一种测量多缸内燃机各缸充气效率的测试系统技术方案

一种测量多缸内燃机各缸充气效率的测试系统属内燃机技术领域，本实用新型专利技术的测试系统与内燃机缸体进气道和进气歧管相连，测速探头控制系统的单片机、进气流速测量系统的风速仪、进气压力测量系统的进气压力传感器、角标仪、缸内压力传感器的信号输出端均与数据采集分析系统的信号输入端连接；本实用新型专利技术测速探头位置可实现实时精确调节，应用本实用新型专利技术，可同时采用两种方法实时动态测量多缸内燃机各个气缸某工作循环充气效率，或相邻两工作循环平均充气效率，为研究气道结构，气门正时及内燃机运行工况对单个气缸充气效率的影响及进气充量对内燃机燃烧循环变动的影响提供数据支持，本实用新型专利技术结构简单，易操作，控制精度高。

【技术实现步骤摘要】
一种测量多缸内燃机各缸充气效率的测试系统
本技术属于内燃机
，具体涉及一种测量多缸内燃机各缸充气效率的测试系统。
技术介绍
内燃机由于具有高的热效率、良好的可靠性等优点，在社会生产和生活中得到了非常广泛的应用。内燃机充气效率(实际充气量与理论充气量之比可以评价进气过程的完善程度，是衡量发动机进气性能的重要指标，是决定内燃机动力性经济型和排放性的重要因素。众所周知，往复式内燃机进气系统中气体的流动是脉动的，尤其是多缸内燃机，由于各个气缸之间的相互影响，使进气系统内气体流动更为复杂化了，具有强烈的不稳定流性质。在进气过程中就有可能造成进入各缸的进气充量不均匀，从而就有可能造成内燃机工作均匀性变差，其所带来的后果是内燃机功率下降、经济性和排放恶化，还有可能降低气缸的寿命。循环进气量的变动则直接会影响缸内压力的变动，循环进气的动力特征直接影响缸内充量混合过程，进而对缸内燃烧的循环变动有重要影响。汽油机缸内不规则燃烧是其一大特征，其中各循环间的燃烧循环变动尤为明显，循环变动过大，会使得汽油机油耗上升、功率下降、工作粗暴和污染物排放量上升。通过测量进入各气缸的进气量来研究由于各缸进气充量不均匀而引起的内燃机工作工程不均匀性，是内燃机测试领域需要解决的重要课题。而对各缸进气充量即充气效率的测定，尤其在较小改变发动机的原有结构的基础上，比较成熟的测试系统至今尚未见到有关资料的报道，常用通过测量进气总流量方法测得的进气充量，是发动机各缸的平均进气充量，显然其不能反映各缸的进气充量情况。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种可以实时动态测量多缸内燃机各缸充气效率的测试系统。本技术所涉及的测试系统可同时通过流速-压力波方法(测量内燃机进气过程中各缸进气歧管内气体压力波和速度波并经过计算来获取各缸的进气充量和充气效率和压力波方法(通过测量内燃机进气过程中各缸进气歧管内气体压力和对应气缸内压力波来获取各缸的进气充量即充气效率来获取中大排量内燃机各缸的某一工作循环充气效率或相邻两工作循环平均充气效率，并可对比两种方法的测量精度差异。本技术由测速探头控制系统A、进气流速测量系统B、进气压力测量系统C、数据采集分析系统D、支架E、缸体1、角标仪2、缸内压力传感器3、导线Ⅰ4、进气歧管5、石棉垫片Ⅰ6、导线Ⅱ7、石棉垫片Ⅱ8、导线Ⅵ28、导线Ⅶ29、导线Ⅷ30、螺母Ⅰ38、螺母Ⅱ39组成，其中测速探头控制系统A中单片机26的控制信号输入端经导线Ⅵ28与数据采集分析系统D的控制信号输出端连接，测速探头控制系统A中的左立板40经孔组Ⅱ12与支架E的左支板Ⅰ9固接，右立板43经孔组Ⅲ14与支架E的右支板Ⅰ17螺栓固定连接，测速探头控制系统A中传动杆42经其通孔套于进气流速测量系统B中气体流速传感器20的上部，并经螺母Ⅰ38和螺母Ⅱ39固接；进气流速测量系统B中的风速仪的信号输出端经导线Ⅶ29与数据采集分析系统D的信号输入端连接，进气流速测量系统B中的导轨套34的下端与支架E的孔Ⅰ13固接；进气压力测量系统C中套管48的上端与支架E的孔Ⅱ19固接，进气压力测量系统C中进气压力传感器31的信号输出端经导线Ⅷ30与数据采集分析系统D的信号输入端连接；支架E中左支板Ⅰ9的左面经石棉垫片Ⅰ6与缸体1的进气道右面固接，支架E中右支板Ⅰ17的右面经石棉垫片Ⅱ8与进气歧管5的左面固接，支架E的中管18左端与缸体1的进气道连通，支架E的中管18右端与进气歧管5连通；角标仪2的信号输出端经导线Ⅱ7与数据采集分析系统D信号输入端连接，角标仪2与缸体1的曲轴螺纹固定；缸内压力传感器3的信号输出端经导线Ⅰ4与数据采集分析系统D的信号输入端连接，缸内压力传感器3与缸体1的缸盖上部固接。所述的测速探头控制系统A由步进电机21、导线Ⅳ23、导线Ⅴ24、单片机26、稳压电源27、左立板40、横板41、传动杆42、右立板43、丝杠44、导轨45、滑块46和底板47组成，横板41左端与左立板40右面固接，横板41右端与右立板43左面固接，步进电机21的底座固接于横板41偏右。传动杆42近左端设有通孔，传动杆42右端与滑块46左面固接，滑块46的中心孔与丝杠44螺纹连接，滑块46右部与导轨45滑动连接。导轨45上端与步进电机21壳体下面固接，导轨45下端与底板47固接。丝杠44上端与步进电机21的输出轴固接，丝杠44下端与底板47的中心活动连接。稳压电源27输出端经导线Ⅴ24与步进电机21的电源输入端连接，步进电机21的控制信号输入端经导线Ⅳ23与单片机26控制信号输出端连接。所述的气体流速测量系统B由气体流速传感器20、导线Ⅲ22、风速仪25、测速探头32、密封环Ⅰ33、导轨套34、下端盖35、密封环Ⅱ36、上端盖37组成，上端盖37经密封环Ⅱ36与导轨套34上端螺纹连接，下端盖35经密封环Ⅰ33与导轨套34端螺纹连接。气体流速传感器20下部置于导轨套34内，且与导轨套34内壁滑动连接；气体流速传感器20信号输出端经导线Ⅲ22与风速仪25信号输入端连接。所述的进气压力测量系统C由进气压力传感器31、套管48、密封环Ⅲ49、底盖50组成，进气压力传感器31上部位于套管48内，并与套管48内壁螺纹连接；底盖50与套管48下端螺纹连接；密封环Ⅲ49置于套管48底端和底盖50之间，密封环Ⅲ49内圈与进气压力传感器31接触处紧密连接。所述的支架E由左支板Ⅰ9、右支板Ⅰ17和中管18组成，其中，左支板Ⅰ9上设有中孔Ⅰ11，中孔Ⅰ11的圆周外设有孔组Ⅰ10，孔组Ⅰ10由4个孔组成，中孔Ⅰ11上方设有孔组Ⅱ12；中管18上侧中心设有孔Ⅰ13，中管18下侧中心设有孔Ⅱ19；右支板Ⅰ17上设有中孔Ⅱ16，中孔Ⅱ16的圆周外设有孔组Ⅳ15，孔组Ⅳ15由4个孔组成，中孔Ⅱ16上方设有孔组Ⅲ14；中管18左端与左支板Ⅰ9的中孔Ⅰ11固接，中管18右端与右支板Ⅰ17的中孔Ⅱ16固接。本技术的测速探头位置可实现实时精确调节，应用本技术，可同时采用两种方法，实时动态测量多缸内燃机各个气缸某工作循环充气效率，或相邻两工作循环平均充气效率，为研究气道结构，气门正时及内燃机运行工况对单个气缸充气效率的影响，及进气充量对内燃机燃烧循环变动的影响提供数据支持，本技术结构简单，易操作，控制精度高。附图说明图1为测量多缸内燃机各缸充气效率的测试系统总体示意图图2为支架结构示意图图3为测试系统总体安装示意图图4为测速探头控制系统与进气流速测量系统示意图图5为进气压力测量系统安装示意图图6为台架测试系统总体示意图图7为某一工作循环3缸测量截面上的平均流速及测点流速随曲轴转角变化曲线其中：1为距管轴线2.5mm处；2为距管轴线10mm处；3为截面平均流速；图8为某一工作循环3缸测量截面上的进气压力波随曲轴转角变化曲线其中：A.测速探头控制系统B.进气流速测量系统C.进气压力测量系统D.数据采集分析系统E.支架1.缸体2.角标仪3.缸内压力传感器4.导线Ⅰ5.进气歧管6.石棉垫片Ⅰ7.导线Ⅱ8.石棉垫片Ⅱ9.左支板Ⅰ10.孔组Ⅰ11.中孔Ⅰ12.孔组Ⅱ13.孔Ⅰ14.孔组Ⅲ15.孔组Ⅳ16.中孔Ⅱ17.右支板Ⅰ18.中管19.孔Ⅱ20.气体流速传感器21.步进电机22.导线Ⅲ23.导线本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种测量多缸内燃机各缸充气效率的测试系统，其特征在于，由测速探头控制系统(A)、进气流速测量系统(B)、进气压力测量系统(C)、数据采集分析系统(D)、支架(E)、缸体(1)、角标仪(2)、缸内压力传感器(3)、导线Ⅰ(4)、进气歧管(5)、石棉垫片Ⅰ(6)、导线Ⅱ(7)、石棉垫片Ⅱ(8)、导线Ⅵ(28)、导线Ⅶ(29)、导线Ⅷ(30)、螺母Ⅰ(38)、螺母Ⅱ(39)组成，其中测速探头控制系统(A)中单片机(26)的控制信号输入端经导线Ⅵ(28)与数据采集分析系统(D)的控制信号输出端连接，测速探头控制系统(A)中的左立板(40)经孔组Ⅱ(12)与支架(E)的左支板Ⅰ(9)固接，右立板(43)经孔组Ⅲ(14)与支架(E)的右支板Ⅰ(17)螺栓固定连接，测速探头控制系统(A)中传动杆(42)经其通孔套于进气流速测量系统(B)中气体流速传感器(20)的上部，并经螺母Ⅰ(38)和螺母Ⅱ(39)固接；进气流速测量系统(B)中的风速仪的信号输出端经导线Ⅶ(29)与数据采集分析系统(D)的信号输入端连接，进气流速测量系统(B)中的导轨套(34)的下端与支架(E)的孔Ⅰ(13)固接；进气压力测量系统(C)中套管(48)的上端与支架(E)的孔Ⅱ(19)固接，进气压力测量系统(C)中进气压力传感器(31)的信号输出端经导线Ⅷ(30)与数据采集分析系统(D)的信号输入端连接；支架(E)中左支板Ⅰ(9)的左面经石棉垫片Ⅰ(6)与缸体(1)的进气道右面固接，支架(E)中右支板Ⅰ(17)的右面经石棉垫片Ⅱ(8)与进气歧管(5)的左面固接，支架(E)的中管(18)左端与缸体(1)的进气道连通，支架(E)的中管(18)右端与进气歧管(5)连通；角标仪(2)的信号输出端经导线Ⅱ(7)与数据采集分析系统(D)信号输入端连接，角标仪(2)与缸体(1)的曲轴螺纹固定；缸内压力传感器(3)的信号输出端经导线Ⅰ(4)与数据采集分析系统(D)的信号输入端连接，缸内压力传感器(3)与缸体(1)的缸盖上部固接。...

【技术特征摘要】
1.一种测量多缸内燃机各缸充气效率的测试系统，其特征在于，由测速探头控制系统(A)、进气流速测量系统(B)、进气压力测量系统(C)、数据采集分析系统(D)、支架(E)、缸体(1)、角标仪(2)、缸内压力传感器(3)、导线Ⅰ(4)、进气歧管(5)、石棉垫片Ⅰ(6)、导线Ⅱ(7)、石棉垫片Ⅱ(8)、导线Ⅵ(28)、导线Ⅶ(29)、导线Ⅷ(30)、螺母Ⅰ(38)、螺母Ⅱ(39)组成，其中测速探头控制系统(A)中单片机(26)的控制信号输入端经导线Ⅵ(28)与数据采集分析系统(D)的控制信号输出端连接，测速探头控制系统(A)中的左立板(40)经孔组Ⅱ(12)与支架(E)的左支板Ⅰ(9)固接，右立板(43)经孔组Ⅲ(14)与支架(E)的右支板Ⅰ(17)螺栓固定连接，测速探头控制系统(A)中传动杆(42)经其通孔套于进气流速测量系统(B)中气体流速传感器(20)的上部，并经螺母Ⅰ(38)和螺母Ⅱ(39)固接；进气流速测量系统(B)中的风速仪的信号输出端经导线Ⅶ(29)与数据采集分析系统(D)的信号输入端连接，进气流速测量系统(B)中的导轨套(34)的下端与支架(E)的孔Ⅰ(13)固接；进气压力测量系统(C)中套管(48)的上端与支架(E)的孔Ⅱ(19)固接，进气压力测量系统(C)中进气压力传感器(31)的信号输出端经导线Ⅷ(30)与数据采集分析系统(D)的信号输入端连接；支架(E)中左支板Ⅰ(9)的左面经石棉垫片Ⅰ(6)与缸体(1)的进气道右面固接，支架(E)中右支板Ⅰ(17)的右面经石棉垫片Ⅱ(8)与进气歧管(5)的左面固接，支架(E)的中管(18)左端与缸体(1)的进气道连通，支架(E)的中管(18)右端与进气歧管(5)连通；角标仪(2)的信号输出端经导线Ⅱ(7)与数据采集分析系统(D)信号输入端连接，角标仪(2)与缸体(1)的曲轴螺纹固定；缸内压力传感器(3)的信号输出端经导线Ⅰ(4)与数据采集分析系统(D)的信号输入端连接，缸内压力传感器(3)与缸体(1)的缸盖上部固接。2.按权利要求1所述的测量多缸内燃机各缸充气效率的测试系统，其特征在于，所述的测速探头控制系统(A)由步进电机(21)、导线Ⅳ(23)、导线Ⅴ(24)、单片机(26)、稳压电源(27)、左立板(40)、横板(41)、传动杆(42)、右立板(43)、丝杠(44)、导轨(45)、滑块(46)和底板(47)组成，横板(41)左端与左立板(40)右面固接，横板(41)右端与右立板(43)左面固接，步进电机(21...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘晋科，孙万臣，程鹏，郭亮，方凯，韩提亮，付东祺，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：新型
国别省市：吉林,22