[01828394]变压差全自动内燃机气道稳流实验台

内燃机进气道的流动阻力大小和产生进气涡流的强度是影响发动机燃烧和性能的重要指标。但由于在实际运转的发动机上气道内的气流运动随活塞和气门的运动而周期性变化，很难对它们进行测量和评价。气道稳流实验方法可以把进气道和气缸内的不稳定气流运动在气道模拟实验台上进行稳态流动模拟试验，测量进气涡流强度和气道阻力，以此来评价气道性能的优劣，并作为确定气道的结构和尺寸的依据。但怎样才能把稳流试验的结果与实际发动机运转中的非稳态流动很好的对应起来，这就需要确定模拟试验条件和选择合适的评价参数。由于问题的复杂性，迄今为止在世界上仍然没有一个统一的标准。国外著名的内燃机研究机构Ricardo研究所、AVL研究所、FEV研究所和美国Southwest研究院分别提出了自己的测量标准和体系。由于考虑的侧重点不同，这四个评价方法各有优点，都被世界各国采用。如Ricardo方法的流量系数只评价气道本身的性能优劣，并不能反映该气道与发动机的匹配良好与否，而FEV方法则可以反映这一点。以前中国对于内燃机气道稳流试验和评价方法考虑的不够，仅采用Ricardo方法，使得对于国外用其他方法得到的评价参数不能很好地对照，影响到中国发动机气道设计与国外先进水平地接轨。目前中国许多内燃机企业都委托国外公司进行发动机气道设计，针对这种情况，天津大学内燃机国家重点实验室先后在国家“八五”攀登计划、国家自然科学基金、国家自然科学基金重点项目以及多项企业委托项目的资助下，多年来致力于内燃机内气道的设计、研究、试验及评价方法的探讨。建立了评价滚流的稳流试验台和实验方法。提出了进气终了缸内滚流比预测的物理模型和数学表达式，并在两种机型的LDA测量试验中得到证实，国际上未见报道。研制的自动化内燃机气道稳流试验台不仅可以用于新产品的研制和开发，还可以用于产品质量的检测。该系列气道试验台完全自动化，适合于缸盖的在线检测，具体有以下特点：1、提出了可变压差试验方法。控制气体流过气道的流动雷诺数60×10<'3>以上，免去对其压力差的调节和控制。使检测效率大大提高，而且使检测工人的劳动强度大大降低。可满足在生产流水线上对内燃机气道性能的快速、准确检测。查新结果表明，可变压差法用于气道性能检测，国内外尚属首次。该方法已申请国家发明专利(专利号：02128945.X)。2、自动气门升程调节装置。用减速机、电动机通过顶丝在计算机控制下对装有弹簧的气门施力，并由位移传感器指示实际的气门位移量。通过固定单臂支架的灵活调整，可以对有角度的汽油机缸盖的气门进行升程调整。3、宽阔的平台，简单可靠的操作及定位，可放置从气道模型到多至六缸一盖的发动机成品缸盖。4、采集和处理软件包运用了中文Windows图形界面，软件具有数据采集、数据处理和图形显示三个功能，可在实验现场即时得到Ricardo、 FEV等评价方法的评价指标，判断气道性能的优劣，同时在操作主界面可将实验结果即时进行计算和绘图。5、采用气流稳定的离心风机，大小适中的稳压箱；经过优化的叶片风速仪及采用涡流动量计等都使气道试验台的全自动成为现实。6、在实验室进行四冲程发动机进、排气道的开发，研制及试验；也可用在缸盖生产现场检测和评价成品缸盖的气道性能；同时还可测量进气管和滤清器的流量特性。有关内燃机缸内涡流、滚流及湍流运动规律的研究和测量在国内外发表论文有40余篇。关于内燃机缸内滚流、涡流测量的稳流试验台和滚流比预测技术的开发，得到国内知名内燃机专家的充分肯定：蒋德明教授的评语：“在国际上首次提出在稳流试验台上评价滚流强度的方法和计算公式”。“是独创性的”。 孙济美教授评语：“建立了评价滚流强度的稳流试验台和评价方法，提出了滚流比预测物理模型和数学表达式，并在两种机型上用LDA试验测量得到验证。为深入认识滚流运动，提高缸内滚流强度预测精度打下基础，国外尚未见报道。” 刘永长教授评语：“关于滚流研究及滚流预测模型更具特色，在国际同类研究中也处于先进水平”。高宗英教授的评语：建立了评价滚流强度的稳流试验台和评价方法，提出了滚流比预测模型与数学表达式，并在实验中得到验证，在国内居领先地位，达国际先进水平。FEV的专家在广西玉柴技术中心参观课题组为玉柴开发的气道试验台及其所表现出的方便、快捷、可靠功能时竖起了大拇指。