CN102706561B - 验证发动机散热器冷热循环性能的试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种验证发动机散热器冷热循环性能的试验装置，包括用于散热器冷热循环性能试验的主回路和用于控制整个装置工作条件的控制系统，所述主回路包括热水循环回路和冷水循环回路，所述冷水循环回路与热水循环回路的出口分别连接散热器的入口，散热器的出口分别连接冷水循环回路与热水循环回路的入口，所述控制系统分别控制连接冷水循环回路和热水循环回路。本发明结构简单，成本低，能够充分检测散热器的冷热循环性能。本发明适用于对任何发动机的散热器进行冷热循环性能的试验。

Description

验证发动机散热器冷热循环性能的试验装置

技术领域

本发明属于汽车领域，涉及试验车辆发动机散热器性能的装置，具体地说是一种验证发动机散热器冷热循环性能的试验装置。

背景技术

目前，汽车发动机的散热器总成通常由扁管、翅片、主板、边板、密封圈、上下水室、放水开关和散热器盖等组成，散热器和发动机水套组合在一起形成一个密闭容器，实现散热器储水和散热功能。由于发动机的启停会造成散热器内部防冻液出现冷热循环交替，而上述构件的材质有铝、橡胶和塑料，这些材料的膨胀系数不一致，因此在散热器内部防冻液出现冷热循环交替时，会令散热器不同材料的压接结合处损耗，影响散热器的性能。

为了保证散热器的性能，一般在产品设计的初期都要进行冷热循环性能的试验。目前对散热器冷热循环性能的测试只是通过整车路试对零部件功能进行验证，此种验证方法成本高，而且由于产品的开发周期短，导致上述验证不够充分，不能够充分保证产品的质量。

发明内容

本发明要解决的技术问题，是提供一种验证发动机散热器冷热循环性能的试验装置，能够对车辆发动机散热器的冷热循环性能进行充分试验，并且节省成本。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种验证发动机散热器冷热循环性能的试验装置，它包括用于散热器冷热循环性能试验的主回路、用于为散热器冷热循环性能试验的冷水循环回路降温的冷却回路、用于控制整个装置工作条件的控制系统，以及用于对冷水循环回路中流回冷水槽的水进行初步冷却的外部循环水回路；

所述主回路包括热水循环回路和冷水循环回路；冷水循环回路与热水循环回路的出口分别连接散热器的入口，散热器的出口分别连接冷水循环回路与热水循环回路的入口；所述冷水循环回路包括冷水槽、冷水泵、第二两位三通和第一单向阀，所述冷水槽的出口连接冷水泵的入口，冷水泵的出口连接三通的第一入口，三通的出口连接散热器的入口，散热器的出口连接第一两位三通的入口，所述第一两位三通的第一出口连接冷水槽的入口，所述第二两位三通与第一单向阀连接后设置在冷水泵的出口与三通的第一入口之间，冷水泵的出口通过第二两位三通连接第一单向阀的入口，第一单向阀的出口连接三通的第一入口；

所述冷却回路包括压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器；所述压缩机的出气口通过冷凝器通过膨胀阀连接蒸发器的入口，蒸发器的出口连接压缩机的吸气口，且蒸发器设于冷水循环回路的冷水槽中；

所述控制系统分别控制连接冷却回路、冷水循环回路和热水循环回路；

所述外部循环水回路包括循环水交换器和冷却水槽，所述循环水交换器设置在第一两位三通的第一出口与冷水槽的入口之间，循环水交换器的出口连接冷却水槽的入口，冷却水槽的出口连接冷凝器的入口，冷凝器的出口连接冷却水槽的入口，冷却水槽的出口通过电磁阀连接循环水交换器的入口。

作为对本发明的限定：所述热水循环回路包括热水槽、热水泵；所述热水槽中设置有对热水槽中的水进行加热的电加热器，热水槽的出口连接热水泵的入口，热水泵的出口连接三通的第二入口，所述三通通过散热器后通过第一两位三通的第二出口连接热水槽的入口；所述热水槽与冷水槽还通过连通器相连接。

作为对本发明的进一步限定：所述热水循环回路中还包括第三两位三通和第二单向阀，所述第三两位三通与第二单向阀连接后设置在热水泵的出口与三通的第二入口之间，所述热水泵的出口通过第三两位三通连接第二单向阀的入口，第二单向阀的出口连接三通的第二入口。

作为对本发明的更进一步限定：所述冷水循环回路还包括第一溢流阀；

所述冷水泵的出口通过第一溢流阀连接第一两位三通与冷水槽连接的管道；所述热水循环回路还包括第二溢流阀，所述热水泵的出口通过第二溢流阀连接第一两位三通与热水槽之间的连接管道；所述散热器的出口通过节流阀连接第一两位三通的入口。

作为对上述方式的限定：所述控制系统包括主控单元、主回路中液体信息检测装置；所述液体信息检测装置的信号输出端连接主控单元的信号输入端；所述主控单元分别输出控制信号控制连接压缩机、电加热器、冷水泵、热水泵、第一溢流阀、第二溢流阀、第一两位三通、第二两位三通、第三两位三通、膨胀阀、节流阀和电磁阀。

作为对上述方式的进一步限定：所述主回路中液体信息检测装置包括设置在冷水槽中用于检测冷水槽中水位的第一液位传感器，所述第一液位传感器将采集到的冷水槽的液位信号传送给主控单元；

设置在冷水槽中用于检测冷水槽中液体温度的第一温度传感器，所述第一温度传感器将采集到的冷水槽的液体温度传送给主控单元；

设置在热水槽中用于检测热水槽中水位的第二液位传感器，所述第二液位传感器将采集到的热水槽的液位信号传送给主控单元；

设置在热水槽中用于检测热水槽中液体温度的第二温度传感器，所述第二温度传感器将采集到的热水槽的液体温度信号传送给主控单元；

设置在三通的出口与散热器入口连接管道上，用于检测流入散热器的液体温度的第三温度传感器，所述第三温度传感器将检测到的流入散热器的液体温度信号传送给主控单元；

设置在三通的出口与散热器入口连接管道上，用于检测流入散热器的液体压力的压力传感器，所述压力传感器将检测到的流入散热器的液体压力信号传送给主控单元；

设置在节流阀与第一两位三通连接管道上，用于检测流出散热器的液体温度的第四温度传感器，所述第四温度传感器将检测到的流出散热器的液体温度信号传送给主控单元。

作为对上述方式的更进一步限定：所述控制系统还包括外部循环水回路中的液体温度检测装置，所述的液体温度检测装置为第五温度传感器，设置在冷却水槽与循环水交换器的连接管道上，用于检测流入循环水交换器的冷却水的温度，并将检测到的温度信号传送给主控单元。

由于采用了上述的技术方案,本发明与现有技术相比，所取得的技术进步在于：(1) 设置有冷水循环回路和热水循环回路，可以模拟发动机启停时冷热循环的状态，令散热器处于10℃→90℃→10℃的冷热循环的环境中，完成对散热器冷热循环性能的测试；

(2)本发明的结构简单，成本低，无需对散热器进行路试即可完成对散热器性能的试验；

(3) 设置有外部循环水回路，可以对由散热器流回冷水槽的液体进行一级冷却，减小了冷水槽中蒸发器的负荷；

(4)在这个装置中多处设置有液体信息检测装置，可以对装置工作过程中的各种液体信息进行采集，并将这些信息传送给主控单元，主控单元可以发出控制信号对相应的设备进行调节，保证了试验工作的可靠、正常进行。

综上可见，本发明结构简单，易于实现，可以对散热器的冷热循环性能进行充分的试验，保证了产品的质量。

本发明适用于对各种散热器进行冷热循环性能的试验。

本发明下面将结合说明书附图与具体实施例作进一步详细说明。

附图说明

图1是本发明实施例的连接结构框图；

    图2是本发明实施例的控制系统的原理框图。

     图中：1—电机，2—压缩机，3—冷凝器，4—蒸发器，5—膨胀阀，6-1—冷水槽，6-2—热水槽，7-1—冷水泵，7-2—热水泵，8—三通，9-1—第一两位三通，9-2—第二两位三通，9-3—第三两位三通，10—散热器，11-1—第一单向阀，11-2—第二单向阀，12-1—第一溢流阀，12-2—第二溢流阀，13—电加热器，14—节流阀，15—连通器，16—循环水交换器，17—冷却水槽；Y1—第一液位传感器，Y2—第二液位传感器，W1—第一温度传感器，W2—第二温度传感器，W3—第三温度传感器，W4—第四温度传感器，W5—第五温度传感器，K—电磁阀。

具体实施方式

实施例

本实施例为一种验证发动机散热器冷热循环性能的试验装置，其结构连接框图如图1所示。

该试验装置包括用于为散热器冷热循环性能试验提供冷水的冷却回路，用于散热器冷热循环性能试验的主回路、用于对冷水循环回路中流回冷水槽的水进行一级冷却的外部循环水回路和用于控制整个装置工作的控制系统。其中：

（1）冷却回路包括电机1、压缩机2、冷凝器3和蒸发器4。电机1的输出动力连接压缩机2，压缩机2的出气口连接冷凝器3的入口，冷凝器3的出口通过膨胀阀5连接蒸发器4的入口，蒸发器4的出口连接压缩机2的吸气口。

（2）主回路包括热水循环回路和冷水循环回路。

①冷水循环回路包括冷水槽6-1、冷水泵7-1。

冷却回路的蒸发器4设置在冷水槽6-1中，被冷水槽6-1中的水完全淹没。

冷水槽6-1的出口连接冷水泵7-1的入水口，冷水泵7-1的出水口通过三通8-1连接散热器9的入口。在冷水泵7-1的出水口与三通8的第一入口之间，还设置有第二两位三通9-2。在第二两位三通9-2与三通8的连接管道之间还设置有第一单向阀11-1。

第一单向阀11-1的入口连接第二两位三通9-2的出口，它的出口连接三通8的第一入口。散热器10的出口通过第一两位三通9-1连接冷水槽6-1的入口。所述冷水泵7-1的出水口与冷水回流的管道之间设置有第一溢流阀12-1。

②热水循环回路包括热水槽6-2、热水泵7-2。

热水槽6-2中设置有用于对热水槽中的水进行加热的电加热器13。

电加热器13连接外部电源。

热水槽6-2的出口连接热水泵7-2的入水口，热水泵7-2的出水口通过三通8连接散热器10的入口。

在热水泵7-2的出水口与三通8之间，设置有第三两位三通9-3。在第三两位三通9-3与三通8的连接管道之间，还设置有第二单向阀11-2。

第二单向阀11-2的入口连接第三两位三通9-3的出口，其出口连接三通8的第二入口。

散热器10的出口通过第一两位三通9-1连接热水槽6-2的入口。热水泵7-2的出水口与热水回流的管道之间设置有第二溢流阀12-2。

在上述的散热器10与第一两位三通9-1连接的管道上还设置有节流阀14，在冷水槽6-1与热水槽6-2之间还通过连通器15相连接。

（3）外部循环水回路包括循环水交换器16和冷却水槽17。

循环水交换器16设置在第一两位三通9-1与冷水槽6-1之间，循环水交换器16、冷却水槽17与冷凝器3之间形成循环，即冷却水槽17中的冷却水流入循环水交换器16中，与循环水交换器16中的液体进行热量交换后流回冷却水槽17中，冷却水槽17中的水流入冷凝器3中将从循环水交换器16携带出的热量在冷凝器3中进行释放，被冷凝器3冷却后的水再次流回冷却水槽17，再由冷却水槽17流入循环水交换器16中进行热量交换，如此形成循环。

（4）控制系统包括主控单元PLC。

主控单元PLC的信号输入端分别连接设置在冷水槽中用于检测冷水槽中水位的第一液位传感器Y1的信号输出端，设置在热水槽中用于检测热水槽中水位的第二液位传感器Y2的信号输出端，设置在三通8与散热器10入口管道上用于检测流入散热器的液体温度的第三温度传感器W3的信号输出端，设置在三通8与散热器10入口管道上用于检测整个系统液压的压力表P的信号输出端，设置在节流阀14与第一两位三通9-1连接管道上、用于检测流出散热器液体温度的第四温度传感器W4的信号输出端以及设置在冷却水槽17与循环水交换器16连接管道上、用于检测流入循环水交换器的冷却水温度的第五温度传感器W5的输出端，主控单元PLC接收这些传感器采集的信号，并将这些采集到的信号进行处理分析后，发出相应的控制信号。所述的控制信号可以传送给压缩机2的电机以及离合器、膨胀阀5、冷水泵7-1、热水泵7-2、第一两位三通9-1、第二两位三通9-2、第三两位三通9-3、电加热器13的电源回路、第一溢流阀12-1、第二溢流阀12-2、节流阀14和电磁阀K，通过控制这些装置动作，令整个装置中的冷水或者热水的流量、温度以及压力均达到设定的试验条件，保证试验的完整性。

本实施例在使用时，具体的试验过程为：首先启动冷水循环回路（由冷却回路为冷水槽6-1制冷，保证冷水槽6-1中冷水的温度），主控单元PLC发出控制信号给冷水泵7-1，令冷水泵7-1启动从冷水槽6-1中泵取冷水给散热器10，第二两位三通9-2接收主控单元PLC发出的控制信号，能够保证冷水从冷水槽6-1泵出后流入散热器9内，然后冷水由散热器10流出后经由第一两位三通9-1和循环水交换器16流回冷水槽6-1，其中第一两位三通9-1接收PLC发出的控制信号可以保证冷水是流回冷水槽6-1。与此同时设置在冷水槽中的第一温度传感器W1检测到此时冷水的温度，并将温度信号传送给主控单元PLC，如果此时冷水的温度高于12°C时，主控单元PLC接收到该温度信号后发出控制信号给压缩机2，令压缩机2的离合器吸合，冷却回路工作，将冷水槽6-1中的液体温度降低；如果此时的冷水温度低于8°C时，主控单元PLC接收到此时的温度信号后发出控制信号给压缩机2，压缩机2的离合器断开，冷却回路不再工作，冷水槽6-1中的液体温度不再下降。

在此过程中，散热器10的入口与三通8的连接管道上设置有第三温度传感器W3，散热器10的出口与第一两位三通9-1连接的管道上设置有第四温度传感器W4，可以检测到此时流入散热器10以及由散热器10流出的液体的温度，并将温度信号传送给主控单元PLC，主控单元PLC可以根据上述温度信号判断此时液体应该是流回冷水槽6-1的，因此，第一两位三通9-1会联通冷水槽6-1。此外，冷水由散热器10流回冷水槽6-1时流经了循环水交换器16，所述循环水交换器16的作用是可以令流出散热器10的水与冷却水槽17中的水进行热量交换，这样流回冷水槽6-1中的水的温度相对会降低一些，再通过冷却回路冷却时能够降低蒸发器4的负荷。

同时，在循环水交换器16与冷却水槽17之间的连接管道上，设置有用于检测入口循环水交换器16的冷却水温度的第五温度传感器W5，以及控制冷却水是否流入循环水交换器16的电磁阀K。第五温度传感器W5实时检测由冷却水槽17流入循环水交换器16的冷水温度，并将温度信号传送给主控单元PLC进行分析处理，如果采集到此时冷却水槽17的冷却水温度大于第四温度传感器W4采集到的由散热器10流回冷水槽6-1的冷水温度，主控单元PLC会发出控制信号给电磁阀K，将电磁阀K关闭，阻止冷却水由冷却水槽17流入循环水交换器16；如果此时采集到的冷却水槽17的冷却水温度小于第四温度传感器W4采集到的由散热器10流回冷水槽6-1的冷水温度，主控单元PLC会发出控制信号打开电磁阀K，令冷却水槽17中的冷却水流入循环水交换器16，与循环水交换器16中的水进行热量交换，降低流回冷水槽6-1的水的温度。

然后启动热水循环，主控单元PLC停止发出控制信号给冷水泵7-1，改为发出控制信号给热水泵7-2，利用热水泵7-2从热水槽6-2中泵取热水经由第三两位三通9-3热水是流入散热器10中。在此过程中，设置在热水槽6-2中的第二温度传感器W2也会随时检测热水槽6-2中热水的温度，并将该信号传送给主控单元PLC，令主控单元PLC控制电加热器13，保证热水的温度在一个合理的范围内。主控单元PLC接收第三温度传感器W3与第四温度传感器W4的信号后分别发出控制信号给第三两位三通9-3与第一两位三通9-1，保证热水由热水泵7-2流入散热器10中，同时热水从散热器10流出后经过第一两位三通9-1流回热水槽6-2中。如此循环启动冷水循环回路和热水循环回路，令散热器10处于10℃→90℃→10℃冷热交替的环境中，通过对散热器10经受上述试验来判定散热器10的冷热循环性能。

上述冷热循环的过程中，主控单元PLC可以通过接收第一液位传感器Y1、第二液位传感器Y2检测到的冷水槽6-1与热水槽6-2内的液位信号，以及压力表P检测到的系统中的液压信号，当冷水槽6-1或者热水槽6-2中的液位不等时，主控单元PLC会发出控制信号给连通器15，让冷水槽6-1与热水槽6-2中的水联通，从而令两个水槽中的液位相同；当系统中的液压过高或者过低时，主控单元PLC均会发出控制信号控制冷水泵7-1或者热水泵7-2的工作，保证系统中的液压。

本实施例结构简单，通过低成本的装置就可以对发动机散热器的冷热循环性能加以充分试验，保证了散热器出厂时性能的稳定。

Claims (6)

1.一种验证发动机散热器冷热循环性能的试验装置，其特征在于：它包括用于散热器冷热循环性能试验的主回路、用于为散热器冷热循环性能试验的冷水循环回路降温的冷却回路、用于控制整个装置工作条件的控制系统，以及用于对冷水循环回路中流回冷水槽的水进行初步冷却的外部循环水回路；

所述主回路包括热水循环回路、冷水循环回路；冷水循环回路与热水循环回路的出口分别连接散热器的入口，散热器的出口分别连接冷水循环回路与热水循环回路的入口；所述冷水循环回路包括冷水槽、冷水泵、第二两位三通和第一单向阀，所述冷水槽的出口连接冷水泵的入口，所述第二两位三通与第一单向阀连接后设置在冷水泵的出口与三通的第一入口之间，冷水泵的出口通过第二两位三通连接第一单向阀的入口，第一单向阀的出口连接三通的第一入口，三通的出口连接散热器的入口，散热器的出口连接第一两位三通的入口，所述第一两位三通的第一出口连接冷水槽的入口；

所述热水循环回路包括热水槽、热水泵、第三两位三通和第二单向阀，所述热水槽的出口连接热水泵的入口，所述第三两位三通与第二单向阀连接后设置在热水泵的出口与三通的第二入口之间，所述热水泵的出口通过第三两位三通连接第二单向阀的入口，第二单向阀的出口连接三通的第二入口，所述三通通过散热器后通过第一两位三通的第二出口连接热水槽的入口；

所述冷却回路包括压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器；所述压缩机的出气口通过冷凝器通过膨胀阀连接蒸发器的入口，蒸发器的出口连接压缩机的吸气口，且蒸发器设于冷水循环回路的冷水槽中；

所述控制系统分别控制连接冷却回路、冷水循环回路和热水循环回路；

所述外部循环水回路包括循环水交换器和冷却水槽，所述循环水交换器设置在第一两位三通的第一出口与冷水槽的入口之间，循环水交换器的出口连接冷却水槽的入口，冷却水槽的出口连接冷凝器的入口，冷凝器的出口连接冷却水槽的入口，冷却水槽的出口通过电磁阀连接循环水交换器的入口。

2.根据权利要求1所述的验证发动机散热器冷热循环性能的试验装置，其特征在于：所述热水槽中设置有对热水槽中的水进行加热的电加热器，所述热水槽与冷水槽还通过连通器相连接。

3.根据权利要求2所述的验证发动机散热器冷热循环性能的试验装置，其特征在于：所述冷水循环回路还包括第一溢流阀；

所述冷水泵的出口通过第一溢流阀连接第一两位三通与冷水槽连接的管道；所述热水循环回路还包括第二溢流阀，所述热水泵的出口通过第二溢流阀连接第一两位三通与热水槽之间的连接管道；所述散热器的出口通过节流阀连接第一两位三通的入口。

4.根据权利要求3所述的验证发动机散热器冷热循环性能的试验装置，其特征在于：所述控制系统包括主控单元、主回路中液体信息检测装置；所述液体信息检测装置的信号输出端连接主控单元的信号输入端；所述主控单元分别输出控制信号控制连接压缩机、电加热器、冷水泵、热水泵、第一溢流阀、第二溢流阀、第一两位三通、第二两位三通、第三两位三通、膨胀阀、节流阀和电磁阀。

5.根据权利要求4所述的验证发动机散热器冷热循环性能的试验装置，其特征在于：所述主回路中液体信息检测装置包括设置在冷水槽中用于检测冷水槽中水位的第一液位传感器，所述第一液位传感器将采集到的冷水槽的液位信号传送给主控单元；

设置在冷水槽中用于检测冷水槽中液体温度的第一温度传感器，所述第一温度传感器将采集到的冷水槽的液体温度传送给主控单元；

设置在热水槽中用于检测热水槽中水位的第二液位传感器，所述第二液位传感器将采集到的热水槽的液位信号传送给主控单元；

设置在热水槽中用于检测热水槽中液体温度的第二温度传感器，所述第二温度传感器将采集到的热水槽的液体温度信号传送给主控单元；

设置在三通的出口与散热器入口连接管道上，用于检测流入散热器的液体温度的第三温度传感器，所述第三温度传感器将检测到的流入散热器的液体温度信号传送给主控单元；

设置在三通的出口与散热器入口连接管道上，用于检测流入散热器的液体压力的压力传感器，所述压力传感器将检测到的流入散热器的液体压力信号传送给主控单元；

设置在节流阀与第一两位三通连接管道上，用于检测流出散热器的液体温度的第四温度传感器，所述第四温度传感器将检测到的流出散热器的液体温度信号传送给主控单元。

6.根据权利要求5所述的验证发动机散热器冷热循环性能的试验装置，其特征在于：所述控制系统还包括外部循环水回路中的液体温度检测装置，所述的液体温度检测装置为第五温度传感器，设置在冷却水槽与循环水交换器的连接管道上，用于检测流入循环水交换器的冷却水的温度，并将检测到的温度信号传送给主控单元。