一种单缸发动机的排气边界控制装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种单缸发动机的排气边界控制装置，该排气边界控制装置包括排气膨胀管、排气稳压筒和并联设置的排气压力粗调阀和排气压力细调阀，该排气边界控制装置能使单缸发动机在扫气阶段获得和整机基本一致的稳态排气压力和/或排气压力波。由此，能够在单缸发动机中精确地模拟多缸整机的排气边界，从而对多缸整机的扫气过程进行准确模拟以更准确地预测多缸整机的性能。

【技术实现步骤摘要】
一种单缸发动机的排气边界控制装置
本技术涉及发动机的排气系统，具体地，涉及一种单缸发动机的排气边界控制装置。
技术介绍
单缸发动机具有设计、制造简单，试验时各参数独立性强、需更换试验件数量少、大幅降低试验成本等优点，是一种常用的试验机。在发动机新机型研发过程中，有必要先通过单缸发动机试验筛选零部件匹配方案、验证主要零部件的可靠性，以降低整机的试验成本和开发风险。对于船用大型发动机，由于整机造价高、试验成本高，通过单缸发动机模拟整机先期开展零部件开发和性能验证试验就显得更为重要。发动机进气阀开启、排气阀尚未关闭的阶段为扫气过程，扫气质量的好坏会影响缸内残余废气量，从而影响燃烧过程，同时也影响扫气带走的缸内热量，从而影响受热零部件热负荷。影响扫气过程的主要因素为此阶段的进气压力和排气压力间的压差。在利用单缸发动机进行整机模拟试验时，由于整机各缸之间存在排气干涉，排气压力波动较大，难于对排气道中的压力波进行精确的控制。以上种种将会造成单缸发动机的排气边界条件与整机的排气边界条件不同，从而使得单缸发动机的扫气过程和整机不同，导致燃烧过程和零部件热负荷与整机有较大差异。因此，为了实现利用单缸发动机对整机工作过程进行精确模拟，有必要提出一种单缸发动机的排气边界控制装置，从而解决上述现有技术中的不足。
技术实现思路
在
技术实现思路
部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本技术的
技术实现思路
部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。为了解决上述现有技术中的不足，本技术公开了一种单缸发动机的排气边界控制装置，该排气边界控制装置用于精确模拟整机的排气边界条件，其中该排气边界控制装置包括：排气膨胀管，该排气膨胀管通过管路连接到单缸发动机的排气口，该排气膨胀管为具有一定直径和长度的圆筒状管，通过改变该排气膨胀管的直径和长度，从而能够改变流经的排气的压力波的波形；排气稳压筒，该排气稳压筒通过管路连接到所述排气膨胀管，从而接收来自所述排气膨胀管的排气以稳定排气的压力；排气压力粗调阀和排气压力细调阀，所述排气压力粗调阀和排气压力细调阀以并联设置的方式连接到所述排气稳压筒的出口端，所述排气压力粗调阀和排气压力细调阀构造成能够调整开度以调节流经的排气的稳态压力；排气总管，所述排气总管连接到所述排气压力粗调阀和排气压力细调阀的出口端以接收排气并将接收到的排气排出到外部环境中。根据本技术中的单缸发动机的排气边界控制装置，与现有的单缸发动机的排气系统相比，通过改变控制装置中的能够调整压力和/或压力波形的部件的参数，能够在单缸发动机中较精确地模拟整机的排气压力和/或压力波形，从而能够更加准确地模拟整机的扫气过程和预测整机的性能。优选地，所述排气边界控制装置包括多个具有不同直径和长度的排气膨胀管，通过更换具有不同直径和长度的排气膨胀管来改变流经的排气的压力波的波形。根据优选的排气边界控制装置，通过在控制装置中设置多个能够调整压力和/或压力波形的部件，能够在单缸发动机中较精确地模拟整机的排气压力和/或压力波形，从而能够更加准确地模拟整机的扫气过程和预测整机的性能。优选地，所述排气膨胀管的连接到单缸发动机的管路为排气谐振管，所述排气谐振管构造成能够调整单缸发动机的排气压力波的波形。根据优选的排气边界控制装置，通过将管路设计为排气谐振管，能够进一步提高排气压力波的波形整定的能力和调节自由度。优选地，所述排气压力粗调阀和排气压力细调阀均为电动控制的阀门，其中以开环控制的方式控制所述排气压力粗调阀的开度，以闭环控制的方式控制所述排气压力细调阀的开度。根据优选的排气边界控制装置，能够对排气进行节流控制，从而调节所述排气边界控制装置中的排气压力。优选地，还包括设置在所述排气膨胀管上游的压力传感器，其中所述压力传感器采集进入所述排气膨胀管的排气的压力并将该压力转换为控制信号反馈至所述排气压力细调阀，从而实现以闭环控制的方式控制所述排气压力细调阀的开度。根据优选的排气边界控制装置，能够根据排气压力传感器传来的控制信号对排气进行节流控制，从而提高排气压力调节的自动化程度。优选地，还包括设置在所述排气总管上的排气后处理装置和排气消音器。根据优选的排气边界控制装置，能够模拟实际发动机运行工况下排气后处理装置和排气消音器对排气背压所带来的影响，使得单缸发动机的试验运行更加逼近发动机的实际使用工况。附图说明本技术实施例的下列附图在此作为本技术的一部分用于理解本技术。附图中示出了本技术的实施方式及其描述，用来解释本技术的原理。在附图中，图1为根据本技术的一个优选实施方式的排气边界控制装置的示意图；图2为根据本技术的排气膨胀管的结构示意图；图3为根据本技术的不同直径的排气膨胀管的排气压力波对比图；图4为根据本技术的不同长度的排气膨胀管的排气压力波对比图；图5为根据本技术的带有排气膨胀管的控制装置的排气压力对比实验图。附图标记说明：1、进气模拟增压系统2、单缸发动机3、排气谐振管4、排气膨胀管5、排气稳压筒6、排气压力粗调阀7、排气压力细调阀8、排气压力传感器9、排气后处理装置10、排气消音器具体实施方式在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本技术更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本技术实施例可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本技术实施例发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。为了彻底了解本技术实施例，将在下列的描述中提出详细的结构。显然，本技术实施例的施行并不限定于本领域的技术人员所熟习的特殊细节。本技术的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本技术还可以具有其他实施方式。根据本技术的一个方面，提供一种单缸发动机的排气边界控制装置，该排气边界控制装置用于精确模拟整机的排气边界条件。具体在本实施例中，该单缸发动机为船用柴油机的单缸柴油机，但本领域技术人员能够理解，该单缸发动机并不限于为船用柴油机，而是还可以用于其它诸如陆地用柴油机或者汽油机等发动机。本领域技术人员能够理解，发动机的排气边界是指例如在进行发动机试验时、不限于为排气压力和排气压力波的波形在内的输出条件。在利用单缸发动机进行整机运行模拟时，有必要使排出单缸发动机的排气的边界条件与整机的排气边界条件设定为基本一致，使得单缸机的扫气过程与整机相似，进而准确地预测多缸整机的性能。在附图1所描述的实施例中，示出了一种使用单缸发动机机模拟多缸整机的系统，该系统包括：用于模拟多缸整机进气的进气模拟增压系统1；单缸发动机2，该进气模拟增压系统1通过管路连接到该单缸发动机2，从而以模拟多缸整机进气的方式向单缸发动机2供给进气；排气边界控制装置，该排气边界控制装置连接到单缸发动机2的排气口，从而将单缸发动机2中做功完成后的排气排出到外部环境。如图1所示，该排气边界控制装置包括：排气膨胀管4，该排气膨胀管4通过管路连接到单缸发动机的排气口，该排气膨胀管构造为能改变长度L和直径D以改变流经的排气的压力波的波形，优选地，在排气膨胀管上设置有压力传感本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单缸发动机的排气边界控制装置，该排气边界控制装置用于模拟整机的排气边界条件，其特征在于该排气边界控制装置包括：排气膨胀管，该排气膨胀管通过管路连接到单缸发动机的排气口，该排气膨胀管为具有一定直径和长度的圆筒状管，通过改变该排气膨胀管的直径和长度，从而能够改变流经的排气的压力波的波形；排气稳压筒，该排气稳压筒通过管路连接到所述排气膨胀管，从而使进入所述排气稳压筒的排气膨胀以稳定排气的压力；排气压力粗调阀和排气压力细调阀，所述排气压力粗调阀和排气压力细调阀以并联设置的方式连接到所述排气稳压筒的出口端，所述排气压力粗调阀和排气压力细调阀构造成能够调整阀门开度以调节流经的排气的稳态压力；排气总管，所述排气总管连接到所述排气压力粗调阀和排气压力细调阀的出口端以接收排气并将接收到的排气排出到外部环境中。

【技术特征摘要】
1.一种单缸发动机的排气边界控制装置，该排气边界控制装置用于模拟整机的排气边界条件，其特征在于该排气边界控制装置包括：排气膨胀管，该排气膨胀管通过管路连接到单缸发动机的排气口，该排气膨胀管为具有一定直径和长度的圆筒状管，通过改变该排气膨胀管的直径和长度，从而能够改变流经的排气的压力波的波形；排气稳压筒，该排气稳压筒通过管路连接到所述排气膨胀管，从而使进入所述排气稳压筒的排气膨胀以稳定排气的压力；排气压力粗调阀和排气压力细调阀，所述排气压力粗调阀和排气压力细调阀以并联设置的方式连接到所述排气稳压筒的出口端，所述排气压力粗调阀和排气压力细调阀构造成能够调整阀门开度以调节流经的排气的稳态压力；排气总管，所述排气总管连接到所述排气压力粗调阀和排气压力细调阀的出口端以接收排气并将接收到的排气排出到外部环境中。2.如权利要求1所述的排气边界控制装置，其特征在于所述排气边界控制装置包括多个具有不同直径和...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛金龙，张文正，平涛，杨书乔，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七一一研究所，
类型：新型
国别省市：上海,31