[发明专利]高空低气压内燃机压气机特性模拟试验台

说明书

技术领域

本发明涉及一种内燃机压气机的高空性能试验台，特别涉及一种内燃机压气机特性模拟试验台，属于人工环境下的模拟试验设备。

背景技术

涡轮增压内燃机是高空低速长航时无人机的首选动力。现有的涡轮增压系统在高空环境下，海拔高度的变化对涡轮增压系统的性能有明显的影响。例如在30000米高度，大气压力仅为地面的1/85，压气机的进气状况发生很大的改变，导致压气机的效率、压比和稳定流量范围等性能的衰退，从而影响涡轮增压内燃机的输出功率、比油耗等性能。为了探索研究压气机在高空不同海拔高度之间各种性能的差异及原因，设计增压系统的控制策略，需要大量的数据分析研究。显然现场试验难以建立起符合试验要求的物理参数及试验条件，且周期长、代价大。相比之下，在实验室内进行模拟试验，则比较容易克服上述困难。

在实验室内进行模拟试验，所用的试验台一般有两种实现方式：一种是将整个涡轮增压系统甚至整个发动机置于一个封闭试验舱，并对该封闭试验舱内环境的压力和温度进行控制和调节，使整个封闭试验舱内环境的压力和温度达到所模拟的高度对应的环境压力和温度，从而使整个涡轮增压系统或者整个发动机在模拟的环境压力和温度下进行性能试验。这种模拟试验台由于需要控制大容积范围内的温度和压力，导致成本极其高，且建设周期长。

另一种实现方式是只模拟压气机进气和排气的温度和压力环境，也就是通过模拟试验台使压气机的进气压力和温度以及压气机的排气压力和温度达到所模拟的高度对应的环境压力和温度。这种模拟试验台的成本较低，因此是目前广泛使用的方案。在这种方案中，由于在温度的控制比较复杂，带来成本极大增加，另一方面，考虑到高度变化导致环境压力的变化是压气机性能变化的主导因素，因此，此类高空模拟试验台常常只模拟高空的环境压力，而没有模拟高空的环境温度。

但是，目前这种高空模拟试验台尚无法模拟10000米高度以上的大气环境，这是由其设计结构和密封性能所限制的。目前此类高空模拟试验台的设计方案一般为开式的方案，即压气机的进气从大气环境中抽取，然后通过压气机排气再返回大气环境，因此，在这种方案中需要使用大抽气量的真空泵或者引射器，在相同的压气机质量流量下，随着模拟高度的增加，空气密度下降，空气的体积逐渐增大，对应地真空泵或者引射器的抽气能力需要增大，因此抽气机或引射器的工作能力直接限制了高空模拟试验台所能模拟的高度；此外，这种开式方案的试验台的密封效果较差也限制了其所能模拟的最大高度。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术存在的不足，提供一种在实验室内模拟0～30000米高空大气压力环境，并能进行涡轮增压内燃机中压气机的特性试验的高空低压环境模拟试验台。

本发明的技术方案如下：

一种高空低气压内燃机压气机特性模拟试验台，该试验台包括空气系统和润滑系统，所述的空气循环系统包括真空泵1、稳压箱3，与稳压箱出口依次相连的空气过滤器4、流量测试段5、进气参数测试段6、稳流段7和压气机8，以及与压气机出口依次相连的排气参数测试段10、背压调节阀11、退喘阀12以及排气中冷器13，所述的退喘阀与背压调节阀并联；所述的润滑系统包括油箱15、供油系统16和润滑油中冷器17，其特征在于：所述的排气中冷器13的出口与稳压箱3相连接，使所述的稳压箱3、空气过滤器4、流量测试段5、进气参数测试段6、稳流段7、压气机8、排气参数测试段10、背压调节阀11、退喘阀12以及排气中冷器13形成封闭的空气循环系统；所述的油箱15设置在稳压箱3内部。

上述技术方案中，在所述的稳压箱3上安装有绝压传感器2；在所述的流量测试段5上安装有涡街流量计；在所述的进气参数测试段6上安装有总压传感器、静压传感器、总温传感器和静温传感器；在所述的排气参数测试段10上安装有总压传感器、静压传感器、总温传感器和静温传感器；在所述的排气中冷器13上安装有中冷调节阀14。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及突出性效果：①试验台设计为一个封闭空气循环管路系统，在试验中与外界大气的空气交换量仅为该封闭系统的漏气量，因此不需要工作能力很大的真空泵或者引射器，就可以模拟较大高度的大气环境压力，该模拟试验台可模拟0～30000米高度环境压力，远远高于目前同类的模拟试验台；②该模拟试验台将润滑油箱置于稳压箱内，使得压气机背盘处的密封性能大大增加，相对于目前同类的模拟试验台，其密封性能更好。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。