用于內燃機測試的空氣調節裝置及相關方法和使用與流程

本發明通常涉及內燃機測試領域，具體而言，涉及一種用于內燃機測試的空氣調節裝置。

背景技術：

在試驗臺測試和描述往復式內燃機很多情況下需要精確控制壓力和/或溫度，無論是對進入空氣還是排出氣體而言。這是一種，例如，利用海拔、冷啟動分析和隨著時間推移開展的測試活動中參比條件的重復性等來校準發動機控制的測試活動。

在很多情況下，出現的問題是控制壓力，以使其低于大氣壓，即模擬一種高海拔情況。這種情況，例如，會在具有比進行測試的實驗室的海拔更高的水平高度研究發動機操作的時候，或在研究發動機和航空設備的情況下發生。然而，在其他情況下，例如，在地理位置上位于高海拔的檢測室中再造海平面條件時，或在研究海平面以下礦井內發動機的行為時，也可以通過增高大氣壓再造低海拔條件。

本領域已知一些模擬這些大氣條件的方法。

例如，本專利申請人的第ES2398095 A1號（或第US 20130306159 A1號）專利公開了一種模擬在高處操作的往復式內燃機吸進的空氣壓力和溫度條件的裝置。但是，該裝置存在一些缺點有待解決，以提高性能。

第ES2398095 A1號專利公開的裝置主要用于研究在航空領域中應用該裝置的高海拔地區，而不是研究像位于海平面以下礦井的那種低海拔條件下發動機的操作。在這種情況下，可以擴大設備的模擬范圍，以一種可逆轉的方式既能模擬高海拔條件，也能模擬低海拔條件。

該裝置尤其包含徑向向心式渦輪機，用于向所述往復式內燃機吸進的空氣的壓力和溫度擴散氣流。而且，所述裝置包含溫度調節系統，用于在徑向向心式渦輪機擴散氣流后，在±10℃的范圍內調節空氣的所需溫度。溫度調節系統采用標準比例積分微分（PID），能精確控制所述徑向向心式渦輪機。但是，這種設計不允許適當模擬某些條件，如高溫。

在這種情況下，就需要改善溫度控制系統，以擴大設備的模擬范圍。

第US2004186699號專利公開了一種測試發動機的可變海拔模擬器，既可增高測試地點進入空氣的壓力，也可降低測試地點進入空氣的壓力，模擬比所述測試地點海拔更高和更低的海拔，并在不影響供給到發動機的空氣的情況下調節氣壓和溫度。

第WO2008036993 A2號專利公開了一種向內燃機供給經調節的燃氣的方法和裝置。排出氣體可以與在發動機引入口引入的空氣混合。內燃機排出的氣體通過內燃機排氣吸送系統從排氣管排出，所述吸送系統最好包括過濾器、稀釋管和風扇。

盡管已經知道一些為測試內燃機而模擬不同海拔高度的大氣條件的方法和裝置，但是本領域仍然需要比現有技術更有優勢的可選方法和裝置。例如，可以有一種能低能耗地調節測試內燃機大氣壓力和溫度等大氣條件的裝置，也可以有一種獨立調節所述壓力和溫度的裝置。此外，還可以有一種在不需要對配置進行重大變化來變更操作模式的情況下模擬高海拔和低海拔地區大氣條件的輕便、容易且操作簡單的裝置。

技術實現要素：

本發明公開了一種用于內燃機測試的空氣調節裝置，具有上述至少一種或多種優勢。為此，本發明公開的裝置包含：

流入管，設置為以第一端連接到接受測試的內燃機進氣口，并通過第二端從外界大氣吸入空氣；

流出管，設置為以第一端連接到所述內燃機的排氣口，并通過第二端將排出氣體排放到大氣中；

第一連通管，緊鄰所述流入管和所述流出管各自的第一端將兩者連通，使所述裝置的進氣口與排氣口連通；

增壓渦輪發電機，設置在所述流入管中，所述渦輪發電機包括與耗散系統相連的渦輪，所述耗散系統用于散發膨脹時產生的能量；

旁通閥，分流所述流入管中流向所述渦輪的氣流，所述旁通閥和所述渦輪能夠被調節，以在所述流入管中得到期望的流量和壓力值；

第一蓄熱器，包括由同一的傳熱流體回路連接的分別位于所述流入管和流出管中的熱交換器，所述第一蓄熱器設置在所述增壓渦輪發電機和所述第一連通管之間，促進所述流出管中的排出氣體和所述流入管中的進入空氣之間進行間接熱交換；

旁通閥，位于所述流出管中，與所述第一蓄熱器的相應熱交換器一同調節實際參與熱交換的排出氣體的量；

熱交換器，位于所述流出管中、所述第一蓄熱器下游，用于冷卻所述排出氣體至安全溫度；和

渦輪壓縮機，位于所述熱交換器下游，由渦輪壓縮機充電裝置進行充電，以同所述渦輪和所述旁通閥一起降低進入空氣的壓力，并調節氣流。

本發明所述裝置優選可以通過將所述發動機的進氣口連接到所述流出管的第二端，并將所述發動機的排氣口連接到所述流入管的第二端，從而顛倒所述裝置的操作，所述流入管變成所述流出管，反之亦然，以使所述渦輪壓縮機、所述渦輪和所述旁通閥一同增高進入空氣的壓力。

因此，本發明所述裝置可改變供給到獨立接受測試的發動機的流入空氣的壓力和溫度。本發明所述裝置還可以通過利用所述內燃機的排出氣體的熱量升高所述流入空氣的溫度以實現用最小的能耗改變流入空氣的溫度。

本發明還公開了一種使用空氣調節裝置對測試內燃機進行空氣調節的方法，包含以下步驟：

調整流入空氣的壓力變化步驟；

調整流入空氣溫度的溫度變化步驟；

向排出口分流流入空氣，以使排出氣體和流入空氣直接相通；

在接受測試的發動機的進氣口引入進行獨立壓力和溫度變化的流入空氣；

降低所述排出氣體的溫度至安全溫度，通過渦輪壓縮機排出；和

將接受測試的所述發動機的排出氣體排放到大氣中；

本發明所述方法中，對流入空氣進行壓力調整是通過所述渦輪壓縮機、渦輪和調節流入空氣量的旁通閥聯合操作完成的。

最后，本發明還涉及所述裝置的使用，以在測試內燃機時獨立調節大氣的壓力和溫度。

附圖說明

以下附圖舉例說明了本發明的優選實施例，有助于更好的理解本發明，但不能被解釋為以任何方式限制了本發明。

附圖1為本發明第一個實施例所述裝置在第一操作模式下的示意圖。

附圖2為本發明第一個實施例所述裝置在第二操作模式下的示意圖。

附圖3為本發明第二個實施例所述裝置的示意圖。

附圖4為一個可選實施例示意圖，該實施例為散發本發明所述裝置的渦輪在膨脹時產生的能量。

附圖5為本發明所述裝置的渦輪壓縮機的可選實施例示意圖。

具體實施方式

下面將根據兩種不同的操作模式對本發明第一個優選實施例所述的裝置進行說明，分別參考附圖1和附圖2。在附圖1中，所述裝置用于模擬比所述內燃機接受測試的地理位置更高的海拔位置的效果，也就是氣壓較低。這是一種，例如，在高山地區操作所述發動機的情況。

在附圖2中，所述裝置用于模擬比所述內燃機接受測試的地理位置更低的海拔位置的效果，也就是氣壓較高。這是一種，例如，在海平面（當測試室安裝在較高水平高度）或甚至在低于海平面，例如礦井內操作所述發動機的情況。

如附圖1所示，所述裝置包括流入管（1），設置為以第一端（1a）連接到接受測試的內燃機進氣口（未顯示）。所述流入管（1）的第二端（1f）處有過濾器（2），通過所述第二端（1f）從外界大氣吸入空氣。所述過濾器（2）防止雜質進入所述裝置。

所述裝置還包括含流出管（3），設置為以第一端（3a）連接到內燃機的排氣口，并通過第二端（3g）將排出氣體排放到大氣中。

本發明說明書中使用的編號1和3均分別指所述流入管和所述流出管。每個編號后面帶有一個字母（1a，1b，1c...; 3a，3b，3c...），指對應管的一部分。這種標記法僅為清晰起見，本領域技術人員理解它們不是不同的管，而是同一個管的不同部分。

所述流入管（1）和所述流出管（3）通過緊鄰各自第一端（1a，3a）的第一連通管（4）連通，從而將所述裝置的進氣口與排氣口連通。

所述第一連通管（4）還具有閥（5），能打開或關閉所述流入管（1）和所述流出管（3）之間的連通。在附圖1所示的情況下，即所述裝置運行，產生低于大氣壓的壓力，所述閥（5）始終打開。因此，所述裝置通過所述過濾器（2）吸入的所述發動機所需的之外的空氣通過所述第一連通管（4）從所述流入管（1）向所述流出管（3）流動。因此，所述流出管（3b）中有空氣和排出氣體混合物。

如附圖1所示的實施例，所述裝置還具有將所述流入管（1）和所述流出管（3）連通的第二連通管（6），設置在緊鄰其所述第二端（1f，3g）處。所述第二連通管（6）還包括類似于上述閥（5）的閥（7）。所述裝置按照附圖1所示的操作模式運行時，即工作壓力低于大氣壓力，位于所述第二連通管（6）上的所述閥（7）始終關閉，從而在此處切斷所述流入管（1）和所述流出管（3）的連通。

所述裝置還包括至少一個增壓渦輪發電機，設置在所述流入管（1）中，所述渦輪發電機包括與耗散系統相連的渦輪（8），所述耗散系統用于散發膨脹時產生的能量。所述渦輪（8）優選為可變幾何（TGV）渦輪，且最好是徑向向心式渦輪。

根據本發明所述優選實施例，用于散發膨脹時產生的能量的所述散耗系統包括徑向離心式壓縮機（9）。所述壓縮機（9）被連接至過濾器（10）和至少一個止回閥（11），通過所述過濾器（10）從大氣中吸入空氣，通過所述至少一個止回閥（11）將吸入空氣排到大氣中。

所述裝置還包括旁通閥（12），被設置為分流所述流入管（1）中流向所述渦輪（8）的氣流。所述旁通閥（12）和所述渦輪（8）可以被調節，以在所述流入管（1）中得到期望的質量流量和壓力值。因此，位于所述渦輪（8）和冷凝分離器（13）下游的所述流入管（1c）中的流入空氣，是擴散到所述渦輪（8）中的空氣和通過所述旁通閥（12）分流的空氣的混合物。

根據如附圖1所示的示意圖，所述裝置包括兩個蓄熱器，第一蓄熱器位于臨近所述流入管（1）和所述流出管（3）的第一端（1a，3a）處，第二蓄熱器位于臨近其所述第二端（1f，3g）處。每個蓄熱器使用一種傳熱流體，例如可以是水或油，在兩股氣流之間進行熱交換。每個蓄熱器包括兩個熱交換器，一個設置在所述流入管中，另一個設置在所述流出管中，由相同的傳熱流體回路連接，從而促進所述流出管中的排出氣體和所述流入管中的進入空氣之間進行間接熱交換。

所述裝置在壓力低于大氣壓的情況下運行時，所述第一蓄熱器在通過所述流出管（3b）流動的空氣和排出氣體混合物與通過所述流入管（1c）流動的空氣之間進行熱交換。在所述第一蓄熱器中，所述傳熱流體由泵（14）驅動。所述傳熱流體從通過所述管（16）流動的排出氣體吸收熱量到所述交換器（15）中。所述傳熱流體將吸收到的熱量傳輸給所述交換器（15’），再傳輸給通過所述流入管（1c）流動的空氣，從而所述流入管（1b）中空氣的溫度就高于所述流入管（1c）中空氣的溫度。

所述流入管（1b）中空氣的溫度就通過旁通閥（17）而得到調節。如果所述旁通閥（17）關閉，所述管（16）中流入更多的氣流，則所述流入管（1b）中空氣的溫度升高更多。與此相反，如果所述旁通閥（17）打開，所述管（16）中流入更少的氣流，則所述流入管（1b）中空氣的溫度升高更少。

反之，如果要將所述流入管（1b）中空氣的溫度降低到低于所述流入管（1c）中空氣的溫度，為達此目的，所述第一蓄熱器包括位于所述熱交換器（15’）上游的三通閥（18）和位于所述三通閥（18）和所述熱交換器（15）之間的輔助熱交換器（19）。所述輔助熱交換器（19）被連接到冷卻液回路（未顯示），所述傳熱流體會將所述熱交換器（15’）中所述流體從通過所述流入管（1c）流動的空氣中吸收的熱量傳輸給所述冷卻液回路。在相對于所述流入管（1c）要將所述流入管（1b）中的空氣冷卻的情況下，所述旁通閥（17）將被完全打開，且所述三通閥（18）打開通向所述熱交換器（15’）的通路，并關閉位于所述熱交換器（15’）前方分流流體的通路。總之，有了第一蓄熱器，所述流入管（1b）中的溫度就與所述流入管（1c）中的壓力與溫度互不影響。

所述裝置在壓力低于大氣壓的情況下運行時，所述第二蓄熱器在通過所述管（3e）流動的空氣和排出氣體混合物與通過所述管（20）流動的流入空氣之間進行熱交換。在所述第二蓄熱器中，所述傳熱流體由泵（21）驅動。所述傳熱流體從通過所述管（3e）流動的排出氣體吸收熱量到所述熱交換器（22）中。所述傳熱流體將吸收到的熱量傳輸給所述交換器（22’），再傳輸給通過所述管（20）流動的流入空氣，從而所述管（23）中空氣的溫度就高于所述管（20）中流入空氣的溫度。所述管（1d）中流入空氣的溫度就通過旁通閥（24）而得到調節。如果所述旁通閥（24）關閉，所述管（20）中流入更多的氣流，則所述流入管（1d）中空氣的溫度升高。相反，如果所述旁通閥（24）打開，所述熱交換器（22’）帶來的溫度升高效果就會降低。

如果要將所述流入管（1d）中流入空氣的溫度降低到低于所述流入管（1e）中空氣的溫度，為達此目的，所述第二蓄熱器包括與前述情況中一樣的位于所述熱交換器（22）上游的三通閥（25）和位于所述三通閥（25）和所述熱交換器（22’）之間的輔助熱交換器（26）。所述輔助熱交換器（26）被連接到冷卻液回路（未顯示），所述傳熱流體會將所述熱交換器（22’）中所述流體從通過所述管（20）流動的空氣中吸收的熱量傳輸給所述冷卻液回路。在相對于所述流入管（1e）要將所述流入管（1d）中的空氣冷卻的情況下，所述旁通閥（24）的位置就會被調節，且所述三通閥（25）就會被關閉，以斷開通向所述熱交換器（22）的通路，并打開位于所述熱交換器（22）前方分流流體的通路。總之，有了第二蓄熱器，所述流入管（1d）中的溫度就與測試區中的壓力與溫度互不影響。

如附圖1所示的裝置還包括冰和冷凝分離器（27），位于所述流入管（1d）的最近下游和所述渦輪（8）前方的位置。

現在對于所述第一蓄熱器最近下游處的所述流出管（3）而言，被流入空氣稀釋并被部分冷卻（通過所述第一蓄熱器和稀釋物）的所述排出氣體在熱交換器（28）中被再次冷卻到安全溫度，以被引入渦輪壓縮機（29）中。所述熱交換器（28）可以使用任何適合的流體，如常溫自來水，作為冷卻液。在所述熱交換器（28）后面和所述渦輪壓縮機（29）前面，所述排出氣體通過冷凝分離器（30）。

所述渦輪壓縮機（29）由至少一個電動機（31）充電。所述渦輪壓縮機（29）從所述流出管（3d）中吸入冷卻的空氣和排出氣體混合物，以將其抽出所述裝置。所述電動機（31）與所述渦輪（8）和所述旁通閥（12）共同調節所述渦輪壓縮機（29）的旋轉速度，直到吸入空氣達到期望的特定質量流量和壓力值。

所述渦輪壓縮機（29）吸入的所述空氣和排出氣體混合物通過所述流出管（3e），通過上述第二蓄熱器的交換器（22），再通過所述流出管（3g）被最終排入大氣中。

附圖2說明了與附圖1所示相同實施例的裝置在超壓生成模式下的操作。換言之，在附圖2所示的操作模式下，所述裝置模擬低于測試室海拔高度的大氣條件，也就是在較高壓的情況下。

所述裝置的主要部件與附圖1中的相同，此處不再詳細說明。附圖2和附圖1中相同的部件標號相同。

附圖2所示操作模式與附圖1操作模式的主要區別，即本發明所述裝置相比現有技術已知裝置的實質性優勢，在于可在所述流出管（3a）的第一端安裝所述空氣過濾器（2）（以前都是連接在所述流入管（1f）的第二端）。接受測試的所述內燃機的進氣口被連接到所述流出管（3g）的第二端，而所述內燃機的排氣口被連接到所述流入管（1f）的第二端。因此，在第二種操作模式下，所述流入管和流出管的功能（流入管（1）現在變為流出管，而流出管（3）現在變為流入管）被置換。因此，所述流入空氣不是通過降低其壓力的所述增壓渦輪發電機的渦輪（8），而是通過所述渦輪壓縮機（29），從而使所述流入空氣獲得大于進行測試的海拔高度的大氣壓力值的期望壓力值。

所述裝置按照當前配置運行時，即，壓縮吸入的空氣，位于所述第二連通管（6）中的所述閥（7）始終打開。因此，空氣總是通過所述第二連通管（6）從所述管（3）向所述管（1）流動；因此，所述管（1）中有空氣和排出氣體混合物。

所述空氣和排出氣體混合物通過所述管（1a）排入大氣。所述管（1）還通過所述第一連通管（4）被連接到所述管（3）。所述裝置按照當前配置運行時，即，壓縮吸入的空氣，位于所述第一連通管（4）中的所述閥（5）始終關閉，這樣所述管（1）和所述管（3）的連通就在此處被切斷。

因此，從對附圖1和附圖2的上述討論中能得到，根據本發明第一個優選實施例的所述裝置既可模擬比進行測試的海拔位置的大氣壓力和溫度條件較高的情況，也可模擬比其較低的情況。而且，對壓力和溫度的調整也互不影響。此外，升高所述流入空氣的溫度只需最小的能耗，因為可以利用接受測試的所述內燃機的排出氣體的熱量。對本發明第一個實施例所述裝置的配置進行簡單改變就能容易地更改操作模式，即相對于周圍大氣壓力，從模擬較高壓力的模式切換到模擬較低壓力的模式。

附圖3展示了本發明所述裝置的第二個優選實施例。根據第二個實施例，所述裝置具有在無需更改所述過濾器（2）和所述內燃機各自位置（在前述附圖1和附圖2中需通過更改操作模式來更改它們的位置）的情況下就能相對于周圍大氣壓力模擬較低壓力或較高壓力的能力。

附圖3中的部件與附圖1和附圖2中的相同，標號也相同，此處不再進行說明。

根據本發明第二個優選實施例所述的裝置還包括三通閥組件，能夠在相對于大氣增高或降低所述流入空氣壓力的模式下使用所述裝置。尤其是，所述裝置包括連接所述增壓渦輪發電機下游的所述流入管（1d）和所述熱交換器（28）與所述渦輪壓縮機（29）之間的所述流出管（3d）的第一三通閥（32），該連接通過管（33）實現。

第二三通閥（34）連接所述增壓渦輪發電機與所述第一熱交換器之間的所述流入管（1c）和臨近所述流出管第二端的所述流出管（3f），該連接通過管（35）實現。

第三三通閥（36）連接所述第一蓄熱器與所述熱交換器（28）之間的所述流出管（3c）和所述第一三通閥（32）與所述增壓渦輪發電機之間的所述流入管（1d），該連接通過管（37）實現。

最后，第四三通閥（38）連接所述渦輪壓縮機（29）與從所述第二三通閥（34）延伸出的管（35）的流出端點之間的所述流出管（3e）和所述第二三通閥（34）與所述第一蓄熱器之間的所述流入管（1c），該連接通過管（39）實現。

因此，在附圖3所示的實施例中，為了在低于大氣壓的壓力下運行，空氣通過所述空氣過濾器（2）被從大氣中吸入，并通過所述流入管（1）傳輸到接受測試的所述內燃機的進氣口（未顯示）。為此，所述三通閥（32）和所述三通閥（34）使吸入的空氣通過所述流入管，關閉流向所述管（33）和所述管（35）的各通路。所述連通管（4）連接所述流入管（1b）和所述流出管（3b），以使兩管中的壓力保持相同。

所述發動機的排出管將所述發動機排出氣體排入所述流出管（3a）中。所述排出氣體和從稀釋物吸入的空氣（通過所述連通管（4）傳輸）在所述流出管（3b）中混合。通過沿流出管（3）流向打開所述三通閥（36）和所述三通閥（38），關閉流向所述管（37）和所述管（39）各自的通路，使這些氣體到達所述流出管（3f），并被排入大氣中。

相反，即在操作所述裝置，產生超壓的情況下，所述空氣通過所述空氣過濾器被吸入。在這種情況下，所述第一三通閥（32）沿進入所述渦輪（8）的方向被關閉，則氣流向所述管（33）分流。所述第三三通閥（36）沿通向所述管（3c）的方向被關閉，這樣所述管（33）中的氣流就會被排入所述管（3d）中，且不會往回流；流向所述渦輪壓縮機（29）的流路是唯一暢通的流路。在所述渦輪壓縮機（29）的出口，所述第四三通閥（38）沿所述管（3f）的方向被關閉，這樣，吸入的空氣流通過所述管（39）被分流，然后被排入所述管（1c）中。所述第二三通閥（34）被關閉，阻止氣流從所述渦輪（8）向所述第一蓄熱器傳輸。因此，從所述管（39）吸入的所述空氣被排入所述第一蓄熱器的進口，且不會往回流；流向與所述發動機進氣口連接的所述流入管（1a）的流路是唯一暢通的流路。

所述發動機排出氣體被排入所述流出管（3a），流向所述第三三通閥（36）。如述，所述第三三通閥（36）阻止流向所述管（3c）的流路，將氣流通過所述管（37）向所述渦輪（8）的進口方向分流。如述，所述第一三通閥（32）沿進入所述渦輪（8）的方向被關閉，則氣流向所述管（33）分流。因此，所述管（37）中的氣流不會往回流；流向與所述渦輪（8）和所述旁通閥（12）的流路是唯一暢通的流路。在流到所述第二三通閥（34）處，氣流向所述管（35）分流，通向所述流入管（1c）的通路是被關閉的。所述第四三通閥（38）沿向所述管（3e）的方向被關閉，這樣，所述排出氣體和空氣混合物不會往回流；通過所述流出管（3f）流向大氣的流路是唯一暢通的流路。

相對于附圖1和附圖2所示的實施例，附圖3所示的實施例還有幾處其他變化。首先，在所述第一三通閥（32）上游的所述流入管（1）之間還有連接到冷卻管的額外熱交換器（40）。所述熱交換器（40）可以將所述流入空氣的溫度降至期望值。

其次，在附圖3所示的第二個實施例中，只需要一個蓄熱器，且該蓄熱器比附圖1和附圖2中的蓄熱器要簡單。這種情況下，該蓄熱器包括所述交換器（15’）、所述交換器（15）、所述泵（14）和所述旁通閥（17）。為此，該蓄熱器利用在所述熱交換器（15）中流動的排出氣體和空氣稀釋混合物的能量，僅用于在所述熱交換器（15’）中加熱排入所述管（1b）中的空氣。

現在對附圖4所示的另一個實施例進行說明，從附圖中能夠得知，所述渦輪（8）也可以被連接到發電機（41），所述發電機吸收所述渦輪膨脹時獲得的能量。

根據附圖5所示的另一個優選實施例，所述渦輪壓縮機（29）由渦輪（42）驅動。組合連接到同一個軸上的所述渦輪（42）和所述渦輪壓縮機（29）為一個增壓渦輪發電機。所述渦輪（42）通過試驗臺中生成的氣體流運作。在本發明這一實施例中，所述渦輪（42）與所述渦輪（8）和所述旁通閥（12）共同調節所述渦輪壓縮機（29）的旋轉速度，直到吸入空氣達到期望的特定質量流量和壓力值。

從前述說明可知，本發明所述裝置相對現有技術有很多優勢。例如，本發明所述裝置的一個優勢在于操作具有可逆性。換言之，本發明優選實施例公開的所述裝置能以低能耗模擬比大氣壓力高或低的壓力條件。對位于高地理位置的設備中的發動機，模擬海平面大氣環境需要這種能力。對低于海平面位置的礦井中發動機，這種能力也有助于模擬其工作環境。另一優勢在于，在具有可變幾何的所述渦輪中設置所述旁通閥，使得在低海拔位置產生大質量流量。

本發明優選實施例所述裝置的靈活設計使得可在所述流入空氣中生成的所述溫度條件與所要求的所述壓力互不影響。一方面，可相對于所在地大氣溫度，升高所述溫度。為此，要使用利用所述排出氣體能量的至少一個蓄熱器。另一方面，相對于所在地大氣溫度，可通過將多變膨脹過程（等熵量在40%-80%之間）與接近等壓條件的冷卻過程相結合，降低所述溫度。

本發明還公開了一種優選使用本發明所述裝置對測試內燃機進行空氣調節方法，包括以下步驟：

調整流入空氣壓力的壓力變化步驟；

調整流入空氣溫度的溫度變化步驟；

向排出口分流流入空氣，以使排出氣體和流入空氣直接相通；

在接受測試的發動機的進氣口引入進行獨立壓力和溫度調整的流入空氣；

降低所述排出氣體的溫度至安全溫度，通過渦輪壓縮機排出；和

將接受測試的所述發動機的排出氣體排放到大氣中。

本發明優選實施例所述方法中，對流入空氣進行壓力調整是通過渦輪壓縮機、渦輪和調節流入空氣量的旁通閥聯合操作完成的。

本發明所述方法的其他實施例可包括，例如，對所述流入空氣進行溫度變化的第二步。

根據另一個可選實施例，所述流入空氣溫度變化步驟中的至少一步包括通過與熱的排出氣體直接進行熱交換來升高所述進入空氣的溫度。

根據本發明，所述流入空氣壓力變化步驟可包括降低所述流入空氣壓力或增高所述流入空氣壓力。

此外，根據本發明，所述方法可包括在將所述排出氣體排入大氣之前增高其壓力，或降低其壓力。

最后，本發明還涉及本發明所述裝置的使用，如上述附圖1-5所述，以在測試內燃機時獨立調節大氣壓力和溫度。

盡管已經在多個優選實施例中對本發明進行了描述，但本領域技術人員明白可以在不脫離本發明范圍的情況下，進行改進與修改。例如，所述渦輪壓縮機和所述渦輪可以被連接到其他分別提供或分散能量的系統，不必限制于本發明所描述系統。

此外，盡管本發明優選實施例已對包括兩個從所述排出氣體向所述流入空氣傳輸熱量的蓄熱器的所述裝置進行了說明，但是本發明其他實施例的所述裝置可包括一個或兩個以上蓄熱器對本領域技術人員而言是顯而易見的。

本領域技術人員還能夠理解，盡管本發明對測試內燃機進行了說明，但同樣可通過小的改動用于測試在不同海拔位置作業的其他相關設備（例如空氣過濾器、消聲器、清除排出氣體的設備（后處理）等）。

根據前述說明，本發明可以在不需要對配置進行重大變化來變更操作模式的情況下使用同一裝置通過可逆操作相對于大氣壓力模擬超壓條件和低壓條件。

本發明可以通過將所述旁通閥（12）與所述渦輪壓縮機（29）和所述渦輪（8）結合使用來調節空氣壓力和流量。

所述旁通閥（12）分流所述流入管（1）中流向所述渦輪（8）的空氣流，以傳輸更大的質量流量，尤其在低海拔位置。因此，所述裝置能流通更多流量，以使發生波動時，吸入的空氣壓力不會發生改變，且所述發動機和所述裝置的連接不會影響所述發動機的操作。總之，所述旁通閥（12）使得能更好地模擬低海拔條件，并擴大所述裝置的模擬范圍。

此外，所述渦輪（8）為可變幾何渦輪的可能性在流量和靈活性方面提供了很大的改善，也提供了需要被考慮在內的節能優勢。

真空發電系統是渦輪壓縮機（29），在一個實施例中，所述渦輪壓縮機（29）由電動機（31）或渦輪（42）驅動，所述渦輪壓縮機和渦輪形成另一個渦輪發電機，所以所述裝置很緊湊。

而且，本發明所述裝置具有通過利用所述發動機排出氣體的能量加熱進入空氣的蓄熱器，能模擬高溫條件，因此，可以不使用電阻器，并對溫度進行額外控制。此外，本發明所述裝置具有低溫生產設備熱交換器，專門集成在每個所述蓄熱器中。

因此，所述裝置能在所述發動機的進氣口和排氣口精確控制吸入空氣的壓力和溫度，提供更廣的模擬范圍。

所有這些都為本發明所述裝置提供了一種技術優勢。而現有技術，尤其是第ES2398095 A1號專利（或第US 20130306159 A1號專利）和第US2004186699號專利，盡管第US2004186699號專利公開的裝置也能模擬低于測試地海拔的條件，但是該裝置沒那么緊湊，且使用的部件和方法與本發明所公開的不盡相同。