气管路上还设置有温度传感器，所述温度传感器的反馈信号用于调节电控加热器，使进入单缸柴油机的进气温度与多缸整机保持一致。根据不同缸径不同行程单缸柴油机换气过程压力波动调节需求，本增压系统模拟装置在单缸柴油机进排气管路处设置有谐振管路，通过调整进排气谐振管路的结构形式(管路长度、数量、公称通径等)，来保证单缸柴油机换气过程压力波动与多缸整机保持一致。本实用新型针对不同缸径不同行程中速单缸柴油机的使用要求，能提供不同缸径中速船用柴油机缸内燃烧及排放试验的边界条件，可以实现对不同缸径和气缸排量的多缸整机换气过程的准确模拟，以准确地预测多缸整机的性能及排放趋势。
[0018]
以下结合附图与具体实施方式
对本实用新型作进一步详细的说明[0019]图1是所述增压系统模拟装置--典型实施例的原理图；[0020]图2是单缸柴油机与多缸整机换气过程缸内压力曲线图。[0021]图中附图标记[0022]1为螺杆式空气压缩机2为冷冻干燥机[0023]3为进气一级稳压筒4为第二压力传感器[0024]5为电控旁通调压阀6为压缩空气旁通消音器[0025]7为进气压力粗调阀8为电控进气压力细调阀[0026]9为进气湿度传感器10为第一压力传感器[0027]11为进气层流流量计12为电控加热器[0028]13为加热器出口温度传感器14为进气二级稳压筒[0029]15为紧急空气安全阀16为进气谐振管路[0030]17为变缸径变行程中速单缸柴油机19为第三压力传感器21为排气背压粗调阀。
18为排气谐振管路 20为电控排气背压细调阀
具体实施方式
如图1所示，在一典型实施例中所述用于变缸径变行程中速单缸柴油机试验台的增压系统模拟装置，包括螺杆式空气压缩机1，对空气进行压缩，为增压系统模拟装置提供高压进气。冷冻干燥机2，对增压后的空气进行除湿，去除压缩空气中过多的水分，使单缸柴油机进气湿度与多缸整机尽量一致。进气一级稳压筒3，与所述冷冻干燥机2通过管路连通，使高压空气可以作为稳定的高压气源。该进气一级稳压筒3的出口端连接第一个三通管路的进口端。进气端的电控旁通调压阀5，一端与压缩空气旁通消音器6相连，另一端连接所述第一个三通管路的一个出口端，进而实现与主进气管路相连。第二压力传感器4设置在所述进气一级稳压筒3的出口端，通过该第二压力传感器4的反馈信号控制所述电控旁通调压阀5的开度，将多余的压缩空气通过压缩空气旁通消音器6排放到大气中。进气压力粗调阀7，一端与所述第一个三通管路的另一个出口端相连接，进而实现与所述进气一级稳压筒3相连，另一端与主进气管路相连。电控进气压力细调阀8的进出口端与进气压力粗调阀7的进出口端相并联。进气压力粗调阀7为开环控制，直接控制蝶阀开度。电控进气压力细调阀8为闭环控制，其控制信号来自设置在进气管路上的第一压力传感器10的压力反馈信号。根据不同缸径不同行程中速单缸柴油机进气压力的需求对压缩空气的压力进行调节后供给单缸柴油机。所述螺杆式压缩机1、进气一级稳压筒3、电控旁通调压阀4、进气压力粗调阀7和电控进气压力细调阀8构成进气压力调节系统，满足变缸径变行程中速单缸柴油机17进气压力需求。主进气管路上还依次连接有进气层流流量计11，电控加热器12，进气二级稳压筒 14和紧急空气安全阀15，紧急空气安全阀15出口连接着第二个三通管路的进口端，该第二个三通管路的一个出口端连接变缸径变行程中速柴油机17的进气道，另一个出口端连接进气谐振管路16 ；并由所述进气层流流量计11实现与所述进气压力粗调阀7和电控进气压力细调阀8的出口端相连接。所述进气层流流量计11用于测量进入单缸柴油机的压缩空气流量，用于降低进气压力波动对流量测量造成的干扰。所述电控加热器12实时调节进气温度，使单缸柴油机 17的进气温度与多缸整机一致。所述电控加热器12的温度调节信号来自于设置于该电控加热器12出口端的温度传感器13的反馈信号。所述进气二级稳压筒14的作用是吸收不同缸径不同行程单缸柴油机进气压力反射波。所述紧急空气安全阀15在所述装置的设置参数超过允许值时，用于关闭进气通道， 禁止压缩空气进入单缸柴油机。所述变缸径变行程中速单缸柴油机17的排气端连接着第三个三通管路的进口端，该第三个三通管路的一个出口端连通排气谐振管路18，另一个出口端连接主排气管路；该主排气管路上装有第三压力传感器19 (排气压力传感器)和排气背压粗调阀21。电控排气背压细调阀20的进出口端与排气背压粗调阀21的进出口端相并联。所述排气背压粗调阀21为开环控制，直接控制调节阀开度。排气背压细调阀20 为闭环控制，其控制信号来源于设置在排气管路上的第三压力传感器19的反馈信号。所述变缸径变行程中速单缸柴油机17的排气先进入所述排气谐振管路18，然后通过排气背压细调阀20和排气背压粗调阀21，通过改变其阀门开度，控制所述变缸径变行程中速单缸柴油机17的排气背压，使得单缸柴油机排气压力边界与多缸整机一致，保证其高压循环的一致性。所述进气谐振管路16和排气谐振管路18用于调整变缸径变行程中速单缸柴油机进排气压力波动形态。根据单缸柴油机具体运行参数及具体运行工况的换气过程调节需求可灵活改变进气谐振管路(16)和排气谐振管路(18)的结构形式(管路长度、数量、公称通径等)，调整排气门关闭时刻(EVC)之前，进气门开启时刻(IVO)之后的单缸柴油机缸内压力曲线峰值的幅值和相位，使单缸柴油机进气过程压力波动形态与多缸整机保持一致。所述变缸径变行程中速单缸柴油机17的排气最后将进入试验室废气处理装置。在本实施例中，还设有多个压力传感器、温度传感器，用于检测增压系统模拟装置各个测量点的压力和温度。本实用新型以变缸径变行程中速单缸柴油机为应用对象，提供一种增压系统模拟装置。为满足不同缸径中速单缸柴油机进排气边界的需求，本模拟增压系统模拟装置采用较大范围的可调进排气参数技术和进排气管路压力波动模拟补偿技术，通过调节进排气压力、温度等参数和进排气谐振管路结构形式(管路长度、数量、公称通径等)，达到保证单缸机换气过程与多缸整机一致；为研究不同柴油机的不同工况条件下单缸机和多缸整机的运行性能提供了可能。本实用新型能够满足不同缸径不同行程中速单缸柴油机进排气边界的需求，并通过调整进排气压力粗(细)调节阀开度控制进排气压力，保证单缸柴油机高压循环过程与多缸整机一致；同时通过改变进排气谐振管路结构形式，使单缸柴油机换气过程压力波动与多缸整机相一致。以上通过具体实施例对本实用新型进行了详细的说明，但这些并非构成对本实用新型的限制。在不脱离本实用新型原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种用于变缸径变行程中速单缸柴油机试验台的增压系统模拟装置，其特征在于， 包括螺杆式空气压缩机(1)，与所述螺杆式空气压缩机(1)出口端通过管路连通的冷冻干燥机O)，通过管路与所述冷冻干燥机O)出口端相连接的进气一级稳压筒(3)；所述进气一级稳压筒(3)出口端分为两个分支，一个分支通过旁通管路连接电控旁通调压阀( 和压缩空气旁通消音器(6)，另一分支通过管路连接主进气管路进而连接进气压力粗调阀(7)和电控进气压力细调阀(8)；所述螺杆式空气压缩机(1)、进气一级稳压筒(3)、电控旁通调压阀(5)、进气压力粗调阀(7)和电控进气压力细调阀(8)构成进气压力调节系统，满足变缸径变行程中速单缸柴油机(17)进气压力需求；所述主进气管路上还依次连接有进气层流流量计(11)，电控加热器(12)，进气二级稳压筒(14)和紧急空气安全阀(15)；所述紧急空气安全阀(15)出口的三通管路一端连接变缸径变行程中速单缸柴油机(17)的进气道，另一端连接进气谐振管路(16)；并由所述进气层流流量计(11)实现与所述进气压力粗调阀(7)和电控进气压力细调阀(8)的出口端相连接；所述变缸径变行程中速单缸柴油机(17)排气先经过排气谐振管路(18)，然后通过电控排气背压细调阀00)和排气背压粗调阀(21)，控制所述变缸径变行程中速单缸柴油机 (17)排气背压。
2.如权利要求1所述的增压系统模拟装置，其特征在于所述电控进气压力细调阀(8) 的压力调节控制信号，来自设置在所述进气压力粗调阀(7)出口端管路上的第一压力传感器(10)的反馈信号。
3.如权利要求1所述的增压系统模拟装置，其特征在于所述进气一级稳压筒(3)出口端管路上设有第二压力传感器G)，该第二压力传感器的反馈信号用于控制所述电控旁通调压阀(5)，对所述螺杆空气压缩机(1)排出的压缩空气的压力进行调节。
4.如权利要求1所述的增压系统模拟装置，其特征在于所述电控加热器(12)的温度调节控制信号，来自设置在该电控加热器(12)出口端的温度传感器(13)的反馈信号。
5.如权利要求1所述的增压系统模拟装置，其特征在于所述变缸径变行程中速单缸柴油机(17)排气出口端设有第三压力传感器(19)，该第三压力传感器(19)的反馈信号用于控制所述电控排气背压细调阀00)的压力调节。
专利摘要本实用新型公开了一种用于变缸径变行程中速单缸柴油机试验台的增压系统模拟装置，包括由螺杆式空气压缩机、进气一级稳压筒、电控旁通调压阀、进气压力粗调阀和电控进气压力细调阀构成的进气压力调节系统，满足变缸径变行程中速单缸柴油机进气压力需求；进气压力细调阀和粗调阀结合电控排气背压细调阀和粗调阀调节单缸机进排气压力，使其进气压力和排气背压调整到进气门关闭时刻和多缸整机处于相同的进气条件，保证单缸机和多缸整机高压循环的一致性；通过改变单缸机进排气谐振管路结构形式，使单缸机进排气压力波动与多缸整机保持一致。本实用新型能够满足不同缸径不同行程中速单缸机进排气边界的需求，使单缸机换气过程与多缸整机相一致。
文档编号G01M15/02GK202216838SQ20112026978
公开日2012年5月9日 申请日期2011年7月28日 优先权日2011年7月28日
发明者任林, 单熙棋, 季诚, 张东明, 张慧, 谷峰 申请人:中国船舶重工集团公司第七一一研究所