內燃機氣道試驗臺簡介

1、天津大學內燃機氣道試驗臺天津大學內燃機氣道試驗臺簡介簡介天津內燃機燃燒學國家重點實驗室2009年4月 內燃機缸內氣體流動是影響內燃機燃燒性能的決定性因素，直接決定其動力、經濟及排放特性。缸內空氣運動重要性螺旋進氣道直噴柴油機燃燒系統(tǒng)的關鍵部件 對直噴柴油機的功率輸出，燃油經濟性，排煙以及排放等都有巨大影響，因為它影響著空氣和燃油的混合過程和燃燒過程。內燃機缸內空氣運動的主要形式直噴柴油機缸內空氣運動 渦流，立軸渦流，主要運動 擠流 湍流汽油機缸內空氣運動 滾流，橫軸渦流； 渦流 渦流擠壓流：活塞接近上止點時，空氣被擠入活塞頭部的燃燒室內湍流：壁面生成旋渦拉伸火焰 用葉片風速儀的方法測量渦流或滾

2、流（FEV）a) 渦流測量b) 滾流測量研究方法、技術缸內流動過程的微觀研究湍流速度場的變化過程熱線風速儀CTA，單點測量，速度、湍流強度激光多普勒測速儀LDA, LDV；單點測量，速度、湍流強度激光粒子圖像法，PIV，PTV；多點測量，二維速度場，流譜圖多位數值模擬技術CFD；二維速度場，流譜圖，湍動能分布圖缸內流動宏觀測量穩(wěn)流試驗技術，即氣道試驗臺葉片風速儀測量法渦流動量計法宏觀流動的評價方法Ricardo評價法，英國FEV評價法，德國AVL評價法，奧地利SwRI 評價法，美國西南研究院動量計微觀研究與宏觀檢測的對比 微觀研究優(yōu)點 信息詳盡 闡明機理透徹 適于研究用 缺點 儀器昂貴 工作量

3、大 操作復雜 只適于研究用 宏觀（穩(wěn)流氣道試驗臺）檢測優(yōu)點 原理簡單，結果可靠 廣泛用于直接指導生產 研究單位和企業(yè)都適用 迅速給出結果，我們的專利技術已可做到1分鐘檢測一個氣道 缺點 給出信息不夠詳盡，例如無湍流方面的信息氣道穩(wěn)流試驗必要性用穩(wěn)態(tài)流動試驗法檢測、試驗內燃機的進、排氣道的流量系數、渦流比、等流動特性參數是國內外廣泛采用并行之有效的方法； 不同燃燒室及燃油系統(tǒng)對渦流比有不同的匹配要求，渦流比過高過低都將使燃燒惡化、排放變差。 穩(wěn)流氣道試驗臺原理簡單，結果可靠，能迅速給出結果，廣泛用于直接指導生產。國外著名發(fā)動機咨詢公司如英國Ricardo、奧地利AVL、德國FEV及美國SwRI等

4、都有自己的方法，以進行氣道性能的評價。 氣道穩(wěn)流試驗優(yōu)越性控制質量 質量部檢測配件廠來的氣缸蓋質量（缸蓋廠） 主機廠批量檢測，穩(wěn)定性 氣缸蓋氣道流動性能的在線檢測開發(fā)新產品 新機型研發(fā) 新燃燒系統(tǒng)控制工藝 例如鑄造、機加工過程造成的傾斜、偏心誤差氣道穩(wěn)流試驗臺的應用氣道穩(wěn)流試驗臺布置圖天津大學研制氣道試驗臺功能評價內燃機進氣道渦流比、滾流比、流量系數；評價排氣道的流量系數；檢測進、排氣管的流量特性;空氣濾清器的流量特性。 適用范圍： 柴油機、汽油機、摩托車發(fā)動機變壓差方法的提出變壓差方法的提出內燃機運行時氣道內氣體為充分發(fā)展內燃機運行時氣道內氣體為充分發(fā)展的湍流流動，其無量綱量是不變的；的湍流

5、流動，其無量綱量是不變的；確立充分發(fā)展的湍流流動的實驗條確立充分發(fā)展的湍流流動的實驗條件；件；免去對其壓力差的調控免去對其壓力差的調控定壓差（定壓差（3500 Pa）與變壓差試驗結果的比較）與變壓差試驗結果的比較變壓差方法的提出變壓差方法的提出1. 機械方面機械方面：滾道機構，氣動滑道機構，自動控制氣門升程；2. 電氣方面電氣方面：3. 軟件方面軟件方面：自動處理實驗數據,多種評價方法的結果， 數據庫；4. 變壓差技術變壓差技術：可在1.3分鐘完成一個氣道的檢測。實現(xiàn)自動化實現(xiàn)自動化穩(wěn)流試驗中把空氣當作不可壓縮流體來處理， 只是一種近似；按可壓縮流體處理，可得到精確的結果；變壓差方法+可壓縮流

6、體計算將使數據更加精確，使變壓差方法更趨完美?？蓧嚎s流可壓縮流國內外同類技術比較 國外同類產品 只給出一種結果，不能橫向對比； 假設條件不符合實際工程應用價值降低； 定壓差技術，效率低，15分鐘；1. 價格昂貴：25-40萬歐元。本成果產品 給出SKLE結果及國際上4種評價結果； SKLE方法，精確預測，工程應用價值高； 變壓差技術，檢測效率高，1.3分鐘；1. 價格經濟：40萬元RMB。 試驗臺精度量程精度壓差25-100hPa0.3%FS流量計20-1500 m3/h+/-1.5%V 扭矩0.2Nm +/- 1%FS氣門升程30 mm0.05mm渦流比重復性：渦流比重復性：+/- 0.06

7、流量系數重復精度：流量系數重復精度： +/- 0.005主要創(chuàng)新點首次提出SKLE方法；首次提出可變壓差理論及試驗技術； 提高效率十倍以上；開發(fā)出具有自主知識產權的、國內唯一完 整的全自動穩(wěn)流氣道試驗臺和在線檢測系 列產品； 在核心發(fā)動機制造企業(yè)得到廣泛應用。濰柴在線檢測濰柴在線檢測應用情況應用情況天津一汽天津一汽應用情況玉柴技術中心玉柴技術中心應用情況志成缸蓋廠志成缸蓋廠應用情況重慶宗申重慶宗申應用情況重慶隆鑫重慶隆鑫應用情況玉柴二發(fā)廠玉柴二發(fā)廠應用情況 經過十多年的基礎研究和技術發(fā)展，目前變壓差全自動氣道試驗臺已有4種型號，并成功應用于國內各大汽車公司、發(fā)動機骨干制造企業(yè)、著名內燃機研究所

8、和高校等，完成項目43項。 另外為廣西玉柴機器股份有限公司、上海大眾汽車有限公司、奇瑞汽車有限公司，保定長城汽車有限公司等開發(fā)/評價多個氣道。 序號型 號使 用 單 位序號型 號使 用 單 位1TUST-I廣西玉柴機器股份有限公司技術中心17TUST102廣西玉柴機器股份有限公司第二發(fā)動機廠2TUST-天津大學內燃機燃燒學國家重點實驗室18TUST102天津內燃機研究所3TUST-II廣西玉柴機器股份有限公司技術中心19TUST103上海柴油機股份有限公司4TUST-中國人民解放軍軍事交通學院20TUST103中國重汽集團濟南技術中心有限公司5TUST-I山東大學21TUST103濰柴動力股份

9、有限公司技術中心6TUST-廣西玉柴機器股份有限公司質量部22TUST103洛陽北方易初摩托車有限公司7TUST-I河南科技大學23TUST103綿陽新晨動力有限公司8TUST-重慶宗申集團技術研究開發(fā)中心24TUST103上海比亞迪汽車股份有限公司9TUST-廣西玉柴機器股份有限公司技術中心25TUST104廣西玉柴機器股份公司第二發(fā)動機廠輕微車間10TUST-重慶隆鑫集團技術研究開發(fā)中心26TUST104廣西玉柴機器股份公司第一發(fā)動機廠重機車間11TUST-廣西玉柴機器股份有限公司質量部27TUST103長城汽車股份有限公司汽車工程研究院12TUST102濰坊柴油機廠中速機廠28TUST1

10、03重慶隆鑫集團技術研究開發(fā)中心13TUST-廣西玉柴機器股份有限公司裝備廠29TUST103重慶建設集團技術中心14TUST102河南缸蓋廠30TUST103中國船舶工業(yè)總公司第七一一研究所15TUST102重慶志成機械廠31TUST103廣西玉柴機器股份有限公司裝備廠（大缸徑用）16TUST101天津一汽夏利轎車股份有限公司產品開發(fā)中心32TUST103廣西玉柴機器股份有限公司技術中心33TUST103南昌大學34TUST103北京理工大學35TUST103江淮汽車股份有限公司36TUST103廣西柳機動力有限公司37TUST103上海通用汽車有限公司38TUST103廣西玉柴機器股份有限

11、公司裝備廠39TUST103廣西玉柴機器股份有限公司質量部40TUST103廣西玉柴機器股份有限公司第二發(fā)動機廠41TUST103洛陽拖拉機股份有限公司42TUST103天長缸蓋廠43TUST103華晨汽車股份有限公司鑒定與評價我國知名內燃機專家當時的西安交大校長蔣德明教授評價說： 在國際上首次提出在穩(wěn)流試驗臺上評價滾流強度的方法和計算公式（即SKLE方法）是獨創(chuàng)性的。鑒定與評價（續(xù)一）國際知名內燃機專家，英國Brunel大學學科教授Hua Zhao博士評價說：SKLE試驗臺是當今世界上最先進最實用的內燃機氣道穩(wěn)流試驗臺之一，看到如此先進的一套系統(tǒng)在中國汽車工業(yè)界被開發(fā)出來并被廣泛應用，備受鼓舞，須知這一領域一直被外國公司統(tǒng)治著。鑒定與評價（續(xù)二）先后通過了教