專利名稱：用于發(fā)動(dòng)機(jī)臺架試驗(yàn)的排氣壓力調(diào)節(jié)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于發(fā)動(dòng)機(jī)臺架 試驗(yàn)的排氣壓力調(diào)節(jié)裝置。
背景技術(shù)：
排氣壓力是影響發(fā)動(dòng)機(jī)性能指標(biāo)的重要因素。在發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)中，對排氣壓
力的監(jiān)測和控制有著嚴(yán)格的要求，必須滿足國標(biāo)GB/T 18297-2001。排氣背壓對 發(fā)動(dòng)機(jī)性能影響較大，排氣背壓增大可使功率下降3%~5%，甚至超過8%。汽 車排氣消聲器技術(shù)條件(QCT631)中對排氣背壓也有著嚴(yán)格的規(guī)定，所以在發(fā) 動(dòng)機(jī)臺架試驗(yàn)中必須對排氣壓力進(jìn)行正確的控制和監(jiān)測。這對^r測結(jié)果的準(zhǔn)確 性起著關(guān)鍵的作用。
隨著汽車法規(guī)嚴(yán)格限制及能源問題日益嚴(yán)峻，相關(guān)法規(guī)對發(fā)動(dòng)機(jī)的升功率 和排放指標(biāo)提出更高的要求，因此對發(fā)動(dòng)機(jī)臺架試驗(yàn)中各項(xiàng)環(huán)境保障條件要求 越來越詳盡。目前，國內(nèi)外發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)室對發(fā)動(dòng)機(jī)排氣壓力的控制主要采用以 下兩種方法 一、增大排氣管道直徑；二、在排氣管道中安裝離心風(fēng)機(jī)，通過 控制離心風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速達(dá)到調(diào)節(jié)壓力和流量的目的。
但這兩種方法均存在各種缺陷，采用第一種方法來增大管道直徑，這不僅 會(huì)占用更大的空間，使噪聲泄漏，而且不能對排氣壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)；對于第二種 方式，由于離心風(fēng)機(jī)的工作環(huán)境惡劣，故障率高，大大影響了其使用壽命，因此其對排氣壓力調(diào)節(jié)范圍較小，而且不能精確控制。
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種用于發(fā)動(dòng)機(jī)臺架試驗(yàn)的排氣壓 力調(diào)節(jié)裝置，能對排氣壓力進(jìn)行較大范圍的調(diào)節(jié)。
為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是 提供一種用于發(fā)動(dòng)機(jī)臺架試驗(yàn)的排氣壓力調(diào)節(jié)裝置，它包括風(fēng)機(jī)、帶有進(jìn) 氣口的排氣主管、帶有噴嘴的引風(fēng)支管，所述進(jìn)氣口與發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管相連接， 所述引風(fēng)支管的噴嘴伸入所述的排氣主管內(nèi)部，所述的風(fēng)機(jī)設(shè)置在該引風(fēng)支管 內(nèi)。
采用這樣的結(jié)構(gòu)以后，發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管排出的氣體進(jìn)入排氣主管內(nèi)部后，與 引風(fēng)支管噴出的高速、高壓的工作氣流混合并進(jìn)行能量交換，從而實(shí)現(xiàn)對排氣 壓力的調(diào)節(jié)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，采用了引射技術(shù)，改善了風(fēng)機(jī)工作環(huán)境，不僅 能顯著提高風(fēng)機(jī)的壽命和系統(tǒng)穩(wěn)定性，還能實(shí)現(xiàn)對排氣壓力進(jìn)行較大范圍的調(diào) 節(jié)。另外，本實(shí)用新型還具有運(yùn)行可靠性高，故障率低，適應(yīng)不同排量、不同 型號的汽油、柴油發(fā)動(dòng)機(jī)等優(yōu)點(diǎn)。


圖l是本實(shí)用新型提供的一較佳實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖2是圖1中排氣主管的結(jié)構(gòu)示意圖3是圖1中引風(fēng)支管的結(jié)構(gòu)示意圖4是本實(shí)用新型的一較佳實(shí)施例的邏輯控制框圖。
具體實(shí)施方式

為了使本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處 所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。
如圖1至4所示的較佳實(shí)施例，它包括風(fēng)機(jī)1、帶有進(jìn)氣口 4的排氣主管8 和帶有噴嘴3的引風(fēng)支管9，所述進(jìn)氣口 4與發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管相連接，所述引風(fēng)支 管9的噴嘴3伸入所述的排氣主管8內(nèi)部，所述的風(fēng)機(jī)1設(shè)置在該引風(fēng)支管9 內(nèi)。具體的，如圖1所示，所述的進(jìn)氣口 4設(shè)置在排氣主管8的一側(cè)，引風(fēng)支 管9從下至上的方式插入排氣主管8的內(nèi)部。
這樣，發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管排出的氣體(參考圖1中點(diǎn)劃線所示)進(jìn)入排氣主管 8內(nèi)部后，與引風(fēng)支管9噴出的高速、高壓的工作氣流(參考圖1中波浪線所示) 混合并進(jìn)行能量交換，從而實(shí)現(xiàn)對排氣壓力的調(diào)節(jié)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，采用了 引射技術(shù)，改善了風(fēng)機(jī)1工作環(huán)境，不僅能顯著提高風(fēng)機(jī)1的壽命和系統(tǒng)穩(wěn)定 性，還能實(shí)現(xiàn)對排氣壓力進(jìn)行較大范圍的調(diào)節(jié)。此外，還能使得對風(fēng)機(jī)1的維 修保養(yǎng)變得更為方便。
作為前述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，如圖3所示，所述的引風(fēng)支管9的中部 為一段擾性風(fēng)管2，所述的噴嘴3與風(fēng)機(jī)1分別設(shè)置在該擾性風(fēng)管2的兩側(cè)。這 樣，就可以顯著降低風(fēng)機(jī)1工作時(shí)對排氣主管8與引風(fēng)支管9造成的振動(dòng)。
為了使得排氣更加容易的排出，作為前述技術(shù)方案的進(jìn)一步優(yōu)選，所述排 氣主管8的出氣端的直徑沿著排氣方向逐漸增大，呈喇叭形。具體的，參考圖1 和圖2，從下至上，排氣主管8的內(nèi)部空間分別為接受室5、混合室6及擴(kuò)散室 7，接受室5是用來接受和儲存發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管排出氣體的腔體，所述的排氣主管8的進(jìn)氣口 4與引風(fēng)支管9的噴嘴3均與此接受室5相通；混合室6，則是發(fā)動(dòng) 機(jī)的排氣與引風(fēng)支管9噴出的引射空氣進(jìn)行動(dòng)量和能量交換的場所；擴(kuò)散室7 即為前述呈喇叭形的部位，其可以降低混合室6內(nèi)出口氣體壓力，使前端氣流 順暢，容易排出。
為了實(shí)現(xiàn)對排氣壓力的精確調(diào)節(jié)，作為一種優(yōu)選實(shí)施例，所述的風(fēng)機(jī)l為 可變頻控制的軸流風(fēng)機(jī)l。具體的，是在引風(fēng)支管9末端安裝一個(gè)軸流風(fēng)機(jī)1， 且軸流風(fēng)機(jī)1使用變頻控制技術(shù)，在所述的排氣主管8進(jìn)氣口 4及接受室5之 間還設(shè)有可用于控制軸流風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的壓力傳感器，該壓力傳感器與所述的軸流 風(fēng)機(jī)1電連接。這樣，軸流風(fēng)機(jī)1可以吸入外界空氣，并通過引風(fēng)支管9上的 噴嘴3噴出高壓、高速空氣流，這些高速空氣與接受室5中發(fā)動(dòng)機(jī)排出的低速 排氣混合，在混合室6通過動(dòng)量和能量交換，使接受室5內(nèi)排氣壓力降低，從 而保證發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管口的壓力在需要范圍內(nèi)。壓力傳感器與變頻技術(shù)的結(jié)合， 可以使得軸流風(fēng)機(jī)1噴射的空氣流與排氣管排出的氣體壓力相適應(yīng)，從而精確 的對排氣壓力進(jìn)^"調(diào)節(jié)。
本實(shí)施例遵從以下基本定律
1) 質(zhì)量守恒定律，WMC=MP+MH 式中
Mp為工作流體的質(zhì)量流量 Mh為引射流體的質(zhì)量流量 Me為混合流體的質(zhì)量流量
2) 動(dòng)量定理，假設(shè)在引射器中流動(dòng)是均勻的，那么對于任意形狀的混合 室6的動(dòng)量定理可寫成McWc=MpWp+MhWh
式中
Wp為混合室6入口截面上工作流體的速度 Wh為混合室6入口截面上引射流體的速度 Wc為混合室6出口截面上混合流體的速度
3)能量守恒定律，在引射器之前工作和引射流體的動(dòng)能之和與在引射器 之后混合流體的動(dòng)能損失通常忽略不計(jì)。 ip +uih =(l + u)ic
式中
ip為在引射器前工作流體的焓 ih為在引射器前引射流體的焓 i c為在引射器之后混合流體的焓 u=Mh/Mp稱引射系數(shù)，即引射流體的質(zhì)量流量與工作流體的質(zhì)量流量之比。
所述噴嘴3的橫截面積與發(fā)動(dòng)機(jī)的最大排氣量和引射系數(shù)u有關(guān)，其特性、 結(jié)構(gòu)參數(shù)都是采用 一元流布支i殳下的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算
其中A^-尸c-i^; AP^^/V-4; /H = /3-速度系數(shù)值為仍=0.95, % =0.975，『0.9， ％ =0.925
對于工作流體和引射流體為同種流體且同種狀態(tài)下的引射器，流體的比熱
容相等 vp=vh=vc, 這才羊，上式可以筒化成如下^^式J = ^L[1.75 + 0.7^"*w2 —1.07*^*(l + w)2]
其中/3為在混合室出口處混合流體的截面積；/w為在混合室入口處混合 流體的截面積；/^為在混合室入口處引射流體的截面積。
工作時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管輸出的排氣經(jīng)由進(jìn)氣口 4進(jìn)入接受室5內(nèi)，軸流風(fēng) 機(jī)1則將外界空氣鼓入引風(fēng)支管9的管道，引風(fēng)支管9內(nèi)氣體帶有一定的壓力， 經(jīng)噴嘴3噴出后，即為高速、高壓工作流體；在接受室5與噴嘴3交接處，高 速、高壓的工作流體能產(chǎn)生射流紊動(dòng)擴(kuò)散作用，巻吸接受室5中的引射流體， 即發(fā)動(dòng)機(jī)排氣，從而，工作流體與引射流體在混合室6內(nèi)進(jìn)行動(dòng)量和能量交換， 在流動(dòng)過程中速度漸漸均衡，這期間常常伴隨壓力的升高；混合氣體從混合室6 出來進(jìn)入擴(kuò)散室7后，壓力將因流動(dòng)速度變緩而繼續(xù)升高，在擴(kuò)散室7出口處，混 合氣體的壓力高于進(jìn)入接受室5時(shí)引射流體的壓力。
本實(shí)施例中風(fēng)機(jī)1的變頻控制工作原理如下如圖4所示，在排氣管入口 4與接受室5之間安裝的壓力傳感器，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管口外部空間氣 體的實(shí)際壓力P;當(dāng)壓力P大于預(yù)設(shè)的目標(biāo)壓力值時(shí)，即可由計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)輸 出相應(yīng)的控制量，通過PID閉環(huán)，增加變頻風(fēng)機(jī)1的轉(zhuǎn)速，從而增加風(fēng)機(jī)1的 鼓風(fēng)量，噴嘴3噴出的氣體流速增加，提高工作流體的動(dòng)量和能量，產(chǎn)生更大 的巻吸力，使接受室5處的壓力降低；當(dāng)壓力P小于目標(biāo)值時(shí)，由計(jì)算機(jī)控制 系統(tǒng)輸出相應(yīng)的控制量，通過PID閉環(huán)，P爭低變頻風(fēng)機(jī)1的轉(zhuǎn)速，從而降低風(fēng) 機(jī)1的鼓風(fēng)量，噴嘴3噴出的氣體流速減小，工作流體的動(dòng)量和能量降低，產(chǎn) 生較小的巻吸力，使接受室5處的壓力增加，最終達(dá)到目標(biāo)值。
以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型， 凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)
權(quán)利要求1、一種用于發(fā)動(dòng)機(jī)臺架試驗(yàn)的排氣壓力調(diào)節(jié)裝置，它包括風(fēng)機(jī)和帶有進(jìn)氣口的排氣主管，所述進(jìn)氣口與發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管相連接，其特征在于該排氣壓力調(diào)節(jié)裝置還包括一帶有噴嘴的引風(fēng)支管，該引風(fēng)支管的噴嘴伸入所述的排氣主管內(nèi)部，所述的風(fēng)機(jī)設(shè)置在該引風(fēng)支管內(nèi)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的排氣壓力調(diào)節(jié)裝置，其特征在于所述的引風(fēng) 支管的中部為 一段擾性風(fēng)管，所述的噴嘴與風(fēng)機(jī)分別設(shè)置在該擾性風(fēng)管的兩側(cè)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的排氣壓力調(diào)節(jié)裝置，其特征在于所述排氣主 管的出氣端的直徑沿著排氣方向逐漸增大。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的排氣壓力調(diào)節(jié)裝置，其特征在于 所述的風(fēng)機(jī)為可變頻控制的軸流風(fēng)機(jī)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的排氣壓力調(diào)節(jié)裝置，其特征在于所述的排氣 主管內(nèi)還設(shè)有用于控制軸流風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的壓力傳感器。
專利摘要本實(shí)用新型屬于發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。提供一種用于發(fā)動(dòng)機(jī)臺架試驗(yàn)的排氣壓力調(diào)節(jié)裝置，它包括風(fēng)機(jī)、帶有進(jìn)氣口的排氣主管和帶有噴嘴的引風(fēng)支管，所述進(jìn)氣口與發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管相連接，所述引風(fēng)支管的噴嘴伸入所述的排氣主管內(nèi)部，所述的風(fēng)機(jī)設(shè)置在該引風(fēng)支管內(nèi)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，采用了引射技術(shù)，改善了風(fēng)機(jī)工作環(huán)境，不僅能顯著提高風(fēng)機(jī)的壽命和系統(tǒng)穩(wěn)定性，還能實(shí)現(xiàn)對排氣壓力進(jìn)行較大范圍的調(diào)節(jié)。另外，本實(shí)用新型還具有運(yùn)行可靠性高，故障率低，適應(yīng)不同排量、不同型號的汽油、柴油發(fā)動(dòng)機(jī)等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號G01M15/00GK201233318SQ20082009426
公開日2009年5月6日 申請日期2008年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月30日
發(fā)明者王江波 申請人:比亞迪股份有限公司