CN104019992B - 一种发动机附件载荷模拟系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种发动机附件载荷模拟系统，包括：控制单元；交流发电机模拟单元；空调模拟单元、液压助力转向模拟单元、硅油风扇离合器模拟单元、真空泵模拟单元中的一个或者多个；所述控制单元控制所述空调模拟单元、所述交流发电机模拟单元、所述液压助力转向模拟单元、所述硅油风扇离合器模拟单元、所述真空泵模拟单元向发动机施加或切断负载，其特征在于，所述交流发电机模拟单元包括交流发电机和第一风扇，所述第一风扇在作为所述交流发电机的负载的同时为所述控制单元、所述空调模拟单元、所述液压助力转向模拟单元、所述硅油风扇离合器模拟单元、所述真空泵模拟单元中的一个或者多个提供散热。本发明使发动机试验更加准确且能耗低。
Description
技术领域
本发明涉及发动机测试领域，具体涉及发动机附件载荷模拟系统。
背景技术
目前的发动机试验主要是单独验证发动机本身的相关耐久和性能的验证方法，并不涉及到整车环境下发动机所要带动的其它附件(如空调压缩机、交流发电机、动力转向泵、冷却风扇和真空泵)，这些由发动机带动的附件(如空调压缩机、交流发电机、动力转向泵、冷却风扇和真空泵)并没有在发动机试验中实现对发动机的加载，即在整车环境下理应消耗在这些整车附件上的发动机功率并未在目前的发动机试验中加以考虑，这样，通过目前发动机试验得出的发动机耐久和性能数据并不能完全反映出发动机在整车环境下的特性。在现有技术中，发动机试验过程中交流发电机处于空转状态，所产生的电能并未被消耗。在现有技术中，空调压缩机在发动机试验过程中也处于空转状态，即压缩机并未消耗发动机的任何功率。在现有技术中，硅油风扇离合器在发动机试验过程中仅仅是随发动机运转而动作，但因硅油风扇离合器受温度影响才会实现内部的离、合，因此需要验证硅油风扇离合器受温度影响的内部啮合运转、脱离不运转的性能。现有技术中发动机试验中发动机上的液压助力转向泵一直处于空载状态，并未消耗发动机的任何功率。在现有技术中的发动机试验中发动机上的真空泵一直处于空载状态，即并没有消耗发动机的功率。
另外，在试验时，还要消耗发动机以外的其它能量来提供负载，造成能源浪费。
发明内容
本发明的目的克服发动机试验中的不准确和高能耗问题，为此本发明的实施例提供了如下技术方案：
一种发动机附件载荷模拟系统，包括：控制单元；交流发电机模拟单元；空调模拟单元、液压助力转向模拟单元、硅油风扇离合器模拟单元、真空泵模拟单元中的一个或者多个；所述控制单元控制所述空调模拟单元、所述交流发电机模拟单元、所述液压助力转向模拟单元、所述硅油风扇离合器模拟单元、所述真空泵模拟单元向发动机施加或切断负载，所述交流发电机模拟单元包括交流发电机和第一风扇，所述第一风扇在作为所述交流发电机的负载的同时为所述控制单元、所述空调模拟单元、所述液压助力转向模拟单元、所述硅油风扇离合器模拟单元、所述真空泵模拟单元中的一个或者多个提供散热。
优选地，所述空调模拟单元包括空调主机、冷凝器、蒸发器，空调压缩机通过电磁离合器与所述发动机皮带轮结合或者断开。
优选地，所述硅油风扇离合器模拟单元包括热风机和三通电磁阀，所述三通电磁阀将所述热风机的热风通向所述硅油风扇离合器或外部环境。
优选地，所述热风机的风源来自所述冷凝器。
优选地，所述交流发电机模拟单元的第一风扇将所述冷凝器附近的空气吹向所述热风机形成风源。
优选地，所述液压助力转向模拟单元包括动力转向泵、机械转向器、伺服电机和弹簧机构，所述动力转向泵与所述机械转向器油路连通，所述机械转向器的转轴连接所述伺服电机驱动轴，所述机械转向器的横拉杆连接所述弹簧机构。
优选地，所述真空泵模拟单元包括真空泵、储气罐、第一电磁阀和第二电磁阀，所述第一电磁阀一端连接外部环境另一端连接所述储气罐，所述第二电磁阀一端连接所述真空泵另一端连接所述储气罐，所述第一电磁阀和所述第二电磁阀的开闭受所述控制单元控制，所述真空泵受所述发动机驱动。
优选地，所述控制单元、所述空调模拟单元、所述交流发电机模拟单元、所述液压助力转向模拟单元、所述硅油风扇离合器模拟单元、所述真空泵模拟单元安装在一个机柜内。
优选地，所述第一风扇为多个，分别受所述控制单元控制。
本发明为发动机试验增加了交流发电机模拟单元、空调模拟单元、液压助力转向模拟单元、硅油风扇离合器模拟单元、真空泵模拟单元，通过控制单元控制它们中的一个或者多个向发动机施加负载，能够更加准确、全面地模拟发动机在整车环境下的特性，并且采用第一风扇同时作为负载及散热装置，既模拟出了交流发电机负载，又为模拟系统散热，保证模拟系统处于良好的工作状态，节约能耗。
进一步地，将空调模拟单元加载过程中的冷凝器散热提供至硅油风扇离合器中的热风机，降低了模拟硅油风扇离合器加载时的能耗。
进一步地，以第一风扇将冷凝器附近的空气吹向热风机，第一风扇同时起到空调模拟单元的散热风扇作用，降低了模拟系统所需装置数量和能耗。
进一步地，以弹簧作为液压助力转向模拟单元提供负载，结构简单。
进一步地，以储气罐和两个电磁阀的开闭来模拟真空泵负载，结构简单易于实现。
进一步地，将各模拟单元和控制单元组装到一个机柜内后，第一风扇能够为整个系统提供散热，实现结构紧凑的同时又不至于产生热干扰。
进一步地，采用多个第一风扇分别受控加载，能够模拟交流发电机多种负载情况，模拟程度更好。
附图说明
接下来将结合附图对本发明的具体实施例作进一步详细说明，其中：
图1是采用了本发明的实施例的发动机附件载荷模拟系统的发动机试验系统结构框图；
图2是本发明的实施例的交流发电机模拟单元的轴测图；
图3是本发明的实施例的空调模拟单元的轴测图；
图4是本发明的实施例的硅油风扇离合器模拟单元的轴测图；
图5是本发明的实施例的硅油风扇离合器模拟单元的结构示意图；
图6是本发明的实施例的液压助力转向模拟单元和真空泵模拟单元的轴测图，两单元被安装在一个机柜中；
图7是本发明的实施例的液压助力转向模拟单元的结构示意图；
图8是本发明的实施例的真空泵模拟单元的结构示意图。
上图中标记说明：1、第一风扇，2、控制单元安装位置，3、机柜轮安装支腿，4、外部环境，5、冷凝器，6、第二风扇，7、空调压缩机，8、蒸发器，9、吸液管，10、蒸发器进液端，11、机械转向器，12、弹簧机构，13、伺服电机，14、储油罐，15、液压油冷却系统，16、储气罐，17、支腿，18、移动支架，19、热风机，20、上下调节装置，21、三通电磁阀，22、热风机进风口，23、地面固定支架，24、第一电磁阀，25、第二电磁阀，100、第一机柜，200、第二机柜，300、第三机柜。
具体实施方式
参考图1，在发动机附件载荷模拟系统中，控制单元与上位机通过以太网通讯，控制单元接收上位机指令后通过执行器或载荷切换装置来实现对空调模拟单元、交流发电机模拟单元、液压助力转向模拟单元、硅油风扇离合器模拟单元、真空泵模拟单元向发动机施加或切断负载的控制，并将监测附件状态反馈给上位机，另外通过RS-232的方式与伺服电机控制器通讯。在整套发动机试验系统中，还包括自动试验台控制系统和发动机、测试器与台架辅助系统。附件载荷模拟系统中的控制单元还通过RS-232的方式与发动机自动试验台控制系统通讯，从而对被测发动机、测试器与台架辅助系统的工作进行控制，并选择空调模拟单元、交流发电机模拟单元、液压助力转向模拟单元、硅油风扇离合器模拟单元、真空泵模拟单元中的一个或者多个分别或者同时向发动机施加负载。在本发明的实施例中，交流发电机模拟单元是必须存在的，而空调模拟单元、液压助力转向模拟单元、硅油风扇离合器模拟单元、真空泵模拟单元能够选择性地存在一个或者多个，当然如果全部存在时能够最全面地模拟附件对发动机的加载。并且，现有的其它通讯方式也是可选的。在试验中，控制单元获取自动试验台的相关参数信号，同时控制单元可实现各模拟单元(交流发电机模拟单元、真空泵模拟单元、液压助力转向模拟单元、硅油风扇离合器模拟单元、空调模拟单元)的独立控制，可以通过控制型号驱动各执行器(如电磁阀、伺服电机等)的动作，同时通过各传感器获取各传感的信号并加以处理分析
参考图2，交流发电机模拟单元采用多个第一风扇1，第一风扇1连接到交流发电机(未示出)的电能输出端作为交流发电机的负载进行电能消耗。同时，第一风扇1安装在第一机柜100上，第一机柜100还预留了控制单元安装位置2，将控制单元安装到第一机柜100上后，第一风扇1在作为负载的同时，电能并未被白白消耗，而是为第一机柜100内的控制单元提供散热。而采用多个第一风扇1分别受控制单元控制的优势在于，控制不同数量的第一风扇1提供负载能够模拟交流电机多功率负载情况，为参数的采集和性能曲线的绘制提供更丰富的数据采集点。为了移动方便，第一机柜100下方还设置了机柜轮安装支腿3用于安装转轮。
参考图3，空调模拟单元包括冷凝器5、第二风扇6、空调主机7、蒸发器8等来使空调压缩机做功，从而消耗发动机部分功率。冷凝器5、第二风扇6、空调主机7、蒸发器8被安装在第二机柜200中。采用一个电磁离合器控制空调压缩机(未示出)与发动机皮带轮(未示出)的结合或断开，同时，空调主机的冷却液输出端、输入端分别连接到空调模拟单元的蒸发器进液端10、吸液管9上，当电磁离合器控制空调压缩机与发动机皮带轮吸合时，空调压缩机会带动整个空调模拟单元运转产生制冷效果，制冷过程为：在发动机的驱动下，空调压缩机将低温低压的制冷剂气体压缩为高温高压的制冷剂气体，在冷凝器5中放热冷凝为中温高压的制冷剂液体，经过储液干燥器后流入蒸发器8，经热力膨胀阀节流后在蒸发器8中蒸发吸热，经过吸液管9回流到空调压缩机。冷凝器5处所散发的热量通过第二风扇6的作用向外部环境4耗散。该制冷过程即间接实现消耗发动机部分功率的目的，从而实现空调压缩机对发动机的加载。为了移动方便，第二机柜200下方还设置了机柜轮安装支腿3用于安装转轮。
结合图4、图5，硅油风扇离合器模拟单元包括热风机19和三通电磁阀21。为了提高通用性，还为硅油风扇离合器模拟单元安装了移动支架18和上下位置调节装置20。控制单元控制热风机19运转或停止，当热风机19运转时产生的热风通过两个通风支路向外传递，其中热风主支路通向发动机硅油风扇离合器，热风旁通支路通向远离发动机的外部环境，在两支路的交接处设有一个三通电磁阀21，通过该三通电磁阀21的控制来切换热风所经过的支路。当热风全部由热风主支路吹向发动机硅油风扇离合器时，即实现对硅油风扇离合器的加热，当加热到一定温度时硅油风扇离合器即会实现啮合而运转；当热风全部由热风旁通支路吹出时，硅油风扇离合器即会慢慢降温，温度下降到一定程度时即内部脱离而停止运转。通过控制热风所经过的两支路的开启、关闭时间即可控制硅油风扇离合器的运转、停止时间。为了加热空气，热风机需要消耗一定的功率，为了降低耗能，优选将图3中的冷凝器5周围的空气经压缩后作为风源提供给热风机，这些空气已经具有一定的温度因此更容易达到试验温度降低热风机的能耗。更为优选的是，采用图1中的第一风扇1来取代图3中的第二风扇6作为散热风扇，由第一风扇1将冷凝器5附近的空气吹向热风机19经汇集后进入热风机进风口22形成风源，这进一步降低了试验能耗。地面固定支架23用于将硅油风扇离合器模拟单元固定到地面上。
结合图6、图7，液压助力转向模拟单元包括动力转向泵、机械转向器11、伺服电机13和弹簧机构12、储油罐14、液压油冷却系统15及行星齿轮减速器(未示出)。具体工作过程为：发动机带动动力转向泵运转，动力转向泵液压油输出、输入端分别连接到机械转向器11的液压油输入、回油端，行星齿轮减速器一端通过花键连接机械转向器11上的转动轴，行星齿轮减速器另一端连接到伺服电机13的驱动轴上，通过控制伺服电机13的动作来驱动行星齿轮减速器动作，然后行星齿轮减速器动作驱动机械转向器11的转向轴旋转，从而改变机械转向器11内部油路结构，然后动力转向泵增压后的液压油在机械转向器11转向轴两侧形成油压差，该油压差作用在转动轴上，为转动轴提供一定的转向力，该转向力最后作用在机械转向器11横拉杆末端连接的弹簧机构12上，与弹簧力形成力的平衡。这样即实现了液压助力转向泵的带载工作，也即达到液压助力转向模拟单元对发动机加载的目的。另一方面，通过控制单元控制控伺服电机13的动作大小即可实现动力转向泵对发动机加载的大小。
结合图6、图8，真空泵模拟单元包括真空泵、储气罐16、第一电磁阀24和第二电磁阀25，第一电磁阀24一端连接外部环境另一端连接储气罐16，第二电磁阀一端连接真空泵另一端连接储气罐16，第一电磁阀24和第二电磁阀25的开闭受控制单元控制，真空泵受发动机凸轮轴直接驱动。真空泵模拟单元工作过程为：第一电磁阀24关闭、第二电磁阀25打开时真空泵随发动机运转开始将储气罐16抽真空，此时真空泵处于带载状态，即实现真空泵对发动机的加载；第一电磁阀24打开、第二电磁阀25关闭时，大气流经第一电磁阀24向储气罐进行充气，由于第二电磁阀25关闭此时真空泵并未不带载。总之，能够通过两个电磁阀24、25的开起、闭合顺序来控制真空泵是否对发动机加载。
从图6可见，第三机柜300内安装了液压助力转向模拟单元和真空泵模拟单元两个单元，当然，还能够将控制单元、空调模拟单元、交流发电机模拟单元、液压助力转向模拟单元、硅油风扇离合器模拟单元、真空泵模拟单元全部安装在一个第一机柜100内，这样第一风扇1能够为整个发动机附件载荷模拟系统提供散热，或者利用第一风扇1作为空调模拟单元的散热风扇并为硅油风扇离合器模拟单元提供风源，在实现结构紧凑的同时又不至于产生热干扰。支腿17用于第三机柜300与其它装置的附接。
虽然本发明是结合以上实施例进行描述的，但本发明并不限定于上述实施例，而只受权利要求的限定，本领域普通技术人员能够容易地对其进行修改和变化，但并不离开本发明的实质构思和范围。
Claims (5)
1.一种发动机附件载荷模拟系统，包括：
控制单元；
交流发电机模拟单元；
空调模拟单元、液压助力转向模拟单元、硅油风扇离合器模拟单元、真空泵模拟单元中的一个或者多个；
所述控制单元控制所述空调模拟单元、所述交流发电机模拟单元、所述液压助力转向模拟单元、所述硅油风扇离合器模拟单元、所述真空泵模拟单元向发动机施加或切断负载，其特征在于，所述交流发电机模拟单元包括交流发电机和第一风扇，所述第一风扇在作为所述交流发电机的负载的同时为所述控制单元、所述空调模拟单元、所述液压助力转向模拟单元、所述硅油风扇离合器模拟单元、所述真空泵模拟单元中的一个或者多个提供散热，所述硅油风扇离合器模拟单元包括热风机和三通电磁阀，所述三通电磁阀将所述热风机的热风通向所述硅油风扇离合器或外部环境；
所述空调模拟单元包括空调主机、冷凝器、蒸发器，空调压缩机通过电磁离合器与所述发动机皮带轮结合或者断开，所述热风机的风源来自所述冷凝器，所述交流发电机模拟单元的第一风扇将所述冷凝器附近的空气吹向所述热风机形成风源。
2.根据权利要求1所述的发动机附件载荷模拟系统，其特征在于，所述液压助力转向模拟单元包括动力转向泵、机械转向器、伺服电机和弹簧机构，所述动力转向泵与所述机械转向器油路连通，所述机械转向器的转轴连接所述伺服电机驱动轴，所述机械转向器的横拉杆连接所述弹簧机构。
3.根据权利要求1所述的发动机附件载荷模拟系统，其特征在于，所述真空泵模拟单元包括真空泵、储气罐、第一电磁阀和第二电磁阀，所述第一电磁阀一端连接外部环境另一端连接所述储气罐，所述第二电磁阀一端连接所述真空泵另一端连接所述储气罐，所述第一电磁阀和所述第二电磁阀的开闭受所述控制单元控制，所述真空泵受所述发动机驱动。
4.根据权利要求1所述的发动机附件载荷模拟系统，其特征在于，所述控制单元、所述空调模拟单元、所述交流发电机模拟单元、所述液压助力转向模拟单元、所述硅油风扇离合器模拟单元、所述真空泵模拟单元安装在一个机柜内。
5.根据权利要求1所述的发动机附件载荷模拟系统，其特征在于，所述第一风扇为多个，分别受所述控制单元控制。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: 230601 Anhui Province, Hefei City Industrial Park, the Peach Blossom Road No. 669 Patentee after: ANHUI JIANGHUAI AUTOMOBILE GROUP Corp.,Ltd. Address before: 230601 Anhui Province, Hefei City Industrial Park, the Peach Blossom Road No. 669 Patentee before: ANHUI JIANGHUAI AUTOMOBILE Co.,Ltd. |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20170111 |