一种增压器压气机和涡轮漏气量测量方法技术

本发明专利技术涉及一种增压器压气机和涡轮漏气量测量方法，特别是一种基于CO2浓度的增压器压气机和涡轮漏气量测量方法，属于内燃机增压领域。压缩空气进入燃烧室完成燃烧过程，产生高温高压燃气。燃气通过管道进入涡轮，膨胀做功，驱动压气机旋转；待测增压器处于自循环状态；采集燃烧室排出的燃气的CO2浓度CT_CO2以及温度TT2；采集油气分离装置排气管排出气体的CO2浓度Cmix_CO2和气体流量mleak；采集油气分离装置中的机油温度TL；通过计算，即可得出增压器总漏气量中压气机端和涡轮端各自的漏气量：本方法既能够测量增压器的总漏气，又能准确的测量增压器压气机和涡轮各自的漏气量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，特别是一种基于co2浓度 浓度的增压器压气机和涡轮漏气量测量方法，属于内燃机增压领域。
技术介绍
涡轮增压技术作为提升发动机动力性、改善发动机燃油经济性以及降低发动机排 放的有效手段，在车用发动机上得到了广泛应用，而随着排放标准的进一步提高，涡轮增压 器（以下简称增压器）的应用也将更加普及。增压器在运行中，为了防止轴承润滑油向压 气机及涡轮端渗漏或者压气机端高压空气和涡轮端高压燃气向润滑油路泄漏，增压器中间 体（静止部件）与转子轴之间安装密封环进行油、气的密封，但密封环采用非接触式密封型 式，其与转子轴之间总是存在一定尺寸的间隙以保证压气机和涡轮转子安全高速旋转，故 而压气机和涡轮端的漏气以及润滑油的泄漏总会存在。在与发动机的协同工作中，允许少 量的增压器漏气存在。过量的漏气量会恶化增压器的总体性能，影响其与发动机的工况匹 配进而对发动机的性能产生影响。因此，增压器出厂前需要对增压器的漏气量进行测量，以 评估其对发动机匹配工况的影响进而做出改进；同时需要对增压器涡轮端和压气机端分别 的漏气量进行甄别，以确认漏气的主要来源。 图1给出了增压器的剖视结构图以及漏气示意图。图中所示的增压器左侧为压气 机，右侧为涡轮。空气经过压气机叶轮增压后，在叶轮出口，大部分空气继续流经压气机壳 并流出压气机，小部分空气则通过压气机叶轮背盘与后盖板之间的间隙泄漏进入增压器中 间体内的机油腔，该部分泄漏空气的流量为叫^^在涡轮端，经过压气机增压后的空气与 燃油掺混燃烧后产生的燃气流经蜗壳后，大部分进入涡轮叶轮并排出增压器，同时驱动转 子高速旋转，小部分燃气则通过涡轮叶轮的背盘与壳体之间的间隙泄漏进入增压器中间体 的机油腔，该部分泄漏燃气的流量为mT lMk;以上两部分漏气掺混，其合量增压器总漏气量 mleak。该部分漏气随同机油一同流出。 针对增压器总漏气量的测量已经有多种方法和专利，多采用油气分离装置对油路 中掺混的混合气体进行直接测量。但已有的方法仅限于测量增压器的总漏气量，对压气机 和涡轮端分别的漏气量无法进行测量。而当增压器出现漏气过大的情况时，需要对增压器 内的漏气源加以甄别并进行针对性的密封性能改进，即需要确认主要的漏气量是来自于压 气机还是涡轮。为了实现此目的，需要新的方法和手段在测量增压器总漏气量的同时，对增 压器压气机和涡轮端各自的漏气量进行准确测量。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供，该方法既能够测 量增压器的总漏气，又能准确的测量增压器压气机和涡轮各自的漏气量。 本专利技术的目的是通过下述技术方案实现的。 -种增压器压气机和涡轮漏气量测量方法，具体步骤如下： 步骤一、压缩空气进入燃烧室完成燃烧过程，产生高温高压燃气。燃气通过管道进 入涡轮，膨胀做功，驱动压气机旋转；待测增压器处于自循环状态； 步骤二、采集燃烧室排出的燃气的C02浓度C τ α]2以及温度T T2; 所述采集燃烧室排出的燃气的0)2浓度是通过红外C0 2浓度分析仪实现的； 所述采集燃烧室排出的燃气的温度Ττ2是通过温度传感器实现的； 所述采集位置包括涡轮进气管路、涡轮以及涡轮拍气管路； 步骤三、采集油气分离装置排气管排出气体的C02浓度^和气体流量mleak;采 集油气分离装置中的机油温度?Υ; 步骤四、采用下列公式组计算压气机漏气量和涡轮漏气量： 涡轮排气密度： 式中： RT为涡轮内燃气的气体常数，约与空气的气体常数相同； Ττ2为涡端端排气温度； pa为大气压力（涡轮端排气压力可以视为与大气压力相同）； 涡轮排气中C02的质量比例： 式中： P。。2为涡轮排气中二氧化碳的密度；P T2为涡轮排气的密度；二者皆可通过标准状态方程 ：:计算得到；(^"32为C0 2浓度分析仪测量所得的涡轮排气中的C0 2浓度 (ppm)； 增压器漏气（油气分离器出口测量）混合气体的密度： 式中： P lMk为增压器漏气在油气分离装置出口的混合气体密度； RlMk增压器漏气的气体常数，可视为与空气的气体常数相同； ?Υ为油气分离装置中机油温度，该温度可视为油气分离装置出口混合气体的温 度； pa为大气压力（油气分离装置出口气体压力可以视为与大气压力相同）； 油气分离装置气体出口 C02的质量比例： 式中： P 为涡轮排气中二氧化碳的密度；P lf；ak为油气分离装置出口混合气体的密度； 二者皆可通过标准状态方程；计算得到；(；1Χ^为C0 2浓度分析仪测量所得的油气分 离装置气体出口处混合气体中的〇)2浓度（ppm); 根据式⑵及（4)可知： 涡轮端漏气量： 压气机端漏气量： 根据式（5)和（6)，即可得出增压器总漏气量中压气机端和涡轮端各自的漏气量： 有益效果 本专利技术的，通过0)2浓度的分析对比，在 测量增压器总漏气量的同时，可以精确的实时测量压气机和涡轮端各自的漏气量，进而判 断增压器的漏气来源，以对密封环进行针对性的改进或更换。【附图说明】 附图1是本专利技术
技术介绍
中所描述的增压器漏气示意图； 附图2是本专利技术实施增压器压气机和涡轮漏气的方法和结构示意图。【具体实施方式】 为了更好的阐述本专利技术所提出的方法，下面结合压气机和涡轮漏气测量的方法和 结构示意图对本
技术实现思路
作进一步说明。 实施例1 如图2所示，增压器压气机和涡轮的漏气量的测量在增压器自循环状态下完成。 自循环状态下，压气机所压缩的空气完全进入燃烧室，燃烧后，全部进入涡轮。进入涡轮的 燃气质量等于压气机空气流量与燃烧室内燃油喷油量之和。由压气机泄漏入机油回油腔 的气体与压气机进气（即空气）的成分相同，主要为〇2、N2、稀有气体、0)2以及其它极少量 的气体或杂质等。在这些组分中，〇2和1约占空气成分的99%，C02含量仅为约0.03%。 由涡轮泄漏入机油回油腔的气体与涡轮进气成分相同，为空气与燃油混合燃烧后形成的燃 气，其成分包括二氧化碳（C02)、一氧化碳（C0)、碳氢化合物（HC)、氮氧化合物（NOx)、二氧 化硫（S02)、烃类物质、醛类物质以及含铅物质等。其中正常燃烧的燃气产物中，C02的含量 占燃气组分的14-15%。由此可见，涡轮漏气和压气机漏气中的C02含量差距极大。通过检 测涡轮内气体的C02浓度和增压器总漏气中的C02浓度，通过组分分析，便可得到增压器总 漏气中来自涡轮端漏气的含量，再通过测量增压当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种增压器压气机和涡轮漏气量测量方法，其特征在于：具体步骤如下：步骤一、压缩空气进入燃烧室完成燃烧过程，产生高温高压燃气；燃气通过管道进入涡轮，膨胀做功，驱动压气机旋转；待测增压器处于自循环状态；步骤二、采集燃烧室排出的燃气的CO2浓度CT_CO2以及温度TT2；步骤三、采集油气分离装置排气管排出气体的CO2浓度Cmix_CO2和气体流量mleak；采集油气分离装置中的机油温度TL；步骤四、采用下列公式组计算压气机漏气量和涡轮漏气量：涡轮排气密度：ρT2=paRTTT2---(1)]]>式中：RT为涡轮内燃气的气体常数，约与空气的气体常数相同；TT2为涡端端排气温度；pa为大气压力；涡轮排气中CO2的质量比例：m·T_co2=ρCO2ρT2·CT_CO21000000---(2)]]>式中：ρco2为涡轮排气中二氧化碳的密度；ρT2为涡轮排气的密度；二者皆可通过标准状态方程计算得到；CT_CO2为CO2浓度分析仪测量所得的涡轮排气中的CO2浓度；增压器漏气混合气体的密度：ρleak=paRleakTL---(3)]]>式中：ρleak为增压器漏气在油气分离装置出口的混合气体密度；Rleak增压器漏气的气体常数，可视为与空气的气体常数相同；TL为油气分离装置中机油温度，该温度可视为油气分离装置出口混合气体的温度；pa为大气压力；油气分离装置气体出口CO2的质量比例：m·mix_co2=ρCO2ρleak·Cmix_co21000000---(4)]]>式中：ρco2为涡轮排气中二氧化碳的密度；ρleak为油气分离装置出口混合气体的密度；二者皆可通过标准状态方程计算得到；Cmix_CO2为CO2浓度分析仪测量所得的油气分离装置气体出口处混合气体中的CO2浓度；根据式(2)及(4)可知：涡轮端漏气量：mT_leak=mleak·m·mix_co2m·T_co2---(5)]]>压气机端漏气量：mC_leak＝mleak‑mT_leak   (6)根据式(5)和(6)，即可得出增压器总漏气量中压气机端和涡轮端各自的漏气量。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：祁明旭，马朝臣，施新，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11