[发明专利]用于气体测量的高灵敏涡流动量计

说明书

技术领域

本发明属于内燃机气道性能检测技术，具体涉及到气道稳流试验时，用于衡量内燃机缸盖气道流动特性的一种高灵敏涡流动量计。

背景技术

发动机为了获得良好的动力性、经济性和排放特性，要求发动机的气缸盖必须有足够高的流量系数和合适的涡流比、滚流比等参数，因此气道试验台历来就是发动机开发、和发动机质量检测的重要工具。内燃机气道流动性能稳流试验台包括工作台，气流管道，孔板流量计、涡流动量计等一套较复杂的流动测试系统，内燃机气道稳流试验时，要求模拟发动机气缸盖气门连续或断续打开气门，在每一个控制点，严密测试此时的气门开启量，气体流量，气道两端的压差、气体扭矩等与气道流量系数、涡流比等有关的参数。其中测试气体流量、气体扭矩大小的主要装置为流量计和涡流动量计。在每一个试验控制点下，流量计测量气体流量的大小，涡流动量计测量扭矩大小，这两个数据直接决定了气道的流动性能参数如流量系数、涡流比等。

如上所述，涡流动量计是气道试验台的主要组成部分之一，如果测试结果的精确性较差，会直接对内燃机气道开发造成不利的影响，而当前用于内燃机缸内稳态流动测量用的动量计，普遍对气流尤其是低气门升程下的气流产生的微小扭矩反映不灵敏，测量精确度不高，造成这种结果的原因是多方面的，但主要原因是扭矩传递系统的重力以及扭矩传递系统本身的不平衡造成的摩擦力导致了气体能量传递到扭矩传感器的过程中出现了能量损失，并且导致了扭矩传递过程中反应不灵敏，尽管气体能量损失的绝对值很小，但是相对于气体尤其是低气门升程下气流产生的扭矩值来说，影响还是非常大。因此，高灵敏性动量计利用浮力，通过简单的机构既抵消了重力，又便于实现静平衡，从而部分减少了气体能量损失，从而使得动量计具有了高灵敏性并具有更高精确性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于衡量内燃机缸盖气道流动特性的涡流动量计，使其具有高灵敏性和高精确性。

以下结合附图对本发明的技术结构及原理予以说明。高灵敏涡流动量计主要分为：重力抵消装置、扭矩传递装置和静态标定装置三个部分。重力抵消装置主要包括：气泡水平仪、扭矩传递轴、蜂窝体、外罩、相应的紧固螺栓、塑料浮子环以及、动量计壳体上的凹槽等；扭矩传递装置主要包括：动量计壳体、扭矩传递轴、定位盘、相应的紧固螺栓、轴承、扭矩传感器、扭矩传感器固定盘等；静态标定装置主要包括：标定连杆以及滑轮等。

在动量计壳体上部是重力抵消装置。蜂窝体、外罩分别通过紧固螺栓和紧固件与扭矩传递轴连接为一整体置于动量计壳体内，动量计壳体上端有一凹槽，凹槽装有硅油，塑料浮子环放在硅油上。为了测量气体的涡流强度，蜂窝体的作用是把进入动量计的涡流转换为绕蜂窝体轴心转动的动力。当蜂窝体等产生转动时，由塑料浮子环在硅油上产生的浮力来抵消整个扭矩传递系统的重力，因为在动量计壳体上端设有玻璃观察窗，通过观察窗查看硅油量是否合适，从而调节硅油量以控制浮力的大小，同时为了保证重力与扭矩传递轴的轴心在一条直线上，通过气泡水平仪来调整动量计的上顶面始终处于水平位置。

在动量计壳体中间部位是扭矩传递部分。定位盘用锁紧螺栓与动量计壳体紧固，定位盘的上、下端分别装有轴承。定位盘的作用是用来保证扭矩传感器的轴心与扭矩传递轴的轴心具有很好的同轴度。因为定位盘套装在扭矩传递轴上，所以要求定位盘系统与动量计壳体内中心具有很高的同轴度，以保证整个扭矩传递系统的平衡性。当气流经过蜂窝体时，由于气流流动的特性以及蜂窝体的柱状结构，会产生一个扭矩信号，该信号经过扭矩传递轴传递给扭矩传感器。

在动量计壳体下端是静态标定装置。作为径向扭矩传递的标定连杆套装在定位盘下端的扭矩传递轴上。标定连杆采用了对称结构，用定位螺栓与扭矩传递轴紧固，外端穿过动量计壳体。扭矩传感器固定在扭矩传感器固定盘的中心，与动量计同轴。扭矩传递轴下端的扭矩传递件以“十字交叉轴”方式悬浮在扭矩传感器上方，扭矩传感器用固定盘固定在动量计壳体下端。标定连杆端头两侧设有滑轮标定时，将砝码栓在标定连杆外端，通过其中一侧的滑轮将砝码的重力转换为与标定连杆相垂直的径向方向的力。如将砝码放在另一侧的滑轮，可以得到反方向的扭矩。

附图说明

图1为本发明结构原理示意图。

图2为扭矩传递装置拆解示意图。

图3为静态标定装置外部示意图。

图4为动量计输出AD量化值与动量计扭矩对应关系曲线。

具体实施方式

以下结合附图并通过实施例对本发明的原理结构做进一步的说明。