[发明专利]发动机红外热流三维可视化气道稳流实验台及测试方法

说明书

本发明公开了一种发动机红外热流三维可视化气道稳流实验台及测试方法,属于发动机进气道测试技术领域，包括发动机、气缸、气流稳压箱、尾气热流引流装置、红外热像仪；本实验台利用发动机的排气作为红外热流，以大气中的空气作为冷流，从发动机主排气道中引出热气流尾气分流引流管进入设置于气道芯盒内部的进气道，并通过红外热像仪实时追踪并拍摄红外透波缸套内部三维热气流的分布形态以及流动方向，以此为依据对发动机气道的流动特性进行测试及评价，有利于直观评价气道结构参数对缸内气流运动特性的影响，本实验台测试对象范围广，几乎适用于任何一台往复活塞式发动机的进气道对缸内流场影响特性的测试。

技术领域

本发明涉及发动机进气道测试技术领域，具体涉及一种发动机红外热流三维可视化气道稳流实验台。

背景技术

进气道作为内燃机进气的关键部件，它的结构特征将显著影响着气缸内空气运动的情况，并进而影响发动机的燃烧及排放特性。一款设计优良的发动机进气道，不但需要保证发动机有充足的进气量，还必须能够组织良好的缸内气流运动，以提高柴油机的油气混合速率/提高汽油机混合气充气效率，促进火焰传播速率，提升燃烧效率，从而达到提高发动机的动力性、经济性，改善排放特性、降低燃烧噪声的目的。

为了深入了解气缸内空间流场信息以及气流运动特性，研究人员采用了多种测试技术，如将激光多普勒测试法（LDH）、粒子图像测速法（PIV）、热线风速测试法（HWV）等技术应用于气缸内流场测试。尽管激光多普勒测试法（LDH）和粒子图像测速法（PIV）均能实现气缸内部的气流运动特性的可视化图像分析，但实验设备成本过于昂贵，操作太复杂，处理数据繁琐，使得它的使用受到了极大的限制。相对而言，热线风速法（HWV）设备成本偏低，但在实验操作过程中测试效果极易受到的测试环境的干扰，使得被测气体流动方向识别困难，难以在工程上进行推广应用。因而，需要提供一种测试设备便宜、测试精度高的实验台对缸内空气运动状态进行可视化分析。

基于上述特质，本发明提出了一种新型气道稳流实验台及测试方法，利用大气中的空气作为冷流，通过发动机产生源源不断的排气热流，并采用红外热像仪连续记录红外透波缸套内的热流流场，在测试过程中不但可以清晰捕捉热气流的分布形态及流动方向，测试受环境干扰因素较小、操作简单，可大幅提高测试精度。由于本实验台结构简单，测试设备价格相对便宜，操作简便，可适用于针对发动机进气道的科学研究和工程开发。

发明内容

本发明的目的是为克服现有气道测试技术的不足，提供一种发动机红外热流三维可视化气道稳流实验台，可以为气道稳流实验测试提供气流稳定、充足的高温热流，并且能通过红外热像仪捕捉穿过气道的热气流的分布形态及流动方向，有利于直观评价气道结构参数对缸内气流运动特性的影响。

本发明发动机红外热流三维可视化气道稳流实验台，包括发动机、气缸、气流稳压箱、尾气热流引流装置、红外热像仪；

所述发动机的进气通道由一级进气通路和二级进气通路汇合而成，一级进气通路上安装有气量调节阀Ⅱ，二级进气通路上安装有气量调节阀Ⅰ，发动机主排气道上设置有尾气分流口，发动机主排气道的末端安装有气量调节阀Ⅲ；

所述气缸包括进气道、进气门、气门升程调节器、气道芯盒和缸套，所述缸套是红外透波缸套，所述红外透波缸套的底部安装在气流稳压箱上并与气流稳压箱的入口连通，所述气流稳压箱的出口经压差传感器、空气滤清器后接入发动机的一级进气通路，所述进气道的入口端安装有进气导管，进气导管的管径与进气道相同并与进气道对正，进气导管上安装有气流速度测量仪Ⅰ；