CN102507193B - 动力舱模拟系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种动力舱模拟系统。第一交流变频电机、第一扭矩仪、第一液压泵、第一支架、第一液压马达顺次相连，第二风扇、第二液压马达、第二支架、第二液压马达、第二扭矩仪、第二交流变频电机顺相连，第三交流变频电机、第三扭矩仪、驱动水泵顺次相连，模拟动力舱室内设有进气百叶窗、出气百叶窗、第一风扇、第二风扇，散热器、动力舱模拟装置、驱动水泵通过主循环水路串连。本发明能够模拟动力舱设备，这些设备具有与真实设备一样的流动与传热情况。该模拟动力舱系统不仅可以得到真实介质的物理化学性质，更可以模拟动力舱运行时的真实工况，解决了一般的动力舱模拟系统热源介质单一，模拟量唯一，温度流量不可调的问题。

Description

动力舱模拟系统

技术领域

本发明涉及模拟系统，尤其涉及一种动力舱模拟系统。

背景技术

发动机作为车辆的心脏，对车辆的性能有至关重要的作用。而发动机工作时散发的热量大约等于其输出的有效功率，因此，发动机及其附属系统所在的发动机动力舱的内环境对发动机散热具有及其重要的作用。随着发动机技术的发展，一方面，发动机功率不断地提高，需要更大量的冷却空气；另一方面，由于造型与空气动力学的需要，发动机动力舱室的空间越加狭小，而且进气口空间与布置位置的约束也日渐加大。为了保证发动机舱内的冷却系统的流动与传热，尽可能使发动机动力舱与发动机以及各部件之间进行较好的匹配，保证发动机的散热与动力性能，研究发动机舱内的热环境就具有十分重要的指导意义。例如：发动机舱内温度降低，大大减少了由于温度过高而使机油变质、破坏润滑的现象，能够有效的提高汽车的动力性能和经济性能。

在对动力舱内部热环境的研究上，国内外的文献都更多的关注发动机自身的冷却系统对发动机工作性能的影响，而对动力舱布局如何影响其内部热环境的讨论较少。由于理论计算的局限性，借助试验仪器对空间温度及速度场进行测定显现出明显的优越性。但是，由于处于舱体内部，在风洞试验中观测舱内流场流动分布情况比较困难，而且统计流过特定面的空气流量也非常复杂。所以，要解决这些问题，搭建一个模拟动力舱热可靠性系统是一个很好的选择，在研究空间中布置若干数量的热电偶，用温度计对热电偶进行温度标定，利用风速仪测定进出风口的风速，这样可以得到一个较为直观的空气流场分布。其次，通过计算流过散热器的空气流量，来研究散热器的散热性能、分析散热器和发动机匹配情况也有很重要的意义。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种动力舱模拟系统。

为解决该技术问题，本发明的技术方案是：

动力舱模拟系统包括第一交流变频电机、第一扭矩仪、第一液压泵、第一支架、第一液压马达、第一风扇、进气百叶窗、散热器、动力舱模拟装置、模拟动力舱室、出气百叶窗、第二风扇、第二液压马达、第二支架、第二液压马达、第二扭矩仪、第二交流变频电机、主循环水路、第三交流变频电机、第三扭矩仪、驱动水泵；第一交流变频电机、第一扭矩仪、第一液压泵、第一支架、第一液压马达顺次相连，第二风扇、第二液压马达、第二支架、第二液压马达、第二扭矩仪、第二交流变频电机顺相连，第三交流变频电机、第三扭矩仪、驱动水泵顺次相连，模拟动力舱室内设有进气百叶窗、出气百叶窗、第一风扇、第二风扇，散热器、动力舱模拟装置、驱动水泵通过主循环水路串连。

所述的动力舱模拟装置为一个或多个。

所述的动力舱模拟装置包括储油罐、注油泵、油气分离器、主循环泵、有机热载体炉、第一止回阀、第二止回阀、调温罐、第一流量计、温控仪、三通比例阀、离心式热油泵、第一温度计、模拟热源、第二流量计、变频调速热油泵、热模拟器、变频器、电动机、齿轮泵、第三流量计、模拟设备、第二温度计；储油罐、注油泵、油气分离器入口顺次相连，油气分离器出口、主循环泵、有机热载体炉、第二止回阀、调温罐供油入口、调温罐供油出口、第一止回阀、油气分离器回油口顺次相连；调温罐供油口、第一流量计、三通比例阀进口、三通比例阀第二出口、离心式热油泵、模拟热源、第二流量计、调温罐回油口、顺次相连，第一温度计位于模拟热源上，温控仪与第一温度计温度计、三通比例阀、离心式热油泵相连接；调温罐出油口、第一流量计、三通比例阀第二出口顺次相连，模拟热源供油口、变频调速热油泵、热模拟器第一进口、热模拟器第二出口、模拟热源回油口顺次相连构成回路，变频器、电动机、齿轮泵顺次相连，热模拟器第二进口、热模拟器第二出口、齿轮泵、第三流量计、模拟设备顺次相连，第二温度计位于模拟设备上。

所述的模拟设备为模拟发动机、模拟机油冷却器、模拟中冷器、模拟变速器或模拟转向器。

所述的模拟设备的冷却方式为水冷或空冷。

本发明与现有技术相比具有的有益效果：

1. 该系统可以定量地测量进气系统、排气系统、散热系统等底盘辅助系统边界条件（参数）变化对动力传动总成性能产生的影响，根据实际研究目标，改变所需研究的边界条件（如进气阻力和温度、排气背压、水泵转速、风扇转速等），测量计算动力传动系统的各项性能指标参数（如：转矩、转速、功率、油耗等），分析辅助系统对动力传动总成装置性能影响的规律，指导系统优化设计。

2. 该系统可以做动力辅助系统的先期方案试验和后期的验证性实验。通过先期方案试验可以大大提高设计的准确度，为设计提供科学的依据；通过后期的验证试验可以找到系统存在的不足之处，为改进设计提供有力的支持。

3. 该系统可以采用模拟机油，传动油，冷却液等各种真实的试验介质，避免了使用单一介质无法模拟不同介质传热系数，粘度的缺点。

4. 为了保证模拟热源的恒温恒流量输出，通过控制三通比例调节阀的开度来控制进入调温罐的热油量的大小，通过变频调控热油流量的方法来控制出口温度的大小。

5. 为了保证不同车辆的不同部位所需要的热量，因而在模拟热源系统的设计上采取了独立的多路恒温恒流量控制策略，每路模拟热量都采用多组热模拟器组合换热方式，这样可随着换热量以及试验介质温度的不同要求，进行灵活的组合，来满足车辆的实际使用需要。

附图说明

图1为动力舱模拟系统结构示意图； 

图2为本发明的动力舱模拟装置结构示意图；

图中：第一交流变频电机1、第一扭矩仪2、第一液压泵3、第一支架4、第一液压马达5、第一风扇6、进气百叶窗7、散热器8、动力舱模拟装置9、模拟动力舱室10、出气百叶窗11、第二风扇12、第二液压马达13、第二支架14、第二液压马达15、第二扭矩仪16、第二交流变频电机17、主循环水路18、第三交流变频电机19、第三扭矩仪20、驱动水泵21、储油罐22、注油泵23、油气分离器24、主循环泵25、有机热载体炉26、第一止回阀27、第二止回阀28、调温罐29、第一流量计30、温控仪31、三通比例阀32、离心式热油泵33、第一温度计34、模拟热源35、第二流量计36、变频调速热油泵37、热模拟器38、变频器39、电动机40、齿轮泵41、第三流量计42、模拟设备43、第二温度计44。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述，但不作为对本专利的限定。

如图1所示，动力舱模拟系统包括第一交流变频电机1、第一扭矩仪2、第一液压泵3、第一支架4、第一液压马达5、第一风扇6、进气百叶窗7、散热器8、动力舱模拟装置9、模拟动力舱室10、出气百叶窗11、第二风扇12、第二液压马达13、第二支架14、第二液压马达15、第二扭矩仪16、第二交流变频电机17、主循环水路18、第三交流变频电机19、第三扭矩仪20、驱动水泵21；第一交流变频电机1、第一扭矩仪2、第一液压泵3、第一支架4、第一液压马达5顺次相连，第二风扇12、第二液压马达13、第二支架14、第二液压马达15、第二扭矩仪16、第二交流变频电机17顺相连，第三交流变频电机19、第三扭矩仪20、驱动水泵21顺次相连，模拟动力舱室10内设有进气百叶窗7、出气百叶窗11、第一风扇6、第二风扇12，散热器8、动力舱模拟装置9、驱动水泵21通过主循环水路18串连。

所述的动力舱模拟装置9为一个或多个。

如图2所示，所述的动力舱模拟装置包括储油罐22、注油泵23、油气分离器24、主循环泵25、有机热载体炉26、第一止回阀27、第二止回阀28、调温罐29、第一流量计30、温控仪31、三通比例阀32、离心式热油泵33、第一温度计34、模拟热源35、第二流量计36、变频调速热油泵37、热模拟器38、变频器39、电动机40、齿轮泵41、第三流量计42、模拟设备43、第二温度计44；储油罐22、注油泵23、油气分离器24入口顺次相连，油气分离器24出口、主循环泵25、有机热载体炉26、第二止回阀28、调温罐29供油入口、调温罐29供油出口、第一止回阀27、油气分离器24回油口顺次相连；调温罐29供油口、第一流量计30、三通比例阀32进口、三通比例阀32第二出口、离心式热油泵33、模拟热源35、第二流量计36、调温罐29回油口、顺次相连，第一温度计34位于模拟热源35上，温控仪31与第一温度计34温度计、三通比例阀32、离心式热油泵33相连接；调温罐29出油口、第一流量计30、三通比例阀32第二出口顺次相连，模拟热源35供油口、变频调速热油泵37、热模拟器38第一进口、热模拟器38第二出口、模拟热源35回油口顺次相连构成回路，变频器39、电动机40、齿轮泵41顺次相连，热模拟器38第二进口、热模拟器38第二出口、齿轮泵41、第三流量计42、模拟设备43顺次相连构成回路，第二温度计44位于模拟设备43上。

所述的模拟设备43为模拟发动机、模拟机油冷却器、模拟中冷器、模拟变速器或模拟转向器。

所述的模拟设备43的冷却方式为水冷或空冷。

本发明的工作过程如下：

针对一个试验工况需求，先进行系统热量的计算，然后设计试验包括由几路热源模拟通路，由几组换热器参与热量交换，导热油流量、导热油温度等试验参数，然后将热模拟器进行适当的调整以满足试验要求。然后，对系统循环进行冷循环，冷循环的目的是检查管路是否有泄露、系统流量、压力等是否正常，接着进行热载体炉的升温过程，升温过程中先开关有关阀门，关闭大循环，先进行小循环的升温过程，在升温过程中保持每小时30℃～50℃的速度。根据试验前对热模拟器冷、热介质进行计算的结果，设定导热油的温度，开启大循环及调节阀门，使导热油流量到达要求值。启动试验部分，随着冷热侧介质温度的逐渐平衡，三通比例阀微调即可保证试验热量。

该系统可以根据不同的试验需要灵活增减模拟动力舱设备，调节有机热载体炉的功率可以模拟不同工况下动力舱室的发热量，灵活组合热模拟器中换热器的数量可以灵活的调节不同的动力舱模拟设备所需的换热量和试验介质所需的温度。将动力舱模拟设备在动力舱室中移动和调节，即可得到不同的发动机动力舱布置形式，灵活方便。调节水泵和风扇的频率可以调节该动力舱散热能力，在模拟动力舱设备上布置热电偶测温网可以测量设备的温度场，在动力舱模拟设备所对应的截面上布置压差传感器即可以测量设备的压力损失。在发动机风扇进出口和动力舱室内部安装风速测试仪即可得到该动力舱室的流场分布。从而可以综合研究发动机动力舱的温度场与速度场，为了解发动机动力舱的流动与温度分布，改进发动机动力舱冷却风道的机构和形式提供了研究开发平台。

Claims (5)

1.一种动力舱模拟系统，所述的系统包括第一风扇（6）、散热器（8），其特征在于所述的系统进一步包括第一交流变频电机（1）、第一扭矩仪（2）、第一液压泵（3）、第一支架（4）、第一液压马达（5）、进气百叶窗（7）、动力舱模拟装置（9）、模拟动力舱室（10）、出气百叶窗（11）、第二风扇（12）、第二液压马达（13）、第二支架（14）、第三液压马达（15）、第二扭矩仪（16）、第二交流变频电机（17）、主循环水路（18）、第三交流变频电机（19）、第三扭矩仪（20）、驱动水泵(21)；第一交流变频电机(1)、第一扭矩仪(2)、第一液压泵(3)、第一支架(4)、第一液压马达(5)顺次相连，第二风扇(12)、第二液压马达(13)、第二支架(14)、第三液压马达（15）、第二扭矩仪（16）、第二交流变频电机（17）顺次相连，第三交流变频电机（19）、第三扭矩仪（20）、驱动水泵（21）顺次相连，模拟动力舱室（10）内设有进气百叶窗（7）、出气百叶窗（11）、第一风扇（6）、第二风扇（12），散热器（8）、动力舱模拟装置（9）、驱动水泵（21）通过主循环水路（18）串连。

2.根据权利要求1所述的一种动力舱模拟系统，其特征在于所述的动力舱模拟装置（9）为一个或多个。

3.根据权利要求1中所述的一种动力舱模拟系统，其特征在于所述的动力舱模拟装置包括储油罐（22）、注油泵（23）、油气分离器（24）、主循环泵（25）、有机热载体炉（26）、第一止回阀（27）、第二止回阀（28）、调温罐（29）、第一流量计（30）、温控仪（31）、三通比例阀（32）、离心式热油泵（33）、第一温度计（34）、模拟热源（35）、第二流量计（36）、变频调速热油泵（37）、热模拟器（38）、变频器（39）、电动机（40）、齿轮泵（41）、第三流量计（42）、模拟设备（43）、第二温度计（44）；储油罐（22）、注油泵（23）、油气分离器（24）入口顺次相连，油气分离器（24）出口、主循环泵（25）、有机热载体炉（26）、第二止回阀（28）、调温罐（29）供油入口、调温罐（29）供油出口、第一止回阀（27）、油气分离器（24）回油口顺次相连；调温罐（29）供油口、第一流量计（30）、三通比例阀（32）进口、三通比例阀（32）第二出口、离心式热油泵（33）、模拟热源（35）、第二流量计（36）、调温罐（29）回油口、顺次相连，第一温度计（34）位于模拟热源（35）上，温控仪（31）与第一温度计（34）温度计、三通比例阀（32）、离心式热油泵（33）相连接；调温罐（29）出油口、第一流量计（30）、三通比例阀（32）第二出口顺次相连，模拟热源（35）供油口、变频调速热油泵（37）、热模拟器（38）第一进口、热模拟器（38）第二出口、模拟热源（35）回油口顺次相连构成回路，变频器（39）、电动机（40）、齿轮泵（41）顺次相连，热模拟器（38）第二进口、热模拟器（38）第二出口、齿轮泵（41）、第三流量计（42）、模拟设备（43）顺次相连构成回路，第二温度计（44）位于模拟设备（43）上。

4.根据权利要求3所述的一种动力舱模拟系统，其特征在于所述的模拟设备（43）为模拟发动机、模拟机油冷却器、模拟中冷器、模拟变速器或模拟转向器。

5.根据权利要求3所述的一种动力舱模拟系统，其特征在于所述的模拟设备（43）的冷却方式为水冷或空冷。

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