專利名稱：用于測(cè)試旋轉(zhuǎn)流裝置的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及對(duì)旋轉(zhuǎn)流裝置的測(cè)試，特別是涉及一種用于對(duì)旋轉(zhuǎn)流裝置(例如渦輪增壓器的渦輪)的工作進(jìn)行測(cè)試的診斷系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
渦輪增壓器通常用于增加例如汽車或其它車輛中的內(nèi)燃機(jī)的功率輸出。常規(guī)的渦輪增壓器包括渦輪和壓縮機(jī)。渦輪由來自發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。一軸將渦輪連接至壓縮機(jī)，從而使壓縮機(jī)旋轉(zhuǎn)。當(dāng)壓縮機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，它壓縮空氣，然后該壓縮空氣輸送至發(fā)動(dòng)機(jī)作為吸入空氣。該吸入空氣的壓力增加將增大發(fā)動(dòng)機(jī)的功率輸出。
現(xiàn)代渦輪增壓器可以是復(fù)雜裝置。特別是，渦輪增壓器的渦輪和/或壓縮機(jī)能夠設(shè)置成根據(jù)渦輪增壓器和發(fā)動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)來調(diào)節(jié)。例如，可變噴嘴渦輪(VNT)通常包括可變?nèi)~片，這些可變?nèi)~片根據(jù)工作參數(shù)(例如發(fā)動(dòng)機(jī)的速度和負(fù)載以及大氣狀態(tài))來進(jìn)行調(diào)節(jié)。通過調(diào)節(jié)這些葉片的結(jié)構(gòu)，渦輪和(因此)渦輪增壓器能夠在發(fā)動(dòng)機(jī)的整個(gè)工作范圍內(nèi)高效工作。美國(guó)專利No.6679057公開了一種可變噴嘴渦輪，該專利文獻(xiàn)的標(biāo)題為“VARIABLE GEOMETRY TURBOCHARGER(可變幾何結(jié)構(gòu)渦輪增壓器)”，授權(quán)日為2004年1月20日，它轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人。也可選擇，可提供另一種可變幾何結(jié)構(gòu)機(jī)構(gòu)(例如可調(diào)節(jié)活塞)來調(diào)節(jié)通過渦輪的流動(dòng)通路。
測(cè)試渦輪增壓器或渦輪增壓器的部件會(huì)很困難。例如，當(dāng)與汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)或渦輪增壓器一起檢測(cè)到問題時(shí)，可能很難判斷該問題是由于發(fā)動(dòng)機(jī)的故障還是渦輪增壓器的故障，因?yàn)檫@兩個(gè)裝置可能稍微相互依賴。而且，即使將渦輪增壓器從發(fā)動(dòng)機(jī)上拆下，也可能很難或不能通過對(duì)渦輪增壓器的視覺檢查來檢驗(yàn)該渦輪增壓器的正確工作。例如，可能很難或者不能檢查渦輪的可調(diào)節(jié)葉片的工作或該渦輪增壓器的其它動(dòng)力學(xué)方面。
測(cè)試設(shè)備通常在渦輪增壓器的制造過程中使用，即在制造后測(cè)試渦輪增壓器的工作的“生產(chǎn)線終端(end-of-line)”設(shè)備。這樣的測(cè)試設(shè)備可以向多個(gè)渦輪增壓器提供滑油流，在各渦輪增壓器的一個(gè)或多個(gè)進(jìn)口處提供高壓空氣供給，并驅(qū)動(dòng)各渦輪增壓器的葉片，同時(shí)測(cè)量通過各渦輪增壓器的壓力降。這樣，該測(cè)試設(shè)備能夠例如根據(jù)葉片在不同位置時(shí)測(cè)量的壓力降來判斷各渦輪增壓器的葉片和其它部件是否正確裝配和工作。在測(cè)試過程中，通常也要向渦輪增壓器輸送滑油流。不過，這樣的生產(chǎn)線終端測(cè)試設(shè)備通常只能夠進(jìn)行靜態(tài)測(cè)試。也就是，在渦輪增壓器的進(jìn)口處提供的高壓空氣基本不能使渦輪增壓器的渦輪或壓縮機(jī)旋轉(zhuǎn)。而且，測(cè)量橫跨渦輪增壓器的各孔口的壓力差，但并不測(cè)量通過其的流量。
因此，需要一種用于診斷測(cè)試旋轉(zhuǎn)流裝置(諸如渦輪增壓器的渦輪或壓縮機(jī))的改進(jìn)系統(tǒng)和方法。該系統(tǒng)將應(yīng)該能夠在該裝置調(diào)節(jié)至一個(gè)或多個(gè)工作狀態(tài)時(shí)測(cè)試該裝置的各個(gè)方面。


在以普通術(shù)語(yǔ)描述本發(fā)明之前先參考附圖，該附圖并不一定是按比例畫出的，且附圖中圖1是表示本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的系統(tǒng)的示意圖，它能夠用于診斷測(cè)試液壓驅(qū)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)流裝置的工作；圖2是具有可變?nèi)~片的渦輪增壓器的局部剖視圖，該可變?nèi)~片能夠通過圖1的系統(tǒng)來測(cè)試；以及圖3是表示本發(fā)明另一實(shí)施例的系統(tǒng)的示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面將參考附圖更充分地介紹本發(fā)明，附圖中表示了本發(fā)明的一些(但不是全部)實(shí)施例。實(shí)際上，本發(fā)明可以以很多不同形式來實(shí)現(xiàn)，且并不應(yīng)當(dāng)局限于這里所述實(shí)施例；而是，提供這些實(shí)施例是為了使本公開內(nèi)容滿足實(shí)用性的法律要求。在全部附圖中，相同參考標(biāo)號(hào)表示相同元件。
下面參考附圖，特別是參考圖1，圖中表示了用于測(cè)試旋轉(zhuǎn)流裝置70的工作的診斷系統(tǒng)10。該系統(tǒng)10能夠用于測(cè)試多種流動(dòng)裝置。例如，如圖1中所示，該旋轉(zhuǎn)流裝置70是渦輪增壓器，它包括具有可變幾何結(jié)構(gòu)機(jī)構(gòu)的可變噴嘴渦輪，該可變幾何結(jié)構(gòu)機(jī)構(gòu)能夠在任意數(shù)量的打開和關(guān)閉位置之間進(jìn)行調(diào)節(jié)。特別是，如圖2所示，該裝置70可以是渦輪增壓器，該渦輪增壓器包括位于渦輪80的進(jìn)口82與其可旋轉(zhuǎn)的渦輪葉輪86之間的可調(diào)節(jié)葉片88、和/或位于可旋轉(zhuǎn)的壓縮機(jī)葉輪96與其出口94之間的可調(diào)節(jié)葉片98。在該渦輪增壓器的典型工作過程中，渦輪80通過進(jìn)口82接收氣體流，并將氣體向出口84排出。當(dāng)該氣體流過渦輪80時(shí)，氣體使得可旋轉(zhuǎn)地安裝在渦輪80上的渦輪葉輪86旋轉(zhuǎn)，從而通過軸72使得壓縮機(jī)90中的壓縮機(jī)葉輪96也旋轉(zhuǎn)。該軸72延伸穿過布置在渦輪80和壓縮機(jī)90之間的中央殼體100，且該渦輪增壓器通常包括用于支承該軸72的一個(gè)或多個(gè)軸承74或其它部件。這些葉片88、98設(shè)置為能夠滑動(dòng)、旋轉(zhuǎn)或以其它方式進(jìn)行調(diào)節(jié)，以控制通過該裝置70的各個(gè)部分80、90的氣流?；蛘咭部蛇x擇，用于該渦輪的可變幾何結(jié)構(gòu)機(jī)構(gòu)可以包括軸向滑動(dòng)活塞，用于改變渦輪噴嘴流動(dòng)面積。用于控制渦輪和壓縮機(jī)的工作的可調(diào)節(jié)特征還下列專利中有記載，包括美國(guó)專利No.6729134，標(biāo)題為“VARIABLE GEOMETRY TURBOCHARGER HAVINGINTERNAL BYPASS EXHAUST GAS FLOW”，授權(quán)日為2004年5月4日；美國(guó)專利No.6681573，標(biāo)題為“METHODS AND SYSTEMS FOR VARIABLEGEOMETRY TURBOCHARGER CONTROL”，授權(quán)日為2004年1月27日；美國(guó)專利No.6679057，標(biāo)題為“VARIABLE GEOMETRY TURBOCHARGER”，授權(quán)日為2004年1月20日，這些專利都轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人，且這些專利文獻(xiàn)在此全文參引。盡管下面介紹的該系統(tǒng)10主要是結(jié)合對(duì)渦輪增壓器的渦輪80的測(cè)試來進(jìn)行描述的，但是應(yīng)當(dāng)知道，該系統(tǒng)10并不局限于該功能，并能夠用于各種其它用途。也就是說，在本發(fā)明的其它實(shí)施例中，該系統(tǒng)10能夠用來測(cè)試渦輪增壓器的壓縮機(jī)90，或者測(cè)試其它裝置的各部件。
該系統(tǒng)10可以用來在將渦輪增壓器安裝好使用(例如安裝在汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)中)之前或之后測(cè)試該渦輪增壓器的工作。當(dāng)渦輪增壓器已經(jīng)安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)上時(shí)，通常是將渦輪增壓器從發(fā)動(dòng)機(jī)上拆下并連接至該系統(tǒng)10以便進(jìn)行測(cè)試。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，該系統(tǒng)10能夠?yàn)楸銛y式，即該系統(tǒng)10的尺寸和質(zhì)量足夠小，以便使該系統(tǒng)10能夠重新布置在測(cè)試設(shè)施或修理設(shè)施等上。這樣，該系統(tǒng)10能夠用作診斷工具，用于在制造一裝置時(shí)或在該裝置已經(jīng)安裝好且使用之后來測(cè)定該裝置的工作狀態(tài)，例如診斷發(fā)動(dòng)機(jī)或其它裝置的工作問題。
如圖1所示，該系統(tǒng)10通常包括固定器12，用于支承要測(cè)試的該裝置70。該裝置70能夠布置在固定器12中或固定器12上，且該裝置70可以與固定器12連接或并不連接，例如利用夾子或螺栓等將該裝置70固定在該固定器12上以便進(jìn)行測(cè)試操作。如上所述，所示裝置70是包括渦輪80和壓縮機(jī)90的渦輪增壓器，能夠?qū)υ摐u輪80和壓縮機(jī)90分別獨(dú)立地進(jìn)行測(cè)試，或者將它們組合進(jìn)行測(cè)試，如下文所述。
渦輪80和壓縮機(jī)90中的任意一個(gè)或兩者能夠在工作過程中提供可調(diào)節(jié)的幾何結(jié)構(gòu)。例如，可變(即可調(diào)節(jié)的)葉片88、98能夠在各自的流動(dòng)裝置80、90中在打開和關(guān)閉位置之間進(jìn)行調(diào)節(jié)，以便改變對(duì)通過其的氣流的節(jié)流程度。葉片88、98能夠在一定運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)調(diào)節(jié)至多個(gè)連續(xù)位置，以便能夠連續(xù)調(diào)節(jié)流過該裝置70的氣體的流動(dòng)通路。
對(duì)葉片88、98的調(diào)節(jié)能夠以液壓、氣動(dòng)、電或其它方式來控制。例如，如圖1中所示，可提供控制閥20來調(diào)節(jié)渦輪80的葉片88。該控制閥20可以包括可電子操作的螺線管，該螺線管選擇性地打開和關(guān)閉以流體腔室，以打開或關(guān)閉這些葉片88。該閥20可以是設(shè)置成接收液體(例如液壓油)的液壓裝置，或者該閥20可以是設(shè)置成接收氣體(例如空氣)的氣動(dòng)裝置。而且，在一些情況下，葉片88、98能夠設(shè)置成通過增壓至高于大氣壓的流體來調(diào)節(jié)，或者通過處于減小壓力下的流體來調(diào)節(jié)(即真空調(diào)節(jié))。
如圖所示，該系統(tǒng)10通常包括動(dòng)力源30，該動(dòng)力源30與渦輪80的可變?nèi)~片88可操作關(guān)聯(lián)，使得該動(dòng)力源30能夠調(diào)節(jié)葉片88的位置?？商峁┎⑹褂酶鞣N類型的動(dòng)力源來調(diào)節(jié)葉片88、98。例如，在圖1所示的實(shí)施例中，動(dòng)力源30為泵，該泵設(shè)置成向控制閥20提供滑油流，以調(diào)節(jié)葉片88。也就是，渦輪80能夠通過該閥20而選擇性地在一腔室中接收滑油，使得該腔室中的滑油壓力將葉片88驅(qū)動(dòng)至特定結(jié)構(gòu)，從而改變?cè)撓到y(tǒng)10的幾何結(jié)構(gòu)。如圖所示，壓力計(jì)32能夠檢測(cè)動(dòng)力源30和閥20之間的流體連接的壓力。壓力計(jì)32能夠向操作人員指示所檢測(cè)到的壓力，和/或?qū)⑺鶛z測(cè)到的壓力輸送給該系統(tǒng)10的其它部件。
在本發(fā)明的其它實(shí)施例中，該動(dòng)力源30能夠設(shè)置成提供其它流體，諸如氣體，并且，該系統(tǒng)10能夠設(shè)置成測(cè)試不同于圖1所示渦輪80的其它裝置。例如，當(dāng)渦輪80的葉片88設(shè)置成氣動(dòng)調(diào)節(jié)時(shí)，動(dòng)力源30可以是壓縮機(jī)或其它氣動(dòng)動(dòng)力源，它提供用于該目的的增壓氣體。在一些情況下，葉片88、98能夠真空驅(qū)動(dòng)，即通過從動(dòng)力源施加壓力小于大氣壓的氣體。也可選擇，如圖3所示，該動(dòng)力源30為電源，該電源設(shè)置成選擇性地調(diào)節(jié)該裝置70。這樣，圖3中所示的旋轉(zhuǎn)流裝置70可以是具有渦輪80的渦輪增壓器，該渦輪80包括不同于流體閥的調(diào)節(jié)裝置，例如電促動(dòng)器，即螺線管或其它換能器，它響應(yīng)于電信號(hào)而機(jī)械驅(qū)動(dòng)改變?cè)撗b置70的葉片88或其它結(jié)構(gòu)的位置。動(dòng)力源30可以設(shè)置成向該調(diào)節(jié)裝置提供相應(yīng)信號(hào)，例如向該電促動(dòng)器20a提供電信號(hào)。這樣，動(dòng)力源30能夠通過提供變化的電壓和/或電流的電信號(hào)而將渦輪80的葉片88調(diào)節(jié)至各個(gè)位置。
對(duì)葉片88的調(diào)節(jié)能夠由控制器40來控制，這樣，該控制器40能夠在測(cè)試工作過程中選擇性地將葉片88調(diào)節(jié)至不同位置。該控制器40通常為電氣裝置，它從電源50接收電力，并發(fā)出電信號(hào)來控制該閥20的工作。在一些情況下，該控制器40可以是相對(duì)簡(jiǎn)單的裝置，例如能夠由用戶驅(qū)動(dòng)的電開關(guān)，以便起動(dòng)特定測(cè)試操作。也可選擇，該控制器40可以包括處理器，例如可編程邏輯裝置或計(jì)算機(jī)等，且該控制器40能夠設(shè)置成根據(jù)來自該系統(tǒng)10、該渦輪80或操作員的輸入和/或根據(jù)預(yù)編程的指令組來自動(dòng)控制該系統(tǒng)10。這時(shí)，該控制器40可包括存儲(chǔ)器42，用于儲(chǔ)存控制該系統(tǒng)10的指令。通常，該控制器40向該裝置70提供DC電信號(hào)，例如12V DC信號(hào)，或者根據(jù)該閥20的工作電壓而提供其它電壓。
該系統(tǒng)10還包括流體流發(fā)生器60，該流體流發(fā)生器60例如向渦輪80的進(jìn)口82提供氣流，用于使渦輪80中的渦輪葉輪86旋轉(zhuǎn)并模擬該裝置70的工作。特別是，該流體流發(fā)生器60可以包括電動(dòng)流體流發(fā)生裝置，例如電風(fēng)扇或壓縮機(jī)，它設(shè)置成向渦輪80提供空氣流。例如，該流體流發(fā)生器60可以是電動(dòng)流體流工作臺(tái)，例如可從SuperflowCorporation of Colorado Springs，CO購(gòu)得的SF-110流體流工作臺(tái)。該氣體能夠直接從該發(fā)生器60流向渦輪80，或者該氣體能夠經(jīng)由增壓容器(未示出)而流動(dòng)。也可選擇，該流體流發(fā)生器60可以包括其它流體流發(fā)生裝置，它們能夠提供空氣或其它氣體。而且，在一些情況下，該流體流發(fā)生器60可以包括加熱器64，或者在氣體流過渦輪80之前以其它方式加熱該氣體。例如，該流體流發(fā)生器60可以是噴射式發(fā)動(dòng)機(jī)，它產(chǎn)生熱排氣流，以便輸送至該渦輪80的進(jìn)口82。
在任何情況下，該流體流發(fā)生器60都可以以預(yù)定速度向渦輪80提供氣流，以便例如模擬發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣輸出，在正常工作過程中，該排氣輸出通常傳送給渦輪80的進(jìn)口82。而且，該流體流發(fā)生器60能夠進(jìn)行調(diào)節(jié)，以便改變它的氣體輸出。此時(shí)，該流體流發(fā)生器60能夠以多種流速來提供氣體，以便例如模擬發(fā)動(dòng)機(jī)在不同工作狀態(tài)下的排氣輸出。流量計(jì)62能夠檢測(cè)傳送給渦輪80的進(jìn)口82的氣體的流速和/或壓力。該流量計(jì)62能夠向該系統(tǒng)10的操作人員指示流速和/或壓力，和/或?qū)⒈硎玖魉俚姆答佇盘?hào)輸送給該流體流發(fā)生器60和/或該控制器40。
該控制器40可以設(shè)置成控制該流體流發(fā)生器60。例如，該控制器40可以電連接至該流體流發(fā)生器60，且該流體流發(fā)生器60能夠設(shè)置成從控制器40接收電控制信號(hào)，并相應(yīng)作出響應(yīng)來提供與該控制信號(hào)相對(duì)應(yīng)的流體流。例如，該控制器40可以設(shè)置成提供信號(hào)來控制該流體流發(fā)生器60提供特定流速。當(dāng)該流體流發(fā)生器60在由控制器40確定的特定設(shè)置下工作時(shí)，通向該裝置70的氣體流速通常取決于該裝置70所提供的對(duì)流量的節(jié)流。也就是說，當(dāng)該裝置70被調(diào)節(jié)成對(duì)流量進(jìn)行更小節(jié)流時(shí)，該流速通常增大，而當(dāng)該裝置70被調(diào)節(jié)成對(duì)流量進(jìn)行更大節(jié)流時(shí)，該流速通常減小。例如，當(dāng)渦輪80的葉片88被調(diào)節(jié)成打開更多的結(jié)構(gòu)時(shí)，流速通常增大，而當(dāng)葉片88被調(diào)節(jié)成更關(guān)閉的結(jié)構(gòu)時(shí)，流速通常減小。
該系統(tǒng)10還可以設(shè)置成在測(cè)試工作過程中向渦輪增壓器提供滑油流，用于潤(rùn)滑該渦輪增壓器。這時(shí)，當(dāng)該動(dòng)力源30是滑油泵時(shí)，如圖1中所示，由該泵所供給的一些滑油可以傳送至該渦輪增壓器的中央殼體100，以便例如潤(rùn)滑其中的軸承74，這些軸承74支承著將渦輪80與壓縮機(jī)90相連接的旋轉(zhuǎn)軸72?；屯瑯幽軌騻魉徒o該裝置70的其它部分，用于潤(rùn)滑和/或冷卻。在滑油流過該裝置70之后，該滑油能夠排出至排泄裝置34，廢油能夠從該排泄裝置丟棄，或者在冷卻、過濾或其它處理后返回該動(dòng)力源30以便重新循環(huán)。在一些情況下，該排泄裝置34可以包括透明管，該透明管接收通過該裝置70循環(huán)的滑油，并將該滑油排向出口，這樣，操作人員能夠通過觀察滑油在該排泄裝置34的透明管中的流動(dòng)而視覺證明滑油流過該裝置70。也可選擇，該排泄裝置34可以包括流量計(jì)或流量傳感器，其設(shè)置成監(jiān)測(cè)流過該裝置70的滑油流量。當(dāng)該動(dòng)力源30并不設(shè)置成向該裝置70提供滑油流時(shí)(例如圖3中的實(shí)施例，其中，該動(dòng)力源30是電源)，該系統(tǒng)10可以包括獨(dú)立的泵36等，以便向該裝置70提供潤(rùn)滑劑流，從而例如潤(rùn)滑該中央殼體100中的軸承74。
該裝置70的工作狀態(tài)能夠通過在測(cè)試工作過程中監(jiān)測(cè)該裝置70的響應(yīng)來測(cè)定。該監(jiān)測(cè)可以通過操作人員來進(jìn)行，或者由系統(tǒng)10自動(dòng)進(jìn)行，例如通過控制器40來自動(dòng)進(jìn)行。在這兩種情況下，監(jiān)測(cè)可以在測(cè)試工作過程中在任意時(shí)間進(jìn)行。例如，如上所述，該控制器40和該動(dòng)力源30設(shè)置成在測(cè)試過程中將可變?nèi)~片88調(diào)節(jié)至至少一個(gè)預(yù)定位置。當(dāng)該動(dòng)力源30設(shè)置成向該控制閥20提供流體時(shí)，該閥20的打開通常導(dǎo)致壓力暫時(shí)降低。當(dāng)該閥20沒有打開時(shí)(例如因?yàn)樵撻y20卡在某個(gè)位置，或者該閥促動(dòng)器沒有工作等)，可能不會(huì)產(chǎn)生壓力降低特征。同樣，當(dāng)該閥20在打開過程中卡住時(shí)，或者當(dāng)該閥20泄漏時(shí)等，該壓力都不會(huì)如預(yù)期的那樣恢復(fù)。因此，操作人員能夠在調(diào)節(jié)該控制閥20的過程中和之后視覺檢查該壓力檢測(cè)裝置32，并核實(shí)壓力在閥20打開時(shí)降低，然后快速恢復(fù)。也可選擇，該系統(tǒng)10能夠自動(dòng)執(zhí)行該監(jiān)測(cè)功能。例如，這時(shí)，該控制器40可以設(shè)置成與該壓力監(jiān)測(cè)器30進(jìn)行通信或者以其它方式檢測(cè)當(dāng)調(diào)節(jié)該閥20時(shí)在動(dòng)力源30和旋轉(zhuǎn)流裝置70之間的壓力變化、流量變化或者其它連通情況的變化，且使該變化與預(yù)定特征響應(yīng)變化進(jìn)行比較。在任何情況下，操作人員或控制器40都可以通過測(cè)試操作來判斷該閥20是否正確工作。當(dāng)檢測(cè)到問題時(shí)，能夠相應(yīng)地更換或修理該裝置70。
該系統(tǒng)10還能夠用于測(cè)試葉片88或其它可變幾何結(jié)構(gòu)機(jī)構(gòu)的工作，例如當(dāng)該促動(dòng)該閥20時(shí)，葉片88是否按照需要打開和/或關(guān)閉。這時(shí)，應(yīng)當(dāng)知道，可以結(jié)合對(duì)葉片88的調(diào)節(jié)來監(jiān)測(cè)流過該裝置70的氣流。在渦輪增壓器的普通渦輪中，當(dāng)葉片88打開時(shí)，氣體流過渦輪80的阻力減小，而當(dāng)葉片88關(guān)閉時(shí)，流動(dòng)阻力增大。流動(dòng)阻力的特定減小量或增大量可以根據(jù)渦輪增壓器的類型、渦輪80的尺寸和結(jié)構(gòu)、葉片88的幾何結(jié)構(gòu)和調(diào)節(jié)、氣體流過渦輪80的速度和質(zhì)量流量、溫度等來確定。
因此，該系統(tǒng)10能夠用于通過在調(diào)節(jié)葉片88時(shí)監(jiān)測(cè)流過該裝置70的流速而測(cè)試該裝置70的工作狀態(tài)。例如，該控制器40可以與動(dòng)力源30和/或閥20通信，以便將該裝置70的葉片88調(diào)節(jié)至打開位置。對(duì)著葉片88打開，該控制器40還能夠與該流體流發(fā)生器60通信，以便向該裝置70提供第一流速的氣體。然后，該控制器40能夠?qū)⑷~片88調(diào)節(jié)至部分或完全關(guān)閉位置。葉片88的關(guān)閉通常限制了流過該裝置70的氣流，因此該流速將減小至第二流速。該第二流速可以由該流體流發(fā)生器60或該流量計(jì)62來確定。特別是，指示該流速的值可以在量表或其它顯示器上指示給操作人員，或者傳遞至該控制器40。該控制器40能夠?qū)⒌诙魉倥c另一流速比較，以便確定流過該裝置70的流量是否隨著對(duì)葉片88的調(diào)節(jié)而如預(yù)期那樣變化。例如，該第二流速可以與第一流速比較。而且，該控制器40能夠確定第一與第二流速之間的關(guān)系是否落在可接受的范圍內(nèi)。也可選擇，該控制器40可以將該流速與儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器42中的值或范圍比較，以便確定該流速是否可接受。例如，該控制器40能夠?qū)⒌谝缓?或第二流速與該系統(tǒng)10和參考裝置(即已知是正確設(shè)置的裝置)一起工作時(shí)確定的值進(jìn)行比較。
通常，高于預(yù)期或高于可接受值的流速可表示該葉片88并沒有正確地限制流過該裝置70的流體流。例如，一個(gè)或多個(gè)葉片88能夠卡在打開位置，或者由于其它原因而不能驅(qū)動(dòng)至關(guān)閉位置，這可能是因?yàn)樵撻y20破裂或者因?yàn)樵撻y20沒有被正確驅(qū)動(dòng)。在將葉片88調(diào)節(jié)至關(guān)閉位置但是破裂或以其它方式泄漏時(shí)可能出現(xiàn)高于預(yù)期流速。也可選擇，在葉片88卡在關(guān)閉位置時(shí)、該閥20沒有被正確驅(qū)動(dòng)時(shí)、或者通過該裝置70的流動(dòng)通路被碎屑阻塞時(shí)，可能出現(xiàn)流速低于預(yù)期。類似的，當(dāng)一個(gè)或多個(gè)葉片88并沒有根據(jù)該裝置70的規(guī)格來設(shè)置時(shí)，例如當(dāng)葉片88的尺寸與規(guī)定不同時(shí)或者當(dāng)葉片88不正確地與該裝置70裝配時(shí)，可能導(dǎo)致更高或更低流速。
盡管在前述實(shí)例中介紹了第一和第二流速，但是應(yīng)當(dāng)知道，在該裝置70的測(cè)試過程中，可以獲得、測(cè)量和比較任意數(shù)目的流速。實(shí)際上，該裝置70的葉片88能夠在它的整個(gè)運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)，且在該測(cè)試過程中出現(xiàn)的、流過該裝置70的流速能夠作為對(duì)該裝置70的工作狀態(tài)的指示而被監(jiān)測(cè)、評(píng)估和/或記錄。
應(yīng)當(dāng)知道，該裝置70的工作狀態(tài)的多個(gè)方面能夠同時(shí)或連續(xù)地進(jìn)行測(cè)試和評(píng)估。例如，閥20和葉片88的工作能夠在單個(gè)測(cè)試工作中或在多個(gè)測(cè)試工作中如上述進(jìn)行測(cè)試。另外，該系統(tǒng)10可以用于測(cè)試裝置70的多個(gè)部分。例如，盡管上面主要結(jié)合渦輪80的測(cè)試而介紹了該系統(tǒng)10，但是該系統(tǒng)10同樣可用于測(cè)試壓縮機(jī)90的工作。也就是，該裝置70可以與該系統(tǒng)連接，使得壓縮機(jī)90的進(jìn)口接受來自流體流發(fā)生器60的氣流。壓縮機(jī)90的閥或其它控制部件可以由該系統(tǒng)10來驅(qū)動(dòng)，以便例如控制壓縮機(jī)90的可變?nèi)~片98或其它可調(diào)節(jié)特征。當(dāng)氣體流過壓縮機(jī)90并從壓縮機(jī)的出口94排出時(shí)，該系統(tǒng)能夠檢測(cè)作為工作狀態(tài)特征的流體流速、壓力或其它方面。
而且，該系統(tǒng)10的多個(gè)部分能夠作為單個(gè)測(cè)試工作的一部分來進(jìn)行測(cè)試。例如，如圖1所示，壓力監(jiān)測(cè)裝置110(例如壓力計(jì))可以與壓縮機(jī)90的出口94連接，并設(shè)置成測(cè)量通過出口94排出的氣體的壓力。通過將該系統(tǒng)10設(shè)置成如圖1所示供給流過渦輪70的氣流，來自流體流發(fā)生器60的氣流能夠使渦輪葉輪86、軸72和壓縮機(jī)葉輪96旋轉(zhuǎn)，從而在壓縮機(jī)出口94處壓縮在壓縮機(jī)90中的氣體。在出口94處形成的氣體理想壓力可以至少部分由壓縮機(jī)葉輪96的旋轉(zhuǎn)速度、壓縮機(jī)90的結(jié)構(gòu)(包括壓縮機(jī)90的葉片98位置或其它可調(diào)節(jié)特征)、氣體的溫度等來確定。因此，該壓力監(jiān)測(cè)裝置110能夠指示壓縮機(jī)90的實(shí)際工作壓力特征。例如，該監(jiān)測(cè)裝置110能夠通過文字或圖表而直接向操作人員指示壓力，或者能夠?qū)毫Φ男盘?hào)特征輸送給控制器40，以便由此自動(dòng)監(jiān)測(cè)和評(píng)估。也可選擇，其它流量監(jiān)測(cè)裝置能夠用于監(jiān)測(cè)壓縮機(jī)90的輸出，例如流速計(jì)等。
本領(lǐng)域技術(shù)人員通過在前述說明和相關(guān)附圖中的教導(dǎo)能夠想到這里所述發(fā)明的很多變化形式和其它實(shí)施例。因此，應(yīng)當(dāng)知道，本發(fā)明并不局限于所述特定實(shí)施例，且變化形式和其它實(shí)施例將包含于所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。盡管這里使用了特定術(shù)語(yǔ)，但它們只是用于普通說明，而不是為了限定。
權(quán)利要求
1.一種診斷系統(tǒng)，用于測(cè)試第一旋轉(zhuǎn)流裝置的工作，該第一旋轉(zhuǎn)流裝置具有可變幾何結(jié)構(gòu)機(jī)構(gòu)，該可變幾何結(jié)構(gòu)機(jī)構(gòu)用于調(diào)節(jié)流過該裝置的流體流，該系統(tǒng)包括電動(dòng)空氣流發(fā)生器，該電動(dòng)空氣流發(fā)生器設(shè)置成與該旋轉(zhuǎn)流裝置連接，以便向該裝置的進(jìn)口提供空氣流，該空氣流發(fā)生器設(shè)置成提供以預(yù)定流速流過該裝置的空氣流；動(dòng)力源，該動(dòng)力源與該裝置的該可變幾何結(jié)構(gòu)機(jī)構(gòu)可操作關(guān)聯(lián)，使得該動(dòng)力源設(shè)置成調(diào)節(jié)該可變幾何結(jié)構(gòu)機(jī)構(gòu)的位置；以及控制器，該控制器設(shè)置成選擇性地控制對(duì)該可變幾何結(jié)構(gòu)機(jī)構(gòu)的位置調(diào)節(jié)；其中，該控制器和該動(dòng)力源設(shè)置成將該可變幾何結(jié)構(gòu)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)至至少一個(gè)預(yù)定位置，從而能夠根據(jù)流過該裝置的空氣流來測(cè)定該裝置的工作狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中該動(dòng)力源與該旋轉(zhuǎn)流裝置的控制閥進(jìn)行流體連接，該控制閥設(shè)置成控制該可變幾何結(jié)構(gòu)機(jī)構(gòu)的位置，該動(dòng)力源設(shè)置成經(jīng)由該控制閥而與該可變幾何結(jié)構(gòu)機(jī)構(gòu)流體連通，且該控制器設(shè)置成控制對(duì)該控制閥的驅(qū)動(dòng)，從而選擇性地調(diào)節(jié)該可變幾何結(jié)構(gòu)機(jī)構(gòu)的位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中該動(dòng)力源是泵，該泵設(shè)置成經(jīng)由該控制閥向該裝置提供滑油流，以便調(diào)節(jié)該可變幾何結(jié)構(gòu)機(jī)構(gòu)的位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中該動(dòng)力源是氣源，該氣源設(shè)置成經(jīng)由該控制閥向該裝置提供壓力與大氣壓力不同的氣體，以便調(diào)節(jié)該可變幾何結(jié)構(gòu)機(jī)構(gòu)的位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，還包括壓力監(jiān)測(cè)器，該壓力監(jiān)測(cè)器設(shè)置成監(jiān)測(cè)在該動(dòng)力源與該裝置之間所傳送的流體的壓力，其中，該控制器設(shè)置成監(jiān)測(cè)與該閥的操作有關(guān)的該壓力并從而確定該閥的工作狀態(tài)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中該閥為電磁閥，該控制器是電子控制器，該電子控制器設(shè)置成選擇性地提供用于控制該閥的電壓。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中該控制器設(shè)置成控制該動(dòng)力源在多個(gè)預(yù)定位置之間選擇性地驅(qū)動(dòng)該可變幾何結(jié)構(gòu)機(jī)構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中該控制器設(shè)置成監(jiān)測(cè)從該空氣流發(fā)生器流過該裝置的空氣流，并檢測(cè)對(duì)應(yīng)于對(duì)該可變幾何結(jié)構(gòu)機(jī)構(gòu)的調(diào)節(jié)而產(chǎn)生的流動(dòng)變化。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括滑油源，該滑油源設(shè)置成向該裝置提供滑油流，從而潤(rùn)滑該裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中該動(dòng)力源設(shè)置成向該裝置的促動(dòng)器提供電力，以調(diào)節(jié)該可變幾何結(jié)構(gòu)機(jī)構(gòu)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括監(jiān)測(cè)裝置，該監(jiān)測(cè)裝置設(shè)置成檢測(cè)第二流動(dòng)裝置的輸出，該第二流動(dòng)裝置該與第一裝置連通，并設(shè)置成由流過該第一裝置的空氣流使其旋轉(zhuǎn)。
12.一種用于診斷測(cè)試第一旋轉(zhuǎn)流裝置的工作的方法，該第一旋轉(zhuǎn)流裝置具有可旋轉(zhuǎn)葉輪和可變幾何結(jié)構(gòu)機(jī)構(gòu)，該方法包括用電動(dòng)空氣流發(fā)生器以預(yù)定流速向該裝置的進(jìn)口提供空氣流，并從而使該裝置的可旋轉(zhuǎn)葉輪旋轉(zhuǎn)；選擇性地調(diào)節(jié)該裝置的可變幾何結(jié)構(gòu)機(jī)構(gòu)的位置；以及根據(jù)流過該裝置的空氣流來測(cè)定該裝置的工作狀態(tài)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述調(diào)節(jié)步驟包括提供與該旋轉(zhuǎn)流裝置的控制閥連通的流體，并從而調(diào)節(jié)該可變幾何結(jié)構(gòu)機(jī)構(gòu)的位置。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述調(diào)節(jié)步驟包括經(jīng)由該控制閥向該裝置提供壓力與大氣壓力不同的氣體，以調(diào)節(jié)該可變幾何結(jié)構(gòu)機(jī)構(gòu)的位置。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，還包括監(jiān)測(cè)在該動(dòng)力源和該裝置之間傳送的流體的壓力以及該閥的對(duì)應(yīng)操作，從而確定該閥的工作狀態(tài)。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述調(diào)節(jié)步驟包括選擇性地向該閥提供用于控制該閥的電壓。
17.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述調(diào)節(jié)步驟包括自動(dòng)控制在多個(gè)預(yù)定位置之間對(duì)該可變幾何結(jié)構(gòu)機(jī)構(gòu)的調(diào)節(jié)。
18.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述測(cè)定步驟包括監(jiān)測(cè)從該空氣流發(fā)生器流過該裝置的空氣流，并檢測(cè)對(duì)應(yīng)于對(duì)該可變幾何結(jié)構(gòu)機(jī)構(gòu)的調(diào)節(jié)而產(chǎn)生的流動(dòng)變化。
19.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，還包括向該裝置提供滑油流，并從而潤(rùn)滑該裝置。
20.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述測(cè)定步驟包括將該可變幾何結(jié)構(gòu)機(jī)構(gòu)連續(xù)地調(diào)節(jié)至多個(gè)預(yù)定位置。
21.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述測(cè)定步驟包括檢測(cè)流體的壓力和流量中的至少一個(gè)，并從而測(cè)定該可變幾何結(jié)構(gòu)機(jī)構(gòu)的相對(duì)位置。
22.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，還包括結(jié)合所述調(diào)節(jié)該可變幾何結(jié)構(gòu)機(jī)構(gòu)的步驟來調(diào)節(jié)流過該裝置的空氣流。
23.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，還包括提供該裝置，該裝置是渦輪和壓縮機(jī)中的至少一種，其中，所述測(cè)定步驟包括測(cè)定該裝置的可變幾何結(jié)構(gòu)機(jī)構(gòu)的工作狀態(tài)。
24.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述測(cè)定步驟包括檢測(cè)包括葉片卡住、葉片破裂和葉片缺失中的至少一種狀態(tài)。
25.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述測(cè)定步驟包括檢測(cè)該裝置的控制閥的故障。
26.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，還包括檢測(cè)第二流動(dòng)裝置的輸出，該第二流動(dòng)裝置與該第一裝置連通，并設(shè)置成由流過該第一裝置的空氣流使其旋轉(zhuǎn)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種診斷系統(tǒng)(10)和方法，用于測(cè)試旋轉(zhuǎn)流裝置(70)的工作，該旋轉(zhuǎn)流裝置例如渦輪增壓器的渦輪(80)或壓縮機(jī)(90)，有可變幾何結(jié)構(gòu)機(jī)構(gòu)，例如可調(diào)節(jié)葉片(88、98)。該系統(tǒng)包括流體流發(fā)生器(60)，該流體流發(fā)生器設(shè)置成提供流過裝置(70)的氣流；動(dòng)力源(30)，該動(dòng)力源設(shè)置成調(diào)節(jié)裝置(70)的可變?nèi)~片(88、98)或其它可變幾何結(jié)構(gòu)機(jī)構(gòu)的位置；以及控制器(40)，該控制器設(shè)置成選擇性地控制葉片(88、98)的位置調(diào)節(jié)?？刂破?40)和動(dòng)力源(30)能夠設(shè)置成將可變?nèi)~片驅(qū)動(dòng)至至少一個(gè)預(yù)定位置，從而能夠根據(jù)流過裝置的空氣流來判斷裝置的工作狀態(tài)。例如，系統(tǒng)能夠檢測(cè)閥(20)或其它調(diào)節(jié)裝置的工作，該閥或調(diào)節(jié)裝置控制葉片(88、98)的位置。而且，系統(tǒng)(10)可以監(jiān)測(cè)通過裝置(70)的氣流，以便檢測(cè)葉片(88、98)的結(jié)構(gòu)和可操作性。
文檔編號(hào)F01D17/16GK101044298SQ200580036158
公開日2007年9月26日 申請(qǐng)日期2005年8月18日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月20日
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