[实用新型]一种单缸发动机的排气边界控制装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及发动机的排气系统，具体地，涉及一种单缸发动机的排气边界控制装置。

背景技术

单缸发动机具有设计、制造简单，试验时各参数独立性强、需更换试验件数量少、大幅降低试验成本等优点，是一种常用的试验机。在发动机新机型研发过程中，有必要先通过单缸发动机试验筛选零部件匹配方案、验证主要零部件的可靠性，以降低整机的试验成本和开发风险。对于船用大型发动机，由于整机造价高、试验成本高，通过单缸发动机模拟整机先期开展零部件开发和性能验证试验就显得更为重要。

发动机进气阀开启、排气阀尚未关闭的阶段为扫气过程，扫气质量的好坏会影响缸内残余废气量，从而影响燃烧过程，同时也影响扫气带走的缸内热量，从而影响受热零部件热负荷。影响扫气过程的主要因素为此阶段的进气压力和排气压力间的压差。

在利用单缸发动机进行整机模拟试验时，由于整机各缸之间存在排气干涉，排气压力波动较大，难于对排气道中的压力波进行精确的控制。以上种种将会造成单缸发动机的排气边界条件与整机的排气边界条件不同，从而使得单缸发动机的扫气过程和整机不同，导致燃烧过程和零部件热负荷与整机有较大差异。

因此，为了实现利用单缸发动机对整机工作过程进行精确模拟，有必要提出一种单缸发动机的排气边界控制装置，从而解决上述现有技术中的不足。

实用新型内容

在实用新型内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本实用新型的实用新型内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

为了解决上述现有技术中的不足，本实用新型公开了一种单缸发动机的排气边界控制装置，该排气边界控制装置用于精确模拟整机的排气边界条件，其中该排气边界控制装置包括：排气膨胀管，该排气膨胀管通过管路连接到单缸发动机的排气口，该排气膨胀管为具有一定直径和长度的圆筒状管，通过改变该排气膨胀管的直径和长度，从而能够改变流经的排气的压力波的波形；排气稳压筒，该排气稳压筒通过管路连接到所述排气膨胀管，从而接收来自所述排气膨胀管的排气以稳定排气的压力；排气压力粗调阀和排气压力细调阀，所述排气压力粗调阀和排气压力细调阀以并联设置的方式连接到所述排气稳压筒的出口端，所述排气压力粗调阀和排气压力细调阀构造成能够调整开度以调节流经的排气的稳态压力；排气总管，所述排气总管连接到所述排气压力粗调阀和排气压力细调阀的出口端以接收排气并将接收到的排气排出到外部环境中。

根据本实用新型中的单缸发动机的排气边界控制装置，与现有的单缸发动机的排气系统相比，通过改变控制装置中的能够调整压力和/或压力波形的部件的参数，能够在单缸发动机中较精确地模拟整机的排气压力和/或压力波形，从而能够更加准确地模拟整机的扫气过程和预测整机的性能。

优选地，所述排气边界控制装置包括多个具有不同直径和长度的排气膨胀管，通过更换具有不同直径和长度的排气膨胀管来改变流经的排气的压力波的波形。

根据优选的排气边界控制装置，通过在控制装置中设置多个能够调整压力和/或压力波形的部件，能够在单缸发动机中较精确地模拟整机的排气压力和/或压力波形，从而能够更加准确地模拟整机的扫气过程和预测整机的性能。

优选地，所述排气膨胀管的连接到单缸发动机的管路为排气谐振管，所述排气谐振管构造成能够调整单缸发动机的排气压力波的波形。

根据优选的排气边界控制装置，通过将管路设计为排气谐振管，能够进一步提高排气压力波的波形整定的能力和调节自由度。

优选地，所述排气压力粗调阀和排气压力细调阀均为电动控制的阀门，其中以开环控制的方式控制所述排气压力粗调阀的开度，以闭环控制的方式控制所述排气压力细调阀的开度。

根据优选的排气边界控制装置，能够对排气进行节流控制，从而调节所述排气边界控制装置中的排气压力。

优选地，还包括设置在所述排气膨胀管上游的压力传感器，其中所述压力传感器采集进入所述排气膨胀管的排气的压力并将该压力转换为控制信号反馈至所述排气压力细调阀，从而实现以闭环控制的方式控制所述排气压力细调阀的开度。

根据优选的排气边界控制装置，能够根据排气压力传感器传来的控制信号对排气进行节流控制，从而提高排气压力调节的自动化程度。

优选地，还包括设置在所述排气总管上的排气后处理装置和排气消音器。