[发明专利]内燃机高海拔大气状态模拟试验系统

说明书

技术领域

本发明属于内燃机性能试验系统，尤其是一种内燃机高海拔大气状态模拟试验系统。

背景技术

内燃机因其热效率高，适应性好和功率宽广等优点，已广泛应用于汽车、军用车辆、农业机械、工程机械、园林机械、移动和固定电站等动力机械。随着我国中西部地区工农业的迅速发展，道路车辆，工程机械，农业机械，园林机械，移动和固定电站等动力机械在高海拔地区的使用数量在我国也在不断增多。众所周知，内燃机的动力性、经济性和环保性能随环境状况的不同而变化，其中大气压力对非增压内燃机的工作过程影响最为明显。已有文献表明内燃机在高原地区运行时，大气压力下降会造成进气充量减小，进而导致内燃机燃烧恶化，动力性和燃油经济性下降，碳烟排放增加。

随着内燃机设计技术和生产水平的提高以及人们环保意识的增强，各国针对内燃机的排放法规也呈现不断加严的趋势，特别是新增了柴油机高海拔地区排放污染物的相关法规。如美国环保署(EPA)在非道路柴油机第Ⅳ阶段排放法规中提出了NET(Not-to-exceed standards)标准，其要求非道路柴油机在5500英尺(1676米)及以下地区运行时，柴油机污染物排放值必须不高出标准基准环境状况下限值的125％，以达到在不同地区的使用过程中都能有效地保护环境。可以预测在将来已制定高原排放法规的国家会制定更为严格的排放标准。而未制定高原排放的国家，如我国也必然会针对内燃机的高原排放问题提出相应的排放法规。为打破我国内燃机油机出口美国等高端市场的技术壁垒，针对小型内燃机进行相关的高原地区排放研究以成为当务之急。

为了进行内燃机高原地区的性能及排放研究，可采用以下三种方法。一、实地试验，常采用可移动式内燃机试验台架，在高原现场进行相关试验，但是不同海拔高度进行多参数试验不仅困难较大、难以实现，而且试验周期很长。二、“全气候实验室”内进行台架试验，“全气候实验室”可根据试验要求，将实验室内的压力、温度以及湿度调整到规定值，但所需要的试验设备投资巨大，实验装置搭建周期很长，试验费用价格昂贵。目前将大气温度和湿度控制在标准大气状态的试验室已有建造并投入使用。三、采用现有的进排气高海拔大气模拟试验装置，该装置虽然可在平原地区模拟出内燃机在高海拔地区的工作环境，但是现有的装置存在以下问题，1)体积庞大，往往需要一个房间来容纳整个试验装置；2)可移动性差，现有的模拟装置通常采用硬链接，各个子装置的位置通常均已固定；3)无法自动调节，由于自动化水平不足，现有装置在进行试验时往往需要多人配合手动调节进排气压力，直到进排气稳压装置内的压力达到目标值。

针对以上方法或装置的不足，设计出一款占地面积小，可移动性好，自动化控制水平高，搭建周期短，成本低廉的内燃机高海拔大气模拟试验系统十分必要，本发明是基于此问题提出了解决方案。

发明内容

本发明针对现有高原特性试验装置投资巨大，测试费用昂贵，无法实现自动调节，可移动性差，占地面积大等缺点，提供了一种内燃机高海拔大气状态模拟试验系统，该系统在平原地区就可模拟出高海拔地区大气压力状态，为内燃机高原适应性研究，高原排放研究，高原工作过程研究等提供了极大的便利。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的：

一种内燃机高海拔大气状态模拟试验系统，包括进气模拟装置、排气模拟装置和测控装置；所述进气模拟装置包括进气节流装置、进气稳压装置及进气压力传感器，所述进气节流装置和进气压力传感器均安装在进气稳压装置上，所述进气稳压装置的出口通过内燃机进气软管与内燃机进气口连接；所述排气模拟装置包括排气节流装置、排气稳压装置、排气压力传感器和抽风机，所述排气稳压装置的入口通过内燃机排气软管与内燃机的排气口连接，所述排气节流装置和排气压力传感器均安装在排气稳压装置上，所述抽风机通过抽风机进气软管与所述排气节流装置连接；所述测控装置包括显示设备、工业控制计算机和输入设备，所述显示设备与输入设备均与工业控制计算机电连接，所述进气节流装置、进气压力传感器、排气节流装置和排气压力传感器均与所述工业控制计算机电连接。

进一步地，所述内燃机进气软管为弹性软管，所述内燃机排气软管为耐高温软管，所述抽风机进气软管为耐高温软管。

进一步地，所述排气稳压装置采用鼓风机冷却，所述排气压力传感器采用耐高温压力传感器。

进一步地，所述内燃机还与测功机连接。

进一步地，所述进气稳压装置和排气稳压装置的容积不小于内燃机排量的200倍。