本发明专利技术为带有辅助制动系统的涡轮增压器性能测试试验台，涉及机电领域，是一种同时具有涡轮增压器压气机性能测试、涡轮性能测试和自循环性能测试的试验台，包括：电加热器、外气源进气阀、燃烧室、辅助增压器、用于进行各种试验工况调节的调节阀、相应的连接管道以及完成测试所需的传感器。该试验台利用外气源输入的压缩空气，分别采用燃烧室喷油点火燃烧和电加热器加热的方法产生高温气体驱动涡轮增压器的涡轮旋转，通过相应的阀门调节，能够达到涡轮增压器压气机性能测试、涡轮性能测试及自循环性能测试所需要的各种工作状态，特别的，在涡轮性能测试试验中涡轮功的吸收由一个辅助涡轮增压器辅助完成，该增压器的压气机叶轮是特殊设计的具有更强吸功能力的叶轮。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及动力机械性能测试领域，是针对增压器生产厂或增压器研究单位开发的一种 同时具有涡轮增压器压气机性能测试、涡轮性能测试和自循环性能测试的试验台。技术背景涡轮增压器的使用使发动机的性能得到了极大的改善。在增压器的研制开发过程中，必 须经过试验准确的测量出增压器压气机和涡轮的性能数据，以便对增压器进行改进，满足与 发动机匹配的要求。传统的涡轮增压器性能测试试验台分为压气机性能测试试验台和涡轮性 能测试试验台，压气机性能测试试验台采用外气源压縮空气，经过燃烧室喷油点火燃烧后驱 动涡轮增压器旋转，调节燃油喷入量、气源进气压力控制涡轮增压器的转速，通过调节压气 机进气流量或出气量，测量同一转速下若干个点的压气机进出口温度、压力、流量等参数， 通过计算获得该转速下的压气机效率与流量、压比与流量之间的等转速曲线，将这两个性能 曲线图组合在一起形成标准的压气机的性能曲线图；此外，在压气机的性能测试试验中，用 压气机产生的压縮空气替代外气源的压縮空气来维持涡轮增压器运转的状态，称为涡轮增压 器的自循环状态，通常在压气机性能测试试验台上实现；涡轮性能测试试验台则是采用外气 源压縮空气冷吹或用电加热器加热后的空气热吹的方式驱动涡轮旋转，通过调节气源进气压 力和加在涡轮上的负荷，测量同一相似转速不同负荷下涡轮的进出口压力、流量等参数，经 过计算、分析、处理后，便可获得涡轮的流量特性曲线。目前，在涡轮增压器研究领域，对压气机性能测试的研究比较充分，测试技术也相对成 熟。对于涡轮性能测试来说，为了得到涡轮的效率，在试验过程中需要测量涡轮发出的功。 在直接测功装置中，采用涡轮增压器自身的压气机作为涡轮的吸功装置的方案造价最低，且 试验过程简单，在涡轮测功领域最先得到应用；但由于实际运行时,压气机喘振和阻塞边界 的存在，使涡轮测功的范围受到限制，无法得到完整的涡轮特性。为了加大涡轮的测功范围， 当前，最常用的是通过增大压气机进口空气的压力来增加空气密度从而增大压气机的流量的 方法来增大压气机的耗功。由于压縮空气需要耗费大量的电力，通常压气机所用的压縮.空气 来自于压气机自身产生的压缩气体，即将压气机出口与压气机进口连接，让压縮空气在一个 封闭管路中循环，这样，在加载时只需外气源补充少量的压縮空气既可。采用此种方案，由 于气体经压气机压縮后，温度会有大幅度升高，需要在压气机出口与压气机进口之间加装冷 却器对气体进行冷却并且为了增强冷却效果，通常使用水冷方式，事实上是利用水带走被测 涡轮所作的功。 应用实践表明，在涡轮增压器性能测试试验台使用过程中存在如下问题1. 涡轮增压器压气机性能测试试验台和涡轮性能测试试验台分别采用不同的试验台架进 行测试，增加了前期的设备投资和后期使用过程中的试验台的维护费用；2. 在涡轮性能测试试验过程中，作为耗功装置的压气机由于其进出口压差很小，压气机 消耗的功主要用来使压縮气体升温，对冷却器要求较高，增加了水消耗量或者增加了用于冷 却水循环的能耗，同时压縮空气温度的升高使得循环系统内压力升高，造成外气源补气加载 困难；3. 经过一段时间的使用后，水冷器会生锈，发生漏水现象，影响试验的正常进行。
技术实现思路
为解决上述存在的问题，开发了一种集增压器压气机性能测试、涡轮性能测试及自循环 测试于一体的带有辅助制动系统的涡轮增压器性能测试试验台。经国内外文献检索，未找到 具有同类功能和同样吸功原理的带有辅助制动系统的涡轮增压器性能测试试验台。压气机的本质是通过耗功来压缩气体的叶轮机械，但当前采用涡轮增压器自带压气机吸 功的涡轮增压器涡轮性能测试试验台由于在涡轮性能测试中将压气机出口与进口连接到一 起，中间仅存在由中冷器和管道产生的压损，这样在压气机进出口之间形成的压差很小，压 气的耗功主要是通过"搅拌作用"将气体的温度升高，然后再通过冷却器将热量散发到外界 来实现，因此其吸功效果较差。虽然利用外气源的压縮空气为压气机供气可避免上述问题， 但在涡轮增压器涡轮性能测试试验中采用空压机压縮气体需要浪费大量的电能。基于压气机 耗功的本质是通过压縮气体来实现的思想，开发的带有辅助制动系统的涡轮增压器性能测试 试验台将涡轮性能测试试验中使用的中冷器用一台相应的辅助涡轮增压器来替代，以降低吸 功用压气机的进口压力，使得涡轮性能试验中用来吸功的压气机通过压縮气休来耗功，弥补 了以前用来吸功的压气机是通过对压缩气体的"搅拌作用"提高压缩气体的温度来耗功的不 足，并避免了使用中冷器带来的设备维护和水资源与电力浪费的问题。辅助涡轮增压器压气 机耗功后将高焓气体直接排入大气或用于在涡轮性能测试试验中加载补气。同时，鉴于涡轮增压器压气机性能试验测试试验台和涡轮性能测试试验台有些部件能够 共用(如管道、阀门、传感器等)，经过计算分析，将涡轮增压器压气机性能测试试验台与涡 轮性能测试试验台合成为一个试验台，完全能够实现两个独立的测试试验台的功能。通过阀 门的调节和切换，开发的带有辅助制动系统的涡轮增压器性能测试试验台可分别独立地完成 涡轮增压器压气机性能测试、涡轮性能测试和自循环性能测试，在很大程度上节省了设备的 投资。此外，在压气机性能测试试验中，开发的试验台可切换到涡轮增压器的自循环状态。附图说明附图为带有辅助制动系统的涡轮增压器性能测试试验台结构示意图。如图所示，开发的涡轮增压器性能测试试验台包括外气源调节阀(1)、涡轮进口涡街流 量计(2)、电加热器(3)、气源进气阀(4)、自循环切换阀(5)、燃烧室(6)、测试涡轮增 压器(7)、压气机出n涡街流量计(8)、压气机放气微调阀(9)、压气机进气管(10)、压气 机放气阀(11)、压气机进气阀(12)、压气机出口控制阀(13)、辅助涡轮增压器(14)、涡 轮匹配阀(15)、加载补气阀l (16)、加载补气阀2 (17)以及加载调节阀(18)。具体实施方式如图所示，外气源调节阔(1) 一端与外气源压缩空气连接， 一端同大气相通，用来调节 外气源的压力到试验要求的范围内；涡轮进口涡街流量计(2)用来测量进入涡轮的空气流量； 电加热器(3)在涡轮性能试验时用来加热压縮空气；气源进气阀(4)在压气机性能测试试 验和涡轮性能测试试验中用来调节进入涡轮的空气量；自循环切换阀(5)可在压气机性能测 试试验中用来将涡轮增压器切换到自循环状态；燃烧室(6)用来在压气机性能测试试验或自 循环试验时，通过喷油点火燃烧产生高温气体驱动涡轮旋转到不同的工作状态以完成压气机 性能的测试；测试涡轮增压器(7)的涡轮进气口通过管道与燃烧室相连，涡轮出气口通过管 道与大气相通，测试涡轮增压器(7)的压气机进口在压气机性能测试试验时与大气连通，在 涡轮性能试验时则通过压气机进气管(10)分别与压气机进气阀(12)和辅助涡轮增压器(14) 的涡轮出口相连，用来吸收测试涡轮增压器涡轮发出的功；压气机出口涡街流量计(8)在压 气机性能测试试验时用来测量压气机的流量；压气机微调阀(9)和压气机放气阀(11)用于 在压气机性能试验时调节压气机的流量；压气机进气阀(12)用于涡轮性能测试试验时调节 通过测试涡轮增压器(7)压气机的流量；压气机出口控制阀(13)用于在涡轮性能测试试验 中，调节辅助涡轮增压器(1本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种带有辅助制动系统的涡轮增压器性能测试试验台，包括外气源调节阀（１）、涡轮进口涡街流量计（２）、气源进气阀（４）、燃烧室（６）、测试涡轮增压器（７）、压气机出口涡街流量计（８）、压气机进气管（１０）、压气机放气阀（１１）和测试涡轮增压器性能参数的传感器，其特征在于，试验台还包括电加热器（３）、自循环切换阀（５）、压气机放气微调阀（９）、压气机进气阀（１２）、压气机出口控制阀（１３）、辅助涡轮增压器（１４）、涡轮匹配阀（１５）、加载补气阀１（１６）、加载补气阀２（１７）、加载调节阀（１８）以及相应的连接管路，电加热器（３）一端与涡轮进口涡街流量计（２）连，另一端与气源进气阀（４）进口相连，燃烧室（６）一端与气源进气阀（４）出口相连，另一端与测试涡轮增压器（７）涡轮进口相连，测试涡轮增压器（７）涡轮出口通大气，测试涡轮增压器（７）压气机入口通过压气机进气管（１０）与压气机进气阀（１２）出口相连，压气机进口阀（１２）入口与大气相通，测试涡轮增压器（７）压气机出口与压气机微调阀（９）进口、压气机放气阀（１１）进口、自循环切换阀（５）出口和加载调节阀（１８）入口相连接，加载调节阀（１８）出口与辅助涡轮增压器（１４）涡轮进口和涡轮匹配阀（１５）进口相连，辅助涡轮增压器（１４）涡轮出口与测试增压器（７）压气机入口和压气机进气阀（１２）相连，辅助涡轮增压器（１４）压气机出口分别与压气机出口控制阀（１３）入口和加载补气阀１（１６）入口相连，加载补气阀１（１６）出口与辅助增压器（１４）涡轮出口相连，辅助涡轮增压器（１４）压气机入口和压气机出口控制阀（１３）出口与大气相通。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：马朝臣，张志强，施新，于立国，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。