技術領域

本發明涉及發動機制造領域，具體是一種測量汽車發動機汽缸內橫軸渦流運動的裝置。該裝置的功能是測量汽車發動機汽缸內形成的橫軸渦流的旋流能力和進氣效率。

背景技術

發動機汽缸內有一種基本的旋轉運動模式，橫軸渦流(tumble)，其運動模式的示意圖如圖1所示。這種氣流運動模式對發動機的燃燒過程有重要影響。橫軸渦流是指旋轉的氣流圍繞與汽缸軸線相垂直的軸線的運動。在進氣過程后期形成橫軸渦流，壓縮過程中隨著活塞上升，汽缸空間變小，直至橫軸渦流運動發生破碎，形成以大尺度漩渦為主的湍流場，進一步加快了火焰傳播速度。發動機汽缸內的橫軸渦流的旋流能力用橫軸渦流比r表示，

r=ωsωe]]>

式中ω_s是發動機汽缸內橫軸渦流運動的旋轉轉速；ω_e是發動機輸出軸轉速。

汽車發動機汽缸內橫軸渦流運動是由汽車發動機的進氣系統產生的。汽車發動機的進氣系統主要包括：進氣道、燃燒室、進氣門，以及控制進氣門運動的機構等部件。發動機進氣系統的性能是指進氣系統的進氣效率和使進入汽缸內的氣流產生旋轉運動的能力。進氣效率是指通過進氣系統進入汽缸的氣體體積和汽缸排量之比，它衡量進氣系統的流通能力。因為進氣過程中氣流流經進氣道、進氣門、燃燒室，必然會遇到流動阻力，影響進氣效率。進氣效率是決定發動機充氣效率的主要因素。汽車發動機的充氣效率降低意味著發動機的輸出功率下降。進氣系統可以對進氣過程進行組織，造成進入發動機汽缸內的氣流產生一定模式的旋轉運動，有利于提高燃燒速度和放熱率，致使改善發動機的燃燒過程。進氣系統產生進氣旋轉主要是由進氣道、燃燒室和進氣門的幾何形狀的設計完成的。

汽車發動機進氣過程是瞬態的(隨時間變化)，而上述參數(橫軸渦流比、進氣效率)的測量只可能在穩定流動狀態下進行的。測量時將按照不同的進氣門升程位置逐次固定進氣門，形成一個汽車發動機進氣過程的準穩定流動狀態，在每一個進氣門開啟位置下進行橫軸渦流轉速和進氣流量的測量，再將準穩定條件下獲得的測量結果進行積分運算，最終獲得該進氣系統的旋流能力和進氣效率指標。這樣的試驗裝置被稱為測量汽車發動機汽缸內橫軸渦流運動的裝置。穩流實驗結果對汽車發動機進氣系統的自身比較是有意義的，可以用于新產品開發、產品生產線檢測，具有工業實用性。

發明內容

本發明的目的是提供一種測量汽車發動機汽缸內橫軸渦流運動的裝置，圖2是本發明提出的該裝置的布局圖。包括一個模擬汽缸(6)、一個橫軸渦流排氣管(3)、一個葉片風速儀(2)、一個轉速表(4)、一個壓力計(7)、一個流量計(8)、一個排氣道(11)、一個二級穩壓箱(1)、一個穩壓箱(10)、一個鼓風機(9)、一個連接管道(20)，各個部件的連接關系是：

模擬汽缸(6)連接一個內部裝有一個葉片風速儀(2)的橫軸渦流排氣管(3)；

橫軸渦流排氣管(3)通過連接管道(20)連接到一個二級穩壓箱(1)；

二級穩壓箱(1)連接至排氣道(11)；

排氣道(11)的壁面上安裝壓力計(7)和流量計(8)，再接到另一個穩壓箱(10)。

如圖2中所示，為了測量汽車發動機汽缸大尺度的橫軸渦流運動，必須把一個葉片式風速儀(2)放在橫放的橫軸渦流排氣管中(3)，測量橫軸渦流運動方向(5)上的氣流轉速。而實際運行過程中，發動機缸內橫軸渦流的位置、強弱都在不斷變化，所以，風速儀(2)的轉速只反映了在特定位置上汽缸內橫軸渦流的運動狀況。測量結果只作為自身的相對比較。

測量時，在每一個氣門升程下，讓鼓風機(9)吸風，通過調節鼓風機(9)使得壓力計(9)中的壓差△P為一定值，讀出流量計(8)中的流量，以及和轉速表(4)中的葉片風速儀(2)轉速，即可取得渦流比或橫軸渦流比以及進氣效率

該測量裝置的使用原理：

在該測量裝置上橫軸渦流比可以定義為