一種模擬高原環境試驗柴油機的方法及其系統的製作方法
2023-08-13 01:09:36
一種模擬高原環境試驗柴油機的方法及其系統的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種可以在低海拔地區的普通廠房裡模擬0-5000m高原地區的環境，進行柴油機試驗的模擬高原環境試驗柴油機的方法及其系統。包括：在柴油機進氣系統中設置模擬高原環境的進氣模擬調節系統，模擬高原環境的溫度、溼度條件；在柴油機排氣系統中設置高壓排風機，模擬0-5000m高原地區的壓力環境；在柴油機進氣管和排氣管之間連接一管路，將柴油機進氣和排氣的壓力處於均等的狀態，模擬出高原環境條件下的情況；在柴油機進氣管和排氣管之間連接的管路上安裝控制氣閥。符合GB/T18297-2001汽車發動機性能試驗方法要求，提高設備利用率。具有結構簡單，控制可靠，投資少見效快的特點，易於普及推廣應用，代替高原試驗，能夠產生巨大的經濟和社會效益。
【專利說明】一種模擬高原環境試驗柴油機的方法及其系統
[0001]
【技術領域】
[0002]本發明公開了一種能夠在一般普通環境下，模擬高原環境試驗柴油機的方法及其系統。
[0003]【背景技術】
[0004]我國具有遼闊的高海拔地區，柴油機要滿足這種特殊環境，必須提高高原環境的適應和防護能力，才能有效的保障機械的工作效率和可靠性水平。
[0005]發動機在低海拔的地方進行試驗，即在標準狀態下進行試驗後，在高原上使用由於壓力溫度條件相差很大，其性能和可靠性仍然會有很大的不確定性。為了試驗及考核這些問題，要進行實地高原試驗，這樣做費時費力，也很不經濟。
[0006]建立高原模擬試驗室，人為造成模擬高原環境，解決柴油機高原試驗的問題，可以在平原地區試驗室內進行高原汽車發動機性能試驗，達到節約能源，節省時間和勞力的目的。但是建立高原模擬試驗室需要大量的資金和設備的投入，並且其日常運行和維護的費用也比較大，不是一般汽車發動機廠家能夠承擔的。如果能有一種簡易經濟的能夠模擬高原環境試驗柴油機的方法及其系統，在平原地區就可以完成汽車發動機的高原環境試驗，無疑會極大促進汽車發動機企業的技術進步和產品質量提升。
[0007]
【發明內容】
[0008]本發明的目的是針對現有技術的不足，提供一種可以在低海拔地區的普通廠房裡模擬0-5000m高原地區的環境，進行柴油機試驗的模擬高原環境試驗柴油機的方法及其系統。
[0009]本發明解決技術問題的方法是:在試驗室組建一套柴油機高原模擬的試驗考核系統，使受熱零部件如增壓器、活塞、活塞環、缸蓋、缸套等在試驗室裡承受低溫、低氣壓、缺少氧氣的燃燒狀態，迅速、準確地暴露問題，為在高原地區柴油機的傳熱、排放研究提供依據。
[0010]本發明的方法包括:
在柴油機進氣系統中設置模擬高原環境的進氣模擬調節系統，模擬高原環境的溫度、溼度條件；
在柴油機排氣系統中設置高壓排風機，模擬0-5000m高原地區的壓力環境；
在柴油機進氣管和排氣管之間連接一管路，將柴油機進氣和排氣的壓力處於均等的狀態，模擬出高原環境條件下的情況。
[0011]在柴油機進氣管和排氣管之間連接的管路上安裝控制氣閥，控制進排氣管之間的關聯度，使柴油機中作穩定；
關閉控制氣閥可以適用常規試驗。[0012]進氣模擬調節系統，對於進氣的溫度、溼度進行調節，以滿足試驗要求的技術條件；
排氣系統中設置高壓排風機，為具備調速功能的的排風機，由電腦監控系統依據壓力傳感器，控制排風機轉速，模擬0-5000m高原地區的壓力條件。
[0013]本系統由以下設備組成:
發動機進氣空氣模擬調節系統；排氣冷卻裝置；水分分離器；電腦監控系統；高壓排風機；消聲器及排煙總管。
[0014]為了解決上述技術問題，本發明柴油機高原模擬試驗裝置的技術方案為:
1、進氣模擬調節系統，由組合式空調機組、發動機進氣循環通風、加熱及冷卻控制系統組成。目的是提供一個模擬的標準的或設定的大氣條件，設定大氣壓力，溫度，溼度，要求進氣過程控制在一定的精度範圍內。針對不同的控制參數，控制方式如下:
(I)壓力控制:通過變頻風機進行控制。首先要通過調節閥門設定一個最小的迴風量，預先保證一定的進氣條件，通常迴風量為20-30%，變頻控制控制範圍寬，近似於線性控制，控制精度高，反應迅速，響應時間可達0.5s以內。
[0015](2)溫度控制:間接電加熱:在不同功率下都可採用，先用電加熱水，再用水通過水-空氣加熱器對空氣進行加熱。
[0016](3)溼度控制:溼度控制採用露點控制法，本系統採用控制冷卻除溼溫度達到進氣條件下的露點方式，控制溼度。達到控制精度高，響應時間快的目的。
[0017]2、高原模擬試驗時，發動機進氣空氣模擬調節系統的進氣管和排氣管並聯，形成混合氣，運用氣體「引射」原理，進氣系統的高壓氣流向排氣管的低壓方向流動，使發動機的進氣壓力和排氣壓力處在同一低氣壓中。形成0-5000m高原地區的壓力環境，壓力的大小由高壓排風機控制。，經過排氣冷卻裝置冷卻、水分分離器把水分分離，由高壓排風機把混合氣通過消聲器及排煙總管排向大氣中。
[0018]3、排氣冷卻裝置，排氣溫度比較高，風機不能直接抽，必須進入降溫板式換熱器進行冷卻。
[0019]4、本發明柴油機高原模擬試驗裝置採用智能變頻控制系統，能按設定的溫度、壓力要求自動調節。和19英寸機櫃、Panther DCU型臺架試驗控制器、傳感器接口模塊、工控計算機及Panther軟體相結合。
[0020]綜上所述，一種模擬高原環境試驗柴油機的方法，其特徵是包括:
在柴油機進氣系統中設置模擬高原環境的進氣模擬調節系統，模擬高原環境的溫度、溼度條件；
在柴油機排氣系統中設置高壓排風機，模擬0-5000m高原地區的壓力環境；
在柴油機進氣管和排氣管之間連接一管路，將柴油機進氣和排氣的壓力處於均等的狀態，模擬出高原環境條件下的情況；
在柴油機進氣管和排氣管之間連接的管路上安裝控制氣閥，調節管路的流量，穩定柴油機工作狀態；
關閉控制氣閥可以適用進行常規試驗。
[0021]一種模擬高原環境試驗柴油機的系統，其特徵是包括:
在柴油機進氣系統中，設置的模擬高原環境的溫度、溼度條件的進氣模擬調節系統；在柴油機排氣系統中，設置模擬0-5000m高原地區壓力環境的高壓排風機；
在柴油機進氣管和排氣管之間，連接一將柴油機進氣和排氣的壓力處於均等的管路； 在所述的管路中設置的調節管路的流量，穩定柴油機工作狀態的控制氣閥；以及 分別控制進氣模擬調節系統、高壓排風機和柴油機的電腦監控系統。
[0022]進氣模擬調節系統，由組合式空調機組、發動機進氣循環通風、加熱及冷卻控制系統組成。
[0023]處於對相關設備壽命的考慮以及周邊環境的保護，在排氣系統中設置的高壓排風機和發動機排氣管之間，依次設置水分分離器和排氣冷卻裝置；在高壓排風機的排風口設置消聲器及排煙總管。
[0024]工作時電腦監控系統、測功器迴路和柴油機迴路雙閉環控制。採用直接數字PID控制，可在控制儀面板上手動設置試驗工況，也可以用程序，不需要人工幹預。系統可自動按照預先指定的控制方式的控制值控制。並在試驗和運行過程中自動測量、記錄、存儲。所有的測量參數實時的在屏幕上顯示。測量結果可存儲和列印。
[0025]本系統還設置有超限報警保護，為發動機高原模擬試驗操控提供了方便。
[0026]本系統又適用常規試驗，符合GB/T18297-2001汽車發動機性能試驗方法要求，提高設備利用率。具有結構簡單，控制可靠，投資少見效快的特點，易於普及推廣應用，代替高原試驗，能夠產生巨大的經濟和社會效益。
[0027] 【專利附圖】
【附圖說明】
[0028]圖1為本發明柴油機高原模擬試驗裝置系統原理圖。
[0029]圖中:1.進氣模擬調節系統；2.排氣冷卻裝置；3.水分分離器；4.電腦監控系統；5.高壓排風機；6.消聲器；Fl.氣閥。
[0030]【具體實施方式】
[0031]下面結合附圖對本發明的柴油機高原模擬試驗裝置的具體實施作進一步詳細的說明:
高原模擬試驗時，打開氣閥F1，使發動機進氣空氣模擬調節系統的進氣管和排氣管並聯，形成混合氣，因為排氣混合氣溫度比較高，風機不能直接抽。必須經過排氣冷卻裝置2冷卻、水分分離器3把水分分離，由高壓排風機5把混合氣通過消聲器6及排煙總管排向大氣。從而使進氣管裡的氣壓，由於一部分氣體被高壓排風機抽走，使發動機的進氣壓力下降，和排氣壓力處在同一氣壓中，形成0-5000m高原地區的壓力環境，送到增壓器壓氣機的進氣口，壓力的大小由高壓排風機控制。不同海拔下大氣壓力由經驗公式:
P = -lE-04h3 + 0.0521h2 - 11.575h + 1013.2
其中:P---大氣壓力，mbar
h海拔高度，km
進氣空氣的溫度、溼度由進氣模擬調節系統I控制，布置在進排氣管路的壓力、溫度傳感器分別對進出本裝置的壓力、溫度進行監測並反饋給電腦監控系統4，電腦監控系統4根據各個傳感器反饋的信號對發動機進氣模擬調節系統I和高壓排風機5進行控制，從而使被控制的高壓排風機5壓力、溫度維持在需要的範圍內，保證該試驗臺架進行高原模擬試驗。
[0032]進行常規試驗時，關閉氣閥F1，切換排氣管，即可進行常規試驗，降低試驗投資成本。
[0033]在本發明的另一個實施例中，考慮到高壓排風機的進風口處，風壓相對穩定，不易受到柴油機排氣波動的影響，柴油機進氣管和排氣管之間連接的管路，與高壓排風機進風口連接。同樣可以將風壓傳遞到柴油機的進氣管，所述的管路上的控制氣閥不變。
【權利要求】
1.一種模擬高原環境試驗柴油機的方法，其特徵是包括: 在柴油機進氣系統中設置模擬高原環境的進氣模擬調節系統，模擬高原環境的溫度、溼度條件； 在柴油機排氣系統中設置高壓排風機，模擬0-5000m高原地區的壓力環境； 在柴油機進氣管和排氣管之間連接一管路，將柴油機進氣和排氣的壓力處於均等的狀態，模擬出高原環境條件下的情況； 在柴油機進氣管和排氣管之間連接的管路上安裝控制氣閥，調節管路的流量，穩定柴油機工作狀態； 關閉控制氣閥可以適用進行常規試驗。
2.根據權利要求1所述的模擬高原環境試驗柴油機的方法，其特徵是所述的進氣模擬調節系統，對於進氣的溫度、溼度進行調節，以滿足試驗要求的技術條件。
3.根據權利要求1所述的模擬高原環境試驗柴油機的方法，其特徵是所述的排氣系統中設置高壓排風機，為具備調速功能的的排風機，由電腦監控系統依據壓力傳感器，控制排風機轉速，模擬0-5000m高原地區的壓力條件。
4.一種模擬高原環境試驗柴油機的系統，其特徵是包括: 在柴油機進氣系統中，設置的模擬高原環境的溫度、溼度條件的進氣模擬調節系統； 在柴油機排氣系統中，設置模擬0-5000m高原地區壓力環境的高壓排風機； 在柴油機進氣管和排氣管之間，連接一將柴油機進氣和排氣的壓力處於均等的管路； 在所述的管路中設置的調節管路的流量，穩定柴油機工作狀態的控制氣閥；以及 分別控制進氣模擬調節系統、高壓排風機和柴油機的電腦監控系統。
5.根據權利要求4所述的模擬高原環境試驗柴油機的系統，其特徵是所述的在排氣系統中設置的高壓排風機和發動機排氣管之間，依次設置水分分離器和排氣冷卻裝置。
6.根據權利要求4所述的模擬高原環境試驗柴油機的系統，其特徵是所述的高壓排風機的排風口設置消聲器及排煙總管。
7.根據權利要求4所述的模擬高原環境試驗柴油機的系統，其特徵是所述的柴油機進氣管和排氣管之間連接的管路，與高壓排風機進風口連接。
8.根據權利要求4所述的模擬高原環境試驗柴油機的系統，其特徵是所述的進氣模擬調節系統，由組合式空調機組、發動機進氣循環通風、加熱及冷卻控制系統組成。
【文檔編號】G01M15/04GK103630364SQ201310663563
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年12月10日 優先權日:2013年12月10日
【發明者】趙根祥, 李建明, 張海萍 申請人:中國重汽集團濟南動力有限公司