[发明专利]可变几何涡轮增压器喷嘴环可靠性试验装置及方法

说明书

技术领域

   本发明涉及一种试验装置及方法，尤其涉及一种可变几何涡轮增压器喷嘴环可靠性试验装置及方法。

背景技术

    涡轮增压是内燃机强化、节能、环保的最重要技术措施之一。与自然进气内燃机相比，采用先进的可变几何涡轮增压器，Variable Geometry Turbocharger，简称VGT，尤其是其主要形式的可变喷嘴环涡轮增压器，Variable Nozzle Turbocharger，简称VNT，可以进一步提高性能，可实现节能汽油机10%～20%和柴油机20%～40%的目标，配合其他技术手段可达到欧Ⅳ、欧Ⅴ和欧Ⅵ的排放水平。与混合动力和电动汽车技术相比，涡轮增压技术成本优势明显。随着国Ⅳ以上汽车排放标准的实施，第一代普通涡轮增压器、第二代旁通放气涡轮增压器将逐步退出汽车市场，第三代可变喷嘴环涡轮增压器应用将日益广泛。

喷嘴环是可变喷嘴环涡轮增压器的核心部件，其气动热力性能对可变喷嘴环涡轮增压器涡轮级性能有重要影响，其可靠性基本上决定着可变喷嘴环涡轮增压器的寿命。喷嘴环的工作环境与航空燃气涡轮发动机的涡轮叶片相似，即在高温、高压、高速且具有一定腐蚀性的燃气中工作，但其工况变化频繁、工作温度较低，目前最高温度一般小于1050℃，叶片绕自己的旋转轴旋转摆动。喷嘴环恶劣的工作环境与较高的制造精度要求，对其材料品质、加工工艺、试验检测提出了很高的要求。目前一般采用高温静态试验方法进行喷嘴环可靠性考核，但喷嘴环实际工作状态是运动的，静止状态和运动状态下材料内应力与承受外力均不同，仅满足高温条件，不能真实的反映喷嘴环实际的工作状态，测试的准确性和可信性很差，不能为新产品研发提供实验依据。

此外，目前车用涡轮增压器的可靠性试验一般在专用试验台上按照有关标准进行，也可以安装在发动机上与发动机一起进行可靠性试验。由于国内刚刚开始研发可变几何涡轮增压器，缺乏相关的可靠性试验装置，严重影响了可变几何涡轮增压器产品的开发与应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种可变几何涡轮增压器喷嘴环可靠性试验装置及方法解决现有技术中存在的采用高温静态进行喷嘴环可靠性考核，但喷嘴环实际工作状态是运动的，静止状态和运动状态下材料内应力与承受外力均不同，仅满足高温条件，不能真实的反映喷嘴环实际的工作状态，测试的准确性和可信性很差，不能为新产品研发提供实验依据的问题。

本发明的技术解决方案是：

一种可变几何涡轮增压器喷嘴环可靠性试验装置，包括步进电机、传动机构、程控炉和单片机，所述单片机连接所述步进电机，所述步进电机连接所述传动机构，

步进电机：作为动力源，通过带动传动机构为试验模拟实境中的运动状态提供动力；

传动机构：通过带动连接的夹具，使夹具夹持的试验喷嘴环运动，为试验提供模拟实境的运动状态；

程控炉：通过调节程控炉内的温度、压力、气体组成，包括注入气体、烟尘或悬浮颗粒，为试验提供模拟环境；

单片机：控制试验装置的运行状态，并调节控制装置的模拟环境与试验喷嘴环的运动状态。

进一步改进在于：所述传动机构为偏心轮滑块机构，所述传动机构包括曲柄、连杆和滑块，所述步进电机连接所述连杆的一端，所述连杆的另一端连接有夹具，所述夹具设于所述程控炉内。

进一步改进在于：所述步进电机通过联轴器连接所述连杆。

进一步改进在于：所述传动机构设有速度传感器、力传感器和位移传感器。

进一步改进在于：所述程控炉内设有温度传感器和压力传感器。

进一步改进在于：所述速度传感器、力传感器、位移传感器、温度传感器和压力传感器均连接所述单片机。

进一步改进在于：所述程控炉设有进气接口和排气接口，所述进气接口设有单向阀，所述排气接口设有溢流阀。

一种可变几何涡轮增压器喷嘴环可靠性试验装置，能够根据涡轮增压器喷嘴环实际工作载荷谱，即速度谱或设计技术要求模拟喷嘴环实际工作环境状态，即模拟汽车排放高温、高压气体环境下，使喷嘴环叶片绕其旋转中心做往复旋转摆动。从而更加真实、准确的测试和反映出喷嘴环质量和性能的可靠性，为研发和制造质量更加可靠、性能更加优越的新型喷嘴环奠定了坚实的基础。