用于在测试往复式内燃机时调节大气的装置、方法及所述装置的用途制造方法及图纸

本发明专利技术涉及在测试发动机时调节大气的装置，所述装置包括与发动机进气口相连的进气管、与发动机排气口相连的排气管、将进气管与排气管相连的连通管、位于进气管中的旁通阀、位于进气管中的增压涡轮组件、位于排气管中的热交换器以及热交换器之后的涡轮增压器。所述装置还包括将进气管和排气管相连的第一三通阀、位于排气管中的开关阀、位于排气管中的第二三通阀、位于将排气管与大气相连的管中的控制阀以及排气管将热交换器与连通管相连的部分。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于在测试往复式内燃机时调节大气的装置、方法及所述装置的用途
本专利技术主要涉及内燃机测试领域，尤其涉及用于在测试内燃机时调节大气的装置。
技术介绍
在测试台中对往复式内燃机进行测试和表征在很多情况下需要在吸气和排气时精确控制压力和/或温度。例如在高度、冷启动研究、在测试活动中不同时间的基准条件的可重复性等方面对发动机控制进行校准的测试活动就是如此。在很多情况下，提出的问题是获取对压力的控制以使其小于大气压，即模拟高空状态。例如需要在进行测试的实验室中研究高空平面而非实验室中发动机的运作时或是研究发动机和航空设备时和就是如此。但是，在其它情况下也需要通过增加大气压以再现低空条件，例如在地理上处于较高高度的测试房间中再现海平面条件时或是在研究发动机在低于海平面的矿井中的动作时。在本领域中已经存在进行此类大气条件模拟的一些方法。例如，同属本专利技术的申请人所有的ES2398095A1号专利公开了模拟往复式内燃机在高空运行吸入空气时的压力和温度状况的装置。所述装置包括但不限于径向向心涡轮，所述径向向心涡轮用于将气流膨胀，使其具有往复式内燃机吸入空气的压力和温度。但是，在ES2398095A1号专利文献中公开的所述装置主要用于研究高空的航空应用，而非研究低空条件（例如海平面以下的矿井中）的发动机运行WO2008036993A2号专利公开了向内燃机供应调节过的燃气的方法和装置。废气可以与从发动机进气口进入的空气混合。内燃机废气通过废气管由所述内燃机的废气进气系统排出，所述系统优选的为包括过滤器、稀释管和风扇的系统。同属本专利技术的申请人所有的ES2485618号专利被认为是与本专利技术最接近的现有技术，其公开了用于模拟工作在高于和低于所述装置所处的高度的往复式内燃机吸入空气时的压力和温度的装置。但是ES2485618号专利文献所公开的装置比较复杂，其制造难度和成本也随之增加。另外，其复杂程度导致压力下降，使其无法模拟所述装置所处的高度和待模拟的往复式内燃机的高度之间的较小高度差。因此，虽然某些已知的方法和装置已经被用于模拟不同高度的大气条件以测试内燃机，但是本领域仍需要能够提供比现有技术更具优势的其它方法和装置。例如，需要一种装置来精确模拟进行测试的装置所处位置和待模拟的往复式内燃机的高度之间的较小高度差。
技术实现思路
在第一方面，本专利技术公开了用于调节大气以测试内燃机的装置，所述装置解决了上述的现有技术的缺陷。为此，根据本专利技术的所述装置包括：-进气管，所述进气管被配置为在第一端与待测内燃机的进气口相连并通过第二端从外部大气吸入空气；-排气管，所述排气管被配置为在第一端与所述内燃机的排气口相连并通过第二端将废气排入外部大气；-第一连通管，所述第一连通管将所述进气管与所述排气管靠近各自的第一端连通，使得所述装置的进气口与其排气口相连通；-旁通阀，所述旁通阀被配置于所述进气管内；-增压涡轮组件，所述增压涡轮组件将所述进气管中流动的气流引向所述旁通阀，所述增压涡轮组件包括涡轮，所述涡轮与耗散系统相连，所述耗散系统用于耗散膨胀过程中产生的能量，所述旁通阀和所述涡轮能够被控制以在所述进气管中获取所需的压力和气流值；-热交换器，所述热交换器位于所述排气管中，用于将废气冷却至安全温度；以及-涡轮增压器，所述涡轮增压器在所述排气管中位于所述热交换器的下游，通过涡轮增压器增压装置增压以和所述涡轮和旁通阀一起控制进气和进气流的压力。根据本专利技术的装置其特征在于所述装置还包括：-第一三通阀，所述第一三通阀通过第二连通管将位于所述旁通阀上游的进气管与位于所述涡轮增压器上游的排气管相连；-开关阀，所述开关阀位于所述热交换器和所述排气管与所述第二连通管的连接点之间的管中；-第二三通阀，所述第二三通阀将位于所述涡轮增压器下游的排气管与所述热交换器和开关阀之间的排气管相连；-控制阀，所述控制阀位于将排气管与外部大气相连的管中；以及-排气管的一部分，所述排气管的一部分将所述热交换器与所述第一连通管相连，所述排气管(3b)部件与所述第一连通管(4)相连的位置介于所述第一连通管(4)与所述进气管(1)和所述管(24)的连接处之间。因此，这样一套三通阀、旁通阀和开关阀的设置使得使用所述装置可以相对于大气空气增加或减少进气压，并且可以方便的从进气压增加模式切换至进气压降低模式。另外，根据本专利技术的装置的阀的新型设置允许模拟较小高度差别时的温度差别，例如相对于所述装置所处的高度的-200m～+200m、、-100m～+100m、-50m～+50m或更小范围的差别。在第二个方面，本专利技术还公开了一种利用根据本专利技术的第一个方面的装置来调节大气以测试内燃机的方法，其中所述方法包括以下步骤：-让大气进气在压力变化步骤中接受处理；-将进气引导至排气口，从而使废气与所述进气直接连通；-将已接受压力变化的进气引导至待测发动机的进气口；-将所述废气的温度降低至安全温度以通过涡轮增压器；以及-将废气从已测发动机排放至大气。因此，通过使用根据本专利技术第一方面的装置，本专利技术的方法不仅可以进行压力变化来模拟大的高度变化，还可以进行压力变化来模拟小的高度变化。在根据本专利技术的方法中，通过涡轮增压器、涡轮和旁通阀的共同作用控制进气量来进行所述进气压力变化步骤。最后，根据本专利技术的第三个方面，本专利技术还公开了根据本专利技术的第一方面的装置的用途，其在测试内燃机的时候通过压力变化来模拟非常小的高度变化（例如相对于所述装置所在高度的-200m～+200m、-100m～+100m、-50m～+50m或更小范围的差别）调节大气压力。附图说明通过参照以下附图可以更好的理解本专利技术，这些附图图示了本专利技术的优选具体实施方式，其仅为例举而不应解释为以任何方式限制本专利技术。图1显示了根据本专利技术的第一具体实施方式的装置的第一操作模式；图2显示了根据本专利技术的第一具体实施方式的装置的第二操作模式；图3显示了根据本专利技术的装置在涡轮中将膨胀过程中产生的能量耗散的另一个具体实施方式；图4显示了根据本专利技术的装置的涡轮增压器的另一个具体实施方式。优选的具体实施方式下文将根据两个不同的操作模式来描述本专利技术的优选具体实施方式的装置，分别参照图1和图2。在图1中，所述装置被用于模拟相对于待测内燃机所处的地理平面而言的高空，即低压条件。在高山地区运行发动机时就是这种情况。在图2中，所述装置被用于模拟相对于待测内燃机所处的地理平面而言的低空，即高压条件。在海平面（当测试间安装在更高的高度）或低于海平面（如矿井内）运行发动机时就是这种情况。图1显示了本专利技术的第一优选具体实施方式，其允许从真空切换至超压，同时无需改变发动机的位置或空气过滤器(2)的位置。如图1所示，所述装置包括进气管(1)，所述进气管(1)被配置为第一端(1a)与待测内燃机(未示出)的进气口相连。所述进气管(1)在第二端(1c)上具有过滤器(2)，通过所述过滤器(2)从外部大气吸入空气以防止杂质进入所述装置。所述装置还包括排气管(3)，所述排气管(3)被配置为在第一端(3a)与所述内燃机的排气口相连并通过第二端(3f)将废气排入大气。所述进气管(1)和所述排气管(3)通过第一连通管(4)连通，所述第一连通管分为两部分(4a)和(4b)，分别靠近所述进气管和排气管各自的第一端(1a)和(3a)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在测试往复式内燃机时调节大气的装置，所述装置包括：‑进气管(1)，所述进气管(1)被配置为在第一端(1a)与待测内燃机的进气口相连并通过第二端(1c)从外部大气吸入空气；‑排气管(3)，所述排气管(3)被配置为在第一端(3a)与所述内燃机的排气口相连并通过第二端(3f)将废气排入外部大气；‑第一连通管(4)，所述第一连通管(4)将所述进气管(1)与所述排气管(3)靠近各自的第一端(1a,3a)连通，使得所述装置的进气口与其排气口相连通；‑旁通阀(6)，所述旁通阀(6)被配置于所述进气管(1)内；‑增压涡轮组件，所述增压涡轮组件将所述进气管(1)中流动的气流引向所述旁通阀(6)，所述增压涡轮组件包括涡轮(8)，所述涡轮(8)与耗散系统相连，所述耗散系统用于耗散膨胀过程中产生的能量，所述旁通阀(6)和所述涡轮(8)能够被控制以在所述进气管(1)中获取所需的压力和气流值；‑热交换器(14)，所述热交换器(14)位于所述排气管中，用于将废气冷却至安全温度；以及‑涡轮增压器(17)，所述涡轮增压器在所述排气管(3)中位于所述热交换器(14)的下游，通过涡轮增压器增压装置增压以和所述涡轮(8)和旁通阀(6)一起控制进气和进气流的压力；其特征在于，所述装置还包括：‑第一三通阀(5)，所述第一三通阀(5)通过第二连通管(21)将位于所述旁通阀(6)上游的进气管(1c)与位于所述涡轮增压器(17)上游的排气管(3d)相连；‑开关阀(15)，所述开关阀(15)位于所述热交换器(14)和所述排气管(3d)与所述第二连通管(21)的连接点之间的管(3c)中；‑第二三通阀(19)，所述第二三通阀(19)将位于所述涡轮增压器(17)下游的排气管(3e)与所述热交换器(14)和开关阀(15)之间的排气管(3c)相连；‑控制阀(23)，所述控制阀(23)位于将排气管(3a)与外部大气相连的管(24)中；以及‑排气管(3b)的一部分，所述排气管(3b)的一部分将所述热交换器(14)与所述第一连通管(4)相连，所述排气管(3b)部件与所述第一连通管(4)相连的位置介于所述第一连通管(4)与所述进气管(1)和所述管(24)的连接处之间；这样三通阀(5,19)、旁通阀(6,23)和开关阀(15)的成套设置使得使用所述装置可以相对于大气空气增加或减少进气压。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.01.21 ES P2015300751.一种在测试往复式内燃机时调节大气的装置，所述装置包括：-进气管(1)，所述进气管(1)被配置为在第一端(1a)与待测内燃机的进气口相连并通过第二端(1c)从外部大气吸入空气；-排气管(3)，所述排气管(3)被配置为在第一端(3a)与所述内燃机的排气口相连并通过第二端(3f)将废气排入外部大气；-第一连通管(4)，所述第一连通管(4)将所述进气管(1)与所述排气管(3)靠近各自的第一端(1a,3a)连通，使得所述装置的进气口与其排气口相连通；-旁通阀(6)，所述旁通阀(6)被配置于所述进气管(1)内；-增压涡轮组件，所述增压涡轮组件将所述进气管(1)中流动的气流引向所述旁通阀(6)，所述增压涡轮组件包括涡轮(8)，所述涡轮(8)与耗散系统相连，所述耗散系统用于耗散膨胀过程中产生的能量，所述旁通阀(6)和所述涡轮(8)能够被控制以在所述进气管(1)中获取所需的压力和气流值；-热交换器(14)，所述热交换器(14)位于所述排气管中，用于将废气冷却至安全温度；以及-涡轮增压器(17)，所述涡轮增压器在所述排气管(3)中位于所述热交换器(14)的下游，通过涡轮增压器增压装置增压以和所述涡轮(8)和旁通阀(6)一起控制进气和进气流的压力；其特征在于，所述装置还包括：-第一三通阀(5)，所述第一三通阀(5)通过第二连通管(21)将位于所述旁通阀(6)上游的进气管(1c)与位于所述涡轮增压器(17)上游的排气管(3d)相连；-开关阀(15)，所述开关阀(15)位于所述热交换器(14)和所述排气管(3d)与所述第二连通管(21)的连接点之间的管(3c)中；-第二三通阀(19)，所述第二三通阀(19)将位于所述涡轮增压器(17)下游的排气管(3e)与所述热交换器(14)和开关阀(15)之间的排气管(3c)相连；-控制阀(23)，所述控制阀(23)位于将排气管(3a)与外部大气相连的管(24)中；以及-排气管(3b)的一部分，所述排气管(3b)的一部分将所述热交换器(14)与所述第一连通管(4)相连，所述排气管(3b)部件与所述第一连通管(4)相连的位置介于所述第一连通管(4)与所述进气管(1)和所述管(24)的连接处之间；这样三通阀(5,19)、旁通阀(6,23)和开关阀(15)的成套设置使得使用所述装置可以相对于大气空气增加或减少进气压。2.根据前述任一权利要求所述的装置，其特征在于，所述装置进一步包括消音器(20)，所述消音器(20)位于所述排气管(3f)的第二端。3.根据前述任一权利要求所述的装置，其特征在于，所述装置进一步包括消音器(25)，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：何塞·玛丽亚·德桑蒂斯·费尔南德兹，何塞·加林多·卢卡斯，弗朗西斯科·佩里·冈萨雷斯，佩德罗·皮科拉斯·卡布雷拉，何塞·拉蒙·塞拉诺·克鲁兹，
申请(专利权)人：瓦伦西亚理工大学，
类型：发明
国别省市：西班牙,ES