一种气体机回火模拟实验装置及使用方法

技术领域

本发明涉及动力机械试验技术领域，具体涉及一种气体机回火模拟实验装置及使用方法。

背景技术

回火，即预混合可燃气体在进入发动机的燃烧室之前，就在进气管道内发生非预期的爆燃，是目前单点喷射天然气发动机较为常见的一种故障现象。当回火故障发生时，会在进气管内产生瞬时的压力冲击，并对管路内的传感器、执行器等零部件造成损伤。目前市面上类似的冲击模拟发生装置均为通过点燃丙烷等易燃易爆气体通过在简单试验燃爆管内来制造瞬时压力冲击，压力峰值不可控，试验数据不精确。

以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。

发明内容

本发明针对上述技术问题提供一种模拟更准确、使用效果好的压力补偿式发动机节气门回火模拟发生装置及方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种气体机回火模拟实验装置，包括回火模拟燃烧管，所述回火模拟燃烧管的中下部垂直连通有补偿伸缩气缸；所述回火模拟燃烧管的上部连接有电子节气门样件，其内部分布有点火器、第一气压传感器；所述回火模拟燃烧管的左端连接恒压混合气供应组件；所述补偿伸缩气缸内分布有往复柱塞、滑块、连杆和可调驱动转盘曲柄组件。进一步的，所述可调驱动转盘曲柄组件包括驱动转盘、转盘驱动轴和可调曲柄组件，驱动转盘的顶端右侧和底端右侧上各对应设有接近传感器组件；所述可调曲柄组件包括左调节曲柄台和右调节曲柄台；所述左调节曲柄台和右调节曲柄台分别对应结合在所述连杆的下端右侧和所述驱动转盘的顶端左侧；所述左调节曲柄台和右调节曲柄台上分别开设有活动槽，所述活动槽内分别可活动分布有调节滑块，然后分别通过上下两根压紧螺栓进行可调节夹紧；两个所述调节滑块之间通过连接块连接，调节滑块与连接块可转动连接；所述左调节曲柄台和所述右调节曲柄台上还各对应分布有刻度，便于精准调节所述调节滑块的位置，所述压紧螺栓上各套有防松弹簧。

进一步的，所述可调驱动转盘曲柄组件还包括弹性稳定滑动板，所述弹性稳定滑动板包括基板和平衡板，所述基板上设有若干导程柱槽，所述导程柱槽内分布有弹簧；所述平衡板上对应设有若干平衡导程柱，所述平衡导程柱插入所述导程柱槽分布；所述连杆的下端左侧开设有凹槽，凹槽内对应设有滚动轮组件；所述平衡板的右侧则对所述滚动轮组件挤压。

进一步的，所述回火模拟燃烧管的右端还连接有安全排气阀。

进一步的，所述电子节气门样件在使用时，开度为3～5度。

进一步的，所述恒压混合气供应组件包括电子驱动混合缸，所述电子驱动混合缸内分布有第二气压传感器、电子驱动活塞，还设有安全阀门；所述电子驱动混合缸的排气口通过连通管与所述回火模拟燃烧管的左端连接，所述连通管上设有电控阀门及单向气阀；还包括可燃气电子加注缸和空气电子加注缸，所述可燃气电子加注缸和所述空气电子加注缸的进气口和出气口上都各分别设有电控阀门及单向气阀，其出气口分别连通在所述电子驱动混合缸的右端。

使用如上所述的一种气体机回火模拟实验装置进行的测试方法，包括如下步骤：

(1)根据发动机机型和需要确定所述回火模拟燃烧管燃烧后所需要的冲击测试气压峰值M，调整可调曲柄组件至最佳距离；

(2)根据所需比例使用所述可燃气电子加注缸和所述空气电子加注缸对所述电子驱动混合缸加气，直至所述电子驱动混合缸内的气压到达设定值A；

(3)所述驱动转盘的顶端转动至最低点，且停在所述接近传感器处，所述往复柱塞下拉；

(4)所述连通管上的电控阀门打开，所述电子驱动混合缸对所述回火模拟燃烧管通入混合气，此时所述电子驱动混合缸的电机驱动其活塞推进，以维持所述电子驱动混合缸和所述回火模拟燃烧管以及所述往复柱塞的上部气压值稳定至A；

(5)所述连通管上的电控阀门关闭，然后点火器点火，混合气在回火模拟燃烧管内燃烧；同时所述驱动转盘转动，往复柱塞持续稳压上推至顶，废气冲击所述电子节气门样件，待废气自其开口完全排出，完成一次测试循环；

(6)最后完成所需测试循环次数后，对所述电子节气门样件的相关部件形变量进行测定，而获知所需数据。

进一步的，所述调整可调曲柄组件至最佳距离的确定，是在进行测试实验前需要将所述调节滑块由驱动转盘的圆心向外的方向进行调整调整测试选择，以进行点火燃烧测试后所述回火模拟燃烧管内产生的最高值是否稳定于冲击测试气压峰值M而选定获得。

本发明与现有技术相比的有益效果：

(1)本发明的第二气压传感器的气压设定值相比传统装置使用的混合气气压值更低，因为电子节气门样件在测试过程都是有3～5％的开度的，这样可以减少混合燃烧气体的流失，同时能够提高点火前回火模拟燃烧管内气压值的相对稳定，提高燃烧能量的可控性和可重复性。

(2)通过增设补偿伸缩气缸，降低混合气气压而增大混合气进入体积，同时，往复柱塞是可以活动的，目的是用于提高测试体系的气压动态稳定，以提高重复试验气压的可控性，确保测试精准度，混合气燃烧后，通过进一步压缩维持/提高到且获得所需最大压力值，提高测试值准确度。

(3)混合气燃烧释放热量而产生的气压实质与空燃比影响很大，传统装置的重复试验每次获得的最高燃烧气压参差不齐，无法对气压进行有效控制，更无法实现测试的精准度，本发明通过设有可燃气电子加注缸和所述空气电子加注缸，实现可控比例混合，然后设有的电子驱动混合缸，能够确保混合气气压的相对稳定，提高重复性试验效果，实现精准可控。

(4)本发明设有的调整可调曲柄组件能够实现伸缩缸行程的可调可变，采用的活动槽、调节滑块、压紧螺栓及防松弹簧等设计，在实现上述功能时能够实现转动过程的牢固以及调整的便捷性，确保运行的稳定性，经过长期的运行试验，还未发现一起在运行过程出现伸缩缸行程中途自行改变的情况，可靠性好。而设有的弹性稳定滑动板确保整体运行的稳定性，调整运行精准可靠、使用效果好。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2是本发明的可调驱动转盘曲柄组件的侧向结构示意图。

具体实施方式

一种气体机回火模拟实验装置，包括回火模拟燃烧管16，所述回火模拟燃烧管16的中下部垂直连通有补偿伸缩气缸20；所述回火模拟燃烧管16的上部连接有电子节气门样件12，其内部分布有点火器26、第一气压传感器14和温度传感器13；所述回火模拟燃烧管16的左端连接恒压混合气供应组件。所述回火模拟燃烧管16的右端还连接有安全排气阀15，用于气压过大或设备故障时则打开保护装置以防爆炸。在进行测试时，所述电子节气门样件12开度为3～5度，其外部与大气相通。

所述补偿伸缩气缸20内分布有往复柱塞17、滑块18、连杆19和可调驱动转盘曲柄组件。所述往复柱塞17、滑块18、连杆19的连接关系为现有技术，创新在于所述可调驱动转盘曲柄组件；所述可调驱动转盘曲柄组件包括驱动转盘23、转盘驱动轴31和可调曲柄组件，驱动转盘23的顶端右侧和底端右侧上各对应设有接近传感器组件32-1,32；所述可调曲柄组件包括左调节曲柄台21和右调节曲柄台22；所述左调节曲柄台21和右调节曲柄台22分别对应结合在所述连杆19的下端右侧和所述驱动转盘23的顶端左侧；所述左调节曲柄台和右调节曲柄台上分别开设有活动槽22-1，所述活动槽22-1内分别可活动分布有调节滑块33,30，然后分别通过上下两根压紧螺栓27,25和24,29进行可调节夹紧；两个所述调节滑块33,30之间通过连接块28连接，左侧的所述调节滑块33与连接块28可转动连接；所述左调节曲柄台和所述右调节曲柄台上还各对应分布有刻度，便于精准调节所述调节滑块的位置，所述压紧螺栓上各套有防松弹簧39。

所述可调驱动转盘曲柄组件还包括弹性稳定滑动板，所述弹性稳定滑动板包括基板36和平衡板34，所述基板36上设有若干导程柱槽38，所述导程柱槽38内分布有弹簧37；所述平衡板34上对应设有若干平衡导程柱35，所述平衡导程柱35插入所述导程柱槽38分布；所述连杆的下端左侧开设有凹槽，凹槽内对应设有滚动轮组件21-1；所述平衡板的右侧则对所述滚动轮组件挤压。

所述恒压混合气供应组件包括电子驱动混合缸1、可燃气电子加注缸5和空气电子加注缸10，而为提高精确度，优先使用伺服电动缸。所述电子驱动混合缸内分布有第二气压传感器7、电子驱动活塞2，还设有安全阀门1-1；所述电子驱动混合缸的排气口通过连通管与所述回火模拟燃烧管16的左端连接，所述连通管上设有电控阀门11及单向气阀；所述可燃气电子加注缸和所述空气电子加注缸的进气口和出气口上都各分别设有电控阀门4,6,8,9及单向气阀，其出气口分别连通在所述电子驱动混合缸的右端。

使用如上所述的一种气体机回火模拟实验装置进行的测试方法，包括如下步骤：

(1)根据发动机机型和需要确定所述回火模拟燃烧管燃烧后所需要的冲击测试气压峰值M，调整可调曲柄组件至最佳距离；

(2)根据所需比例使用所述可燃气电子加注缸和所述空气电子加注缸对所述电子驱动混合缸加气，直至所述电子驱动混合缸内的气压到达设定值A；(在气压值为A的混合气在本体系环境下的回火模拟燃烧管16内燃烧，所产生的燃烧后最高气压低于冲击测试气压峰值M，而是最后通过往复柱塞的上推加压，才促使冲击测试气压峰值达到M，这种策略显著提高每次重复试验中基本接近冲击测试气压峰值M。而杜绝传统高气压混合气下，混合气快速流失以及每次重复试验燃烧充分度不一等因素而导致最终冲击测试气压峰值差异大，评估不准确的问题)

(3)所述驱动转盘的顶端转动至最低点，且停在所述接近传感器处，所述往复柱塞下拉；

(4)所述连通管上的电控阀门打开，所述电子驱动混合缸对所述回火模拟燃烧管通入混合气，此时所述电子驱动混合缸的电机驱动其活塞推进，以维持所述电子驱动混合缸和所述回火模拟燃烧管以及所述往复柱塞的上部气压值稳定至A；

(5)所述连通管上的电控阀门关闭，然后点火器点火，混合气在回火模拟燃烧管内燃烧；同时所述驱动转盘转动，往复柱塞持续稳压上推至顶，废气冲击所述电子节气门样件，待废气自其开口完全排出，完成一次测试循环；

(6)最后完成所需测试循环次数后，对所述电子节气门样件的相关部件形变量进行测定，而获知所需数据。

进一步的，所述调整可调曲柄组件至最佳距离的确定，是在进行测试实验前需要将所述调节滑块由驱动转盘的圆心向外的方向进行调整调整测试选择，以进行点火燃烧测试后所述回火模拟燃烧管内产生的最高值是否稳定于冲击测试气压峰值M而选定获得。