一种氢内燃机涡轮增压器试验台及试验方法技术

本发明专利技术涉及一种氢内燃机涡轮增压器试验台及试验方法，试验台包括：氢内燃机、涡轮、压气机和控制系统，氢内燃机产生的高温气体驱动涡轮做功，从而使与涡轮同轴连接的压力机对空气进行压缩，涡轮和压气机的进气端和排气端分别设有检测传感器，以进一步测量涡轮增压器的性能，氢内燃机同轴连接功率吸收装置，且空气气源端设有气源调节阀，压气机的排气端有出口调节阀；控制系统与各调节装置与各检测传感器连接，从而实现对整个试验台的控制。本发明专利技术通过控制系统的调节，可模拟涡轮增压器的不同工况，并产生与氢内燃机涡轮增压器工作时成分完全相同的高温气体，从而准确测量涡轮增压器性能。能。能。

【技术实现步骤摘要】
一种氢内燃机涡轮增压器试验台及试验方法


[0001]本专利技术涉及内燃机增压
，更具体的说是涉及一种氢内燃机涡轮增压器试验台及试验方法。

技术介绍

[0002]氢能被视为未来最具发展潜力的清洁能源，而氢内燃机作为氢能的利用方式，具有效率高、超低排放的特点，并且由于可以利用内燃机工业成熟的技术和生产基础，成本非常低，是现阶段迈向氢能经济的现实途径。
[0003]相应的，涡轮增压技术可以显著提高氢内燃机的功率密度，是氢内燃机产业发展的一项关键技术。采用试验方法获取涡轮增压器的准确性能，可以考察氢内燃机与涡轮增压器匹配是否合适，是开发增压氢内燃机的前提。但目前涡轮增压器行业使用的性能试验台，均是采用燃油燃烧室或天然气燃烧室，用来产生高温燃气，驱动涡轮增压器工作，而氢内燃机的排气成分主要是水和氮氧化物，与常规内燃机的排气成分不同，因此氢内燃机排气驱动涡轮增压器工作时的性能发生较大变化，即采用常规涡轮增压器性能试验台，燃烧室产生的燃气驱动涡轮增压器工作，无法反映上述氢内燃机涡轮增压器性能变化，导致所测得的涡轮增压器性能无法指导氢内燃机与涡轮增压器匹配。
[0004]因此，如何提供一种用于氢内燃机的涡轮增压器试验台及试验方法是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术所要解决的问题是提供一种专用于氢内燃机并能准确测得涡轮增压器性能的涡轮增压器试验台及试验方法，
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]一方面，本专利技术提供了一种氢内燃机涡轮增压器试验台，包括：氢内燃机、涡轮、压气机和控制系统，
[0008]所述氢内燃机的第一进气端连接有氢气供给装置，第二进气端通过气源调节阀接入外部空气气源，且所述氢内燃机同轴连接功率吸收装置，所述氢内燃机的排气端与所述涡轮的进气端连接，所述涡轮的排气端通向大气，所述涡轮与所述压气机同轴连接，所述压气机的进气端接入外部空气，排气端有出口调节阀；
[0009]所述涡轮和所述压气机的进气端与排气端安装有温度计和压力计，所述涡轮和所述压气机的进气端还安装有流量计，所述压气机上安装有转速测量装置，
[0010]所述气源调节阀、所述氢气供给装置、所述功率吸收装置，所述出口调节阀，以及所述温度计、所述压力计、所述流量计与所述转速测量装置均与所述控制系统电连接。
[0011]较佳的，所述涡轮的进气端有涡轮进口收敛段，所述氢内燃机通过所述涡轮进口收敛段与所述涡轮进气端连接。
[0012]较佳的，所述涡轮的进气端还有涡轮进口稳压室，所述氢内燃机依次经过所述涡
轮进口收敛段和所述涡轮进口稳压室与所述涡轮进气端连接。
[0013]另一方面，本专利技术还提供了一种氢内燃机涡轮增压器的试验方法，主要基于如上所述的涡轮增压器实验平台，具体的，试验方法包括如下步骤：
[0014]气源提供的压缩空气和氢气供给装置提供的氢气在氢内燃机中燃烧后，产生高温气体，所述高温气体进入涡轮作功，带动压气机将吸入的空气进行压缩后排出；
[0015]通过控制系统调节气源调节阀、出口调节阀、氢气供给装置以及功率吸收装置，将涡轮增压器调节至设定工况后，测量所述涡轮增压器的转速、流量、温度和压力，得到测量结果，根据所述测量结果计算所述涡轮增压器的性能参数。
[0016]较佳的，所述测量结果通过重复测量所述涡轮增压器的转速、流量、温度和压力得到。
[0017]经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术公开提供了一种氢内燃机涡轮增压器的试验台和试验方法，其有益效果包括：
[0018](1)可产生与氢内燃机涡轮增压器工作时成分完全相同的高温气体，通过控制系统的调节，模拟涡轮增压器的不同工况；
[0019](2)通过流量、压力及温度等传感器的安装，便于通过控制系统采集相关参数，从而便于涡轮增压器性能的计算；
[0020](3)安装功率吸收装置，吸收氢内燃机发出的功率，从而使氢内燃机保持工作稳定；
[0021](4)通过进气收敛段，使氢内燃机的排气经过收敛段加速，实现正压力梯度流场，管道内的气体流动更加均匀，通过稳压室可消除氢内燃机排气的非稳态压力波动，实现涡轮进口参数的稳定测量。
附图说明
[0022]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0023]图1附图为本专利技术提供的氢内燃机涡轮增压器试验台工作状态示意图；
[0024]图中：
[0025]100
‑
气源，200
‑
进气端，300
‑
气源调节阀，400
‑
氢气供给装置，500
‑
氢内燃机，600
‑
功率吸收装置，701
‑
涡轮进口收敛段，702
‑
涡轮进口稳压室，703
‑ꢀ
涡轮进气端，704
‑
涡轮，705
‑
涡轮排气端，801
‑
压气机进气端，802
‑
压气机， 803压气机排气端，804
‑
出口调节阀。
具体实施方式
[0026]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0027]当前，在内燃机涡轮增压领域，进行涡轮增压器性能试验时，不是采用将涡轮增压
器直接装于内燃机、利用内燃机排气驱动涡轮增压器工作的测试方法，主要原因为：
[0028](1)由于活塞式内燃机的工作特点，内燃机的进气和排气均是处于非稳态的脉冲气流条件下，因此涡轮增压器的压气机和涡轮均处于脉冲气流的工作条件，涡轮增压器性能试验时需要测量的流量、压力、温度、转速等参数也随时间而大幅波动，无法测得准确的涡轮增压器性能；
[0029](2)为了避免管路弯曲、面积突变等造成的不稳定流场对传感器测试产生影响，涡轮增压器工作的热力参数如温度、压力等的测量，需要将传感器测点布置于平直、等径、无面积突变的管道上，如果直接将涡轮增压器安装于内燃机进行测量，由于内燃机进排气管路的结构非常紧凑，涡轮增压器的进出口压力、温度等传感器安装将无法满足上述安装要求，管路中的不稳定流场将对测量参数造成较大影响。
[0030]因此，涡轮增压器在进行性能测试试验时，不是在安装了涡轮增压器的内燃机上进行，而是设计专用的涡轮增压器试验台，采用专门设计的燃烧室模拟内燃机的缸内燃烧，产生的排气驱动涡轮增压器工作，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氢内燃机涡轮增压器试验台，其特征在于，包括：氢内燃机、涡轮、压气机和控制系统，所述氢内燃机的第一进气端连接有氢气供给装置，第二进气端通过气源调节阀接入外部空气气源，且所述氢内燃机同轴连接功率吸收装置，所述氢内燃机的排气端与所述涡轮的进气端连接，所述涡轮的排气端通向大气，所述涡轮与所述压气机同轴连接，所述压气机的进气端接入外部空气，排气端有出口调节阀；所述涡轮和所述压气机的进气端与排气端安装有温度计和压力计，所述涡轮和所述压气机的进气端还安装有流量计，所述压气机上安装有转速测量装置，所述气源调节阀、所述氢气供给装置、所述功率吸收装置，所述出口调节阀，以及所述温度计、所述压力计、所述流量计和所述转速测量装置均与所述控制系统电连接。2.根据权利要求1所述的一种氢内燃机涡轮增压器试验台，其特征在于，所述涡轮的进气端有涡轮进口...

【专利技术属性】
技术研发人员：施新，陈雪康，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：