[发明专利]涡轮增压器加速性能评价测试方法及试验装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种加速性能评价测试方法及试验装置，尤其涉及一种涡轮增压器加速性能评价测试方法及试验装置。

背景技术

涡轮增压是当今世界活塞式内燃机技术发展的主要方向之一，是发动机强化的最主要途径。发动机采用涡轮增压技术可以大幅度提高输出功率、提高体积与重量功率密度，改善经济性、节约能源，改善排气污染、减轻噪声，补偿高原环境的功率损失。在不改变发动机基本结构的情况下，涡轮增压发动机与自然吸气发动机比较，可以提高功率30％～100％，降低油耗5％～10％，减少排放污染10％以上，而成本只增加8％～10％，重量增加3％～5％。

但是，相对于非增压的自然进气发动机而言，涡轮增压发动机存在加速滞后的现象。在实际应用中表现为加速起动性能较差，因而导致发动机在加速时供气不足，燃烧不完全，烟度差，排放超标等问题。同时，随着环境保护法规的日益严格，对车辆、工程机械、船舶等移动式、发电等固定式发动机的排放要求越来越高，这对涡轮增压器的加速性能提出了越来越高的要求。目前，涡轮增压器已经成为柴油机的标准部件、即将成为汽油机的标准部件，但是至今没有专门评价涡轮增压器加速性能的方法与试验检测装置，国家有关部门不能制定相应的加速性能评判标准与技术要求，增压器生产厂家更没有进行这一试验检测。这样，一方面增加了发动机选用配套增压器的难度，延缓了涡轮增压技术的普遍应用；另一方面，没有技术法规的引导与强制作用，企业缺乏改进提高增压器加速性能的积极性，在一定程度上保护了落后，阻碍了涡轮增压技术的进步。

为了改善增压发动机的加速性，人们从优化增压器与发动机匹配、提高增压器性能两个方面进行了很多研究，提出了许多有效的措施，如在增压器与发动机匹配方面，尽量将发动机与增压器的匹配点选择在最大扭矩点，以保证增压发动机最大扭矩点工况性能，这样可以采用较小的涡轮增压器从而减小涡轮转子的转动惯量，减轻加速滞后，但要适当牺牲额定点性能，同时要防止发动机高速高负荷时增压器超速。在涡轮增压器的设计方面，主要发展了可变喷嘴环涡轮、可变涡轮截面技术；滚动轴承增压器技术；应用轻质钛铝合金涡轮转子、陶瓷涡轮转子、树脂压气机叶轮等轻量化技术等。这些方法均能有效的改善与提高增压发动机、涡轮增压器的加速性能，但是，至今缺乏理论上成熟、实践中便于应用的、涡轮增压器的加速性能分析评价方法与试验装置。

在航空发动机领域，燃气轮机转子从某一转速到另一转速所需时间t_ac由下式计算：