[发明专利]涡轮增压器热冲击可靠性测试试验台及测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及涡轮增压器可靠性测试领域，具体涉及一种涡轮增压器高低温热冲击可靠性测试试验台及测试方法。

背景技术

涡轮增压技术的应用在提高内燃机的比功率和燃油经济性、降低排放等方面发挥了重要的作用，特别的，随着排放法规的日益严格，越来越多的车辆生产厂家采用和即将采用该技术。

在增压器的使用中，热冲击对于增压器的损坏是一个非常严重的问题，在涡轮叶片上，经常可以观察到由于热冲击引起的裂纹。这是由于发动机每次起动和停车以及工况变化使涡轮端受到骤然的加热和冷却，因而引起了热应力。在发动机排气热负荷的冲击下，涡轮增压器的轴承系统和叶轮都可能因此发生各种问题。特别的，处于高温状态的涡轮，长期处于高温以及快速、大范围温度及转速变化状态下，其涡壳、叶轮往往不是受力过大而损坏，而是由于不断的承受高低温冷热冲击和高低速循环工况，发生热疲劳、机械疲劳以及蠕变等强度失效问题而损坏。因而，在增压器设计和生产过程中，高低温热冲击可靠性验证试验对于提高增压器可靠性和使用寿命具有重要的意义和应用价值。

汽油机用增压器涡轮进口温度相对于柴油机用增压器来说有大幅度的提高，汽油机增压器高低温热冲击可靠性考核试验要求涡轮增压器在高速运转的同时，涡轮进口温度高达1100℃，而在低温运转时，涡轮进口温度则低于200℃，且涡轮增压器须长时间交替进行高温高速、低温低速运转。当前进行涡轮增压器可靠性相关测试已公布或授权的试验设备发明专利包括中国专利CN1793819A，中国专利CN102507202A以及申请者公布的发明专利CN104458238A；以上三种专利皆采用涡轮增压器自循环的方式进行，其中专利CN102507202A已经对专利CN1793819A中存在的问题进行了较详细的分析，并在此基础上提出了一种新的基于涡轮增压器自循环的低周疲劳试验装置，该试验装置采用一个三通高温转换阀总成进行燃气的分配，使得一台增压器得到较多的燃气工作在高速，另一台得到较少的燃气工作在低速，通过高温转换阀周期性的变换旋转方向来改变两台增压器的转速，从而实现高低速循环低周疲劳试验。发明专利CN104458238A则是在两个独立的自循环试验台基础上完成高低温热冲击试验，其试验方法为：在一台增压器运行在高速时，利用高速增压器压气机产生的压缩冷空气与另一台增压器在低速运行的自循环试验台燃烧室后的燃气进行掺混以降低燃烧室后的温度，从而实现高温高速和低温低速热冲击试验。发明专利CN102507202A和发明专利CN104458238A都能够在一定程度上实现涡轮增压器的低周疲劳或热冲击测试试验，但其在速度变化范围或温度变化范围上皆受到限制。发明专利CN102507202A在对高温转换阀总成进行冷却的基础上，涡轮进口温度能够达到700℃，其温度进一步的提高受到高温转换阀可靠性的限制，且低速运转的增压器涡轮进口也必须同时工作在高温状态，无法得到低温试验状态；同样，发明专利CN104458238A所公布的试验台为了能够保证增压器低速运转的自循环试验台燃烧室能够正常工作，低速运转的低温段也受到限制(需大于350℃)。此外，对于采用自循环模式工作的试验台来说，涡轮增压器在低速时无法实现自循环，因此，其运转的最低转速受到限制。发明专利CN102507202A和发明专利CN104458238A都无法满足当前汽油机增压器热冲击可靠性测试试验所要求的高温高速、低温低速的热冲击测试要求。

发明内容

本发明旨在提供一种能够提高测试温度和转速的涡轮增压器热冲击可靠性测试试验台及测试方法。

本发明提供了一种涡轮增压器热冲击可靠性测试试验台，该试验台包括：主燃烧室，与主燃烧室配合的主燃烧室喷油点火装置和主燃烧室供油系统，主燃烧室具有与外气源连通的主进气管；第一副燃烧室，与第一副燃烧室配合的第一副燃烧室喷油系统和第一副燃烧室供油系统，第一副燃烧室的排气与第一涡轮增压器的涡轮的进气口连通，第一副燃烧室具有与外气源连通的第一副进气管；第二副燃烧室，与第二副燃烧室配合的第二副燃烧室喷油系统和第二副燃烧室供油系统，第二副燃烧室的排气与第二涡轮增压器的涡轮的进气口连通；第二副燃烧室具有与外气源连通的第二副进气管；高温燃气切换阀总成，主燃烧室的排气通过高温燃气切换阀总成可切换地与第一副燃烧室和第二副燃烧室的进气管路连通，第一副燃烧室喷油系统和第二副燃烧室喷油系统用于雾化燃油使得由主燃烧室生成的高温燃气可分别在第一副燃烧室和第二副燃烧室中发生二次燃烧，进一步提高燃气温度。