CN103868695B - 发动机性能测试系统及其中冷器装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种发动机性能测试系统及其中冷器装置,该装置包括安装在发动机试验台架(100)上的喷淋机构(1)、车用中冷器(2)和水箱(3),该喷淋机构(1)设在车用中冷器(2)上方以对该车用中冷器(2)喷淋冷却液,水箱(3)安装在车用中冷器(2)下方以收集冷却液。该系统包括发动机试验台架(100)和安装在该发动机试验台架(100)上的发动机总成和中冷器装置,车用中冷器(2)的进气口和出气口分别与发动机总成的压气机口和进气歧管相连。本发明的中冷器装置结构简单、成本低、方便控制,适用于各种发动机的测试实验中以完全模拟实际使用状况。

Description

发动机性能测试系统及其中冷器装置
技术领域
本发明涉及一种用于发动机性能测试和排放测试中的中冷器装置。
背景技术
发动机的性能测试和排放测试通常在实验室的发动机试验台架上进行。发动机试验台架上设有模拟中冷器设备,测试时将发动机的进气歧管和压气机出口分别与发动机试验台架上的模拟中冷器连通。其中,空气通过压气机增压和升温后从压气机出口进入中冷器,在中冷器中进行降温,但由于中冷器的散热翅片结构对流入的空气产生一定的阻力,因而会使得通过中冷器后的空气具有一定的前后压降,因而降温后且带有一定压降的空气从进气歧管进入发动机油缸。其中,中冷器的温度调节性能和前后压降特性对增压发动机的动力性、经济性、排放等都有很大影响,因而在发动机性能试验中模拟车用中冷器性能,对考察不同增压压比条件下发动机的性能是非常必要的。
其中,为了调节通过中冷器的空气温度,传统的方法是在模拟中冷器中安装可流过冷却水的翅片,通过调节进水阀门的开度来调节流过阀门的冷却水流量,进而调节高温空气通过中冷器的温度,即中冷后温度。这种方式虽然可以实现中冷后温度调节,但是冷却水翅片是固定安装的,模拟中冷器的前后压降和中冷器体积也是固定的,难以模拟各类型的车用中冷器,导致对发动机性能有一定程度的影响,且存在漏水进入发动机汽缸危险。
若在发动机测试中直接采用车用中冷器,为了调节通过中冷器的空气温度,一种方式是采用变频风机吹拂车用中冷器。采用大型轴流变频风机可以达到完全模拟整车运行时通过中冷器的冷风和风速,但由于风机尺寸大,难以在实验室中安置,且大型风机价格不菲。另一种方式是水浴车用中冷器,即将车用中冷器浸泡在有活水流动的冷水水箱中以起到对中冷器的降温作用。这虽然可以模拟车用中冷器前后压降,但同样存在冷水水箱的尺寸过大难以布置的问题。而且,中冷器浸泡方式难以控制中冷器后温度,其受外界因素干扰大,同时还存在中冷器长期浸泡腐蚀导致发动机进水的风险。其它还有的方式是对车用中冷器外部封装水套,以控制中冷器温度和模拟中冷器前后压降。但是由于封装水套需要拆解车用中冷器进行封装,要求加工精度高、加工周期长、费时费力,并且封装水套的车用中冷器只适用于相应的单一发动机,通用性差,不能供各类发动机使用。
发明内容
本发明的目的是提供一种发动机性能测试系统及其中冷器装置,该中冷器装置结构简单、成本低、方便控制,适用于各种发动机的测试实验中以完全模拟实际使用状况。
为实现上述目的,本发明提供了一种用于发动机性能测试的中冷器装置,该装置包括安装在发动机试验台架上的喷淋机构、车用中冷器和水箱,该喷淋机构设在所述车用中冷器上方以对该车用中冷器喷淋冷却液,所述水箱安装在所述车用中冷器下方以收集所述冷却液。
优选地,该装置还包括设置在所述水箱内的安装支架,所述车用中冷器安装在所述安装支架上。
优选地,所述水箱的长度或宽度不大于所述车用中冷器的相应长度或宽度的20%。
优选地,该装置还包括玻璃围栏,该玻璃围栏安装在所述喷淋机构与水箱之间并围绕所述车用中冷器设置。
优选地,所述水箱与喷淋机构之间通过抽水管路相连,所述抽水管路中安装有抽水泵。
优选地,该装置还包括比例控制阀和PID控制器,该比例控制阀安装在所述抽水管路中,所述PID控制器与所述比例控制阀电连接以控制该比例控制阀的阀门开度。
优选地,该装置还包括用于与所述PID控制器通讯的远程控制装置。
优选地,所述水箱上设有用于补充冷却液的进水口和用于排出冷却液的出水口,所述出水口上设有排水泵。
优选地,所述水箱内设有用于控制液位的浮子开关,该浮子开关与所述排水泵电连接。
此外,本发明还提供了一种发动机性能测试系统,该系统包括发动机试验台架、安装在该发动机试验台架上的发动机总成和根据本发明上述的用于发动机性能测试的中冷器装置,该中冷器装置的所述车用中冷器的进气口和出气口分别与所述发动机总成的压气机口和进气歧管相连。
通过上述技术方案,根据本发明的用于发动机性能测试的中冷器装置中,针对不同的发动机采用相应的车用中冷器,该车用中冷器布置在上方的喷淋机构和下方的水箱之间,占用空间小适于试验室布置。通过控制喷淋装置喷出的冷却液和流量流速,可对车用中冷器进行降温,完全模拟整车状况下的中冷器前后压降和中冷器体积,整个装置的结构简单、成本低。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与下面的具体实施方式一起用于解释本发明,但并不构成对本发明的限制。在附图中:
图1为根据本发明的发动机性能测试系统及其中冷器装置的结构示意图。
附图标记说明
1 喷淋机构 2 车用中冷器
3 水箱 4 安装支架
5 玻璃围栏 6 抽水管路
7 抽水泵 8 比例控制阀
9 PID控制器 10 远程控制装置
11 排水泵 31 进水口
32 出水口 100 发动机试验台架
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是,此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明,并不用于限制本发明。
在本发明中,在未作相反说明的情况下,使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的或者是针对竖直、垂直或重力方向上而言的各部件相互位置关系描述用词。
如图1所示,本发明提供一种用于发动机性能测试的中冷器装置,该装置包括安装在发动机试验台架100上的喷淋机构1、车用中冷器2和水箱3,该喷淋机构1设在车用中冷器2上方以对该车用中冷器2喷淋冷却液,水箱3安装在车用中冷器2下方以收集从车用中冷器2的外壳上流下的冷却液。在本发明的用于发动机性能测试的中冷器装置不选用模拟中冷器,而是针对不同的发动机采用相应的车用中冷器2。车用中冷器2布置在上方的喷淋机构1和下方的水箱3之间,而不同是安装在水箱内,因而占用空间更小,适于试验室布置。其中,通过控制喷淋机构1喷出的冷却液和流量流速,可对车用中冷器2进行降温,完全模拟整车状况下的中冷器前后压降和中冷器体积。如图1所示的整个中冷器装置的结构简单,造价成本低。因而解决了在发动机性能测试中采用变频风机或水浴车用中冷器时的占用空间过大而难以布置的问题,或者采用模拟中冷器难以模拟压降和体积、通用性不好等问题,或者采用水套封装车用中冷器的费用昂贵、通用性不好等问题。
其中,水箱可由1mm至2mm厚的铁板制成,箱体尺寸与车用中冷器2略大,以能够完全收集从车用中冷器2的外壳上向下流出的冷却液即可,以节约占用空间。在本实施方式中,水箱3的长度或宽度设计为不大于车用中冷器2的相应长度或宽度的20%,相较于前述的水浴车用中冷器方式而言占用空间大大减小。水箱3内外还可涂刷防锈漆以防锈。
为支撑位于水箱3上方的车用中冷器2并节约空间,优选地在水箱3内设置安装支架4,如图1所示,车用中冷器2安装在安装支架4上。该安装支架4优选为居中设置,以使得车用中冷器2的周缘部分尽量不超出水箱3边缘。并且,安装支架4优选为高度可调节,从而使车用中冷器2可根据需要安装在合适的高度上,也便于喷淋机构1的布置,方便实验室的整体结构布局。另外,为了防止从喷淋机构1中向下流出的冷却液溅出,可在喷淋机构1与水箱3之间设置玻璃围栏5,该玻璃围栏5可围绕车用中冷器2安装,使得溅射到玻璃围栏5上的冷却液顺流至下方的水箱3中加以收集。
喷淋机构1可通过布置在车用中冷器2上方的多个喷头往车用中冷器2壳体上喷洒冷却液,以对流经车用中冷器2内的增压升温的空气进行降温。本实施方式中,如图1所示,喷淋机构1包括位于车用中冷器2上方的多组镀锌管,镀锌管的管壁上间隔大约8-10mm钻取作为喷头的M8螺纹孔,使得流经镀锌管内的冷却液从螺纹孔中喷出。喷淋机构1可从例如外接的冷却液容器中抽取冷却液,但本实施方式中更优选地采用循环利用方式,即从水箱3中抽取已利用的冷却液。如图1所示,水箱3与喷淋机构1之间通过抽水管路6相连,抽水管路6上安装有抽水泵7。通过抽水泵7的泵抽功能可循环利用冷却液,并且对冷却液加压增速,使得冷却液从喷头中喷出后对车用中冷器2的冷却效果更佳。另外,当水箱3中的冷却液反复利用时,显然会升温明显,不足以继续使用,因而必须补充足够的新冷却液。因此,水箱3上可设有用于补充冷却液的进水口31和用于排出冷却液的出水口32,出水口32上可设有排水泵11,以达到冷却液的补充和更新作用。排水泵11可将已升温后的冷却液抽出到冷却液回水管路,使之在外部降温,还可继续从进水口31流入水箱3加以利用。而且,为防止水箱3内的水位过低导致抽水泵7能够抽取足够量的冷却液或者水位过高从而溢出,水箱3内可设有用于控制液位的浮子开关,该浮子开关与排水泵11电连接。当水箱3内的水位低于控制水位时,可停止排水泵11工作,从进水口31补充新的冷却液。当水箱3内的水位高于控制水位时,则可控制停止从进水口31流入冷却液并开启排水泵11排出冷却液。
显然,冷却液从喷头中喷出的单位流量和流速是影响对车用中冷器2的冷却效果的重要参数。因此,为完全模拟整车中的中冷器冷却效果,图1中采用的中冷器装置中还采用了比例控制阀8和PID控制器9,该比例控制阀8安装在抽水管路6中,PID控制器9与比例控制阀8电连接以控制该比例控制阀8的阀门开度。这样,PID控制器可根据采集到的中冷后温度,相应地调节比例控制阀8的阀门开度,即调节喷头中喷出的冷却液的流量和流速,从而通过PID控制器9可实现对中冷后温度的连续控制,相较于水浴车用中冷器的效果更显著。而且,为便于操控以及与发动机性能测试系统集成控制,该中冷器装置还包括用于与PID控制器9通讯的远程控制装置10,远程控制装置10例如WAGO模块和PLC模块等可与PID控制仪表远程通讯。
上述的中冷器装置在应用到发动机性能测试系统中时,将该中冷器装置和发动机总成布置到发动机试验台架100上,如图1所示。其中,车用中冷器2的进气口和出气口分别与发动机总成的压气机口和进气歧管相连。这样,在实验室中即可完全模拟整车发动机总成中的中冷器的前后压降和空气冷却效果。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式,但是,本发明并不限于上述实施方式中的具体细节,在本发明的技术构思范围内,可以对本发明的技术方案进行多种简单变型,这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是,在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征,在不矛盾的情况下,可以通过任何合适的方式进行组合,为了避免不必要的重复,本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外,本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合,只要其不违背本发明的思想,其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (8)

1.用于发动机性能测试的中冷器装置,其特征在于,该装置包括安装在发动机试验台架(100)上的喷淋机构(1)、车用中冷器(2)和水箱(3),该喷淋机构(1)设在所述车用中冷器(2)上方以对该车用中冷器(2)喷淋冷却液,所述水箱(3)安装在所述车用中冷器(2)下方以收集所述冷却液,并且
该装置还包括设置在所述水箱(3)内的安装支架(4),所述车用中冷器(2)安装在所述安装支架(4)上,所述水箱(3)的长度或宽度不大于所述车用中冷器(2)的相应长度或宽度的20%。
2.根据权利要求1所述的用于发动机性能测试的中冷器装置,其特征在于,该装置还包括玻璃围栏(5),该玻璃围栏(5)安装在所述喷淋机构(1)与水箱(3)之间并围绕所述车用中冷器(2)设置。
3.根据权利要求1或2所述的用于发动机性能测试的中冷器装置,其特征在于,所述水箱(3)与喷淋机构(1)之间通过抽水管路(6)相连,所述抽水管路(6)中安装有抽水泵(7)。
4.根据权利要求3所述的用于发动机性能测试的中冷器装置,其特征在于,该装置还包括比例控制阀(8)和PID控制器(9),该比例控制阀(8)安装在所述抽水管路(6)中,所述PID控制器(9)与所述比例控制阀(8)电连接以控制该比例控制阀(8)的阀门开度。
5.根据权利要求4所述的用于发动机性能测试的中冷器装置,其特征在于,该装置还包括用于与所述PID控制器(9)通讯的远程控制装置(10)。
6.根据权利要求2所述的用于发动机性能测试的中冷器装置,其特征在于,所述水箱(3)上设有用于补充冷却液的进水口(31)和用于排出冷却液的出水口(32),所述出水口(32)上设有排水泵(11)。
7.根据权利要求6所述的用于发动机性能测试的中冷器装置,其特征在于,所述水箱(3)内设有用于控制液位的浮子开关,该浮子开关与所述排水泵(11)电连接。
8.发动机性能测试系统,该系统包括发动机试验台架(100)和安装在该发动机试验台架(100)上的发动机总成,其特征在于,该系统还包括根据上述权利要求1-7中任意一项所述的用于发动机性能测试的中冷器装置,该装置的所述车用中冷器(2)的进气口和出气口分别与所述发动机总成的压气机口和进气歧管相连。
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