CN105137907A - 一种发动机试验台的水恒温控制方法及装置 - Google Patents

一种发动机试验台的水恒温控制方法及装置 Download PDF

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Abstract

一种发动机试验台的水恒温控制方法及装置，属于发动机加热或制冷的联合控制领域。该发动机试验台的水恒温控制方法，采用调节比例阀时，直接以一定的开度开启比例阀，再采用PID调节方式联合对比例阀进行控制，这种处理方法使系统响应速度更快，满足发动机试验的各种工况，且能够迅速调节到位。该发动机试验台的水恒温控制装置采用间接的冷却方式工作，外部冷源与气体完全隔离，当系统故障时，如管道爆裂漏水时，不会影响整个冷冻水系统的工作，减少防冻液的损失。也可隔绝整个冷冻水系统中的杂质，使其不能进入系统的循环内，提高了系统的可靠性。间接冷却使进气温度更稳定，更容易控制。

Description

一种发动机试验台的水恒温控制方法及装置
技术领域
本发明属于发动机加热或制冷的联合控制领域，特别涉及一种发动机试验台的水恒温控制方法及装置。
背景技术
目前在内燃机开发试验过程中，发动机试验台辅助设备在发动机试验过程中的作用是不可或缺的，高精度的水恒温控制系统可以为发动机试验提供相同工况下相同的外部条件，为发动机试验提供可靠地，持续的试验环境。国内已有的试验台架辅助设备，均较为简单笨重，占地大，直接冷却，响应速度较低。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种发动机试验台的水恒温控制方法及装置，解决了现有发动机辅助试验换热过程相应速度低、冷却效果不佳的问题。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种发动机水恒温控制方法，其技术要点是：包括如下步骤：
获取发动机管道内的进气温度，与设定的管道内液体温度阈值进行比较，在水泵正常启动的前提下，若进气温度高于管道内液体温度阈值，则将液体温度阈值降低；若进气温度低于管道内液体温度阈值，则将体液温度阈值提高；
继续获取管道内液体的实测温度值，与降低后液体温度阈值比较，若液体的实测温度在降低后的液体温度阈值波动范围内，则加热器和比例阀均不动作；若超出降低后的液体温度阈值波动的上限，则以一定的开度开启比例阀，直至实测温度值低于管道内液体温度阈值为止，关闭比例阀；若低于降低后的液体温度阈值波动的下限，则开启加热器，直至液体的实测温度大于液体温度阈值波动的下限时停止加热器。
作为本发明的一种优选方案，所述的水泵正常启动，是指当水泵的液位高度满足设定的液位阈值时认为水泵满足正常启动条件。
作为本发明的另一种优选方案，所述的将液体温度阈值降低或升高，降幅或升幅均由用户根据实际发动机工况自行设定。
作为本发明的又一种优选方案，所述的一定的开度是指比例阀应在同时满足如下两个条件时所能达到的开度：条件1：与发动机的工况转速速度相一致；条件二：在管道液体温度阈值波动范围之内。
作为本发明的再一种优选方案，将比例阀直接开启到一定的开度后，再利用PID调节对比例阀的开启进行控制。
作为本发明的又一种优选方案，管道内液体加热过程包括两部分：一方面是通过加热器进行加热的主动加热过程，另一方面是由于发动机产生热气，通过热传递过程传递给管道内液体形成的间接持续加热过程。
一种发动机水恒温控制装置，包括水泵、与水泵连接的液体管路及对液体管路进行控温的装置，其技术要点是：所述的温控装置包括车用中冷器、换热器和冷冻机，车用中冷器内的液体管路输出端经液体管路连接加热器的输入端，加热器的输出端经液体管路连接换热器内液体管路的第一输入端，换热器内液体管路的第一输出端经液体管路连接冷冻机内液体管路的输入端，冷冻机内液体管路的输出端经液体管路连接换热器内液体管路的第二输入端，换热器内液体管路的第二输出端经液体管路连接车用中冷器内液体管路的输入端，在换热器的液体管路的第一输出端与冷冻机之间的连接管路上还设置有比例阀，在加热器与车用中冷器的连接管路上还设置有水泵，在水泵与车用中冷器之间的连接管路上还设置有补水箱；比例阀、加热器、补水箱、水泵再连接PLC控制器。
作为本发明的一种优选方案，在补水箱与车用中冷器之间设置有用于调整车用中冷器内管道水压的旁通压力调节阀。
作为本发明的另一种优选方案，在补水箱内还设置有液位传感器。
作为本发明的再一种优选方案，在车用中冷器的气体管路输出端设置有用于检测气体温度的传感器，在车用中冷器的液体管路输入端设置有用于测量管路内液体温度的传感器。
本发明的优点及有益效果是：该发动机试验台的水恒温控制方法，采用调节比例阀时，直接以一定的开度开启比例阀，再采用PID调节方式联合对比例阀进行控制，这种处理方法使系统响应速度更快，满足发动机试验的各种工况，且能够迅速调节到位。该发动机试验台的水恒温控制装置采用间接的冷却方式工作，外部冷源与气体完全隔离，当系统故障时，如管道爆裂漏水时，不会影响整个冷冻水系统的工作，减少防冻液的损失。也可隔绝整个冷冻水系统中的杂质，使其不能进入系统的循环内，提高了系统的可靠性。间接冷却使进气温度更稳定，更容易控制。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明发动机试验台的水恒温控制方法流程图；
图2为本发明发动机试验台的水恒温控制装置结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图1～2对本发明作进一步详细的说明。
本发明的实施例采用发动机水恒温控制方法，包括如下步骤：
步骤101：获取发动机管道内的进气温度。本发明的实施例中测得的进气温度为26℃。
步骤102：利用步骤101的结果与设定的管道内液体温度阈值进行比较，本实施例设置管道内液体温度阈值为25℃。在水泵正常启动的前提下，若进气温度高于管道内液体温度阈值，则执行步骤103；若进气温度低于管道内液体温度阈值，则执行步骤104。
本实施例中的水泵正常启动，是指当水泵的液位高度满足设定的液位阈值时认为水泵满足正常启动条件，此时可启动水泵，若水泵的液位高度不符合设定的液位阈值，则易出现危险，此时水泵将无法启动。液位阈值由用户根据实际情况自行进行设定。本实施例中的液位阈值设置为100mm。
步骤103：将液体温度阈值降低；再执行步骤105。本实施例中设置液体温度阈值降低或升高幅度均为1℃，则若进气温度为26℃，明显高于设定的管道内体温度阈值25℃，则将管道内液体温度降低1℃，变成24℃。实际的降幅或升幅均由用户根据实际发动机工况自行设定。
步骤104：将液体温度阈值提高；再执行步骤105。该过程与步骤103相同，实际的降幅或升幅均由用户根据实际发动机工况自行设定，这里不再赘述。
步骤105：获取管道内液体的实测温度值。本实施例获取的实测温度为26℃。
步骤106：则26℃与降低后液体温度阈值24℃比较，若液体的实测温度在降低后的液体温度阈值波动范围内，则执行步骤107；若超出降低后的液体温度阈值波动的上限，则执行步骤108；若低于降低后的液体温度阈值波动的下限，则执行步骤109。
阈值波动的上下限范围由用户根据需要自行进行设定，本发明的实施例中设置的阈值波动范围的上限为25℃+0.5℃，下限设置为25℃-3℃。比较26℃，其虽大于下限22℃，但高于上限25.5℃，则应执行步骤108；
步骤107：加热器和比例阀均不动作，执行步骤110；
步骤108：以一定的开度开启比例阀，本实施例设定比例阀直接打开至比例阀开度的15%，再利用PID调节对比例阀的开启进行缓慢的控制。直至实测温度值低于管道内液体温度阈值为止，关闭比例阀，执行步骤110。一旦遇到特殊的发动机，无法由PLC控制比例阀或泵的开启时，用户也可采用手动的方式来调节比例阀或水泵。
步骤109：开启加热器对管道内液体进行加热，直至液体的实测温度大于液体温度阈值波动的下限时停止加热器。管道内液体加热过程包括两部分：一方面是通过加热器进行加热的主动加热过程，另一方面是由于发动机产生热气，通过热传递过程传递给管道内液体形成的间接持续加热过程。
步骤110：结束。
本发明实施例采用的发动机水恒温控制装置，包括水泵6、与水泵6连接的液体管路及对液体管路进行控温的装置，温控装置包括车用中冷器3、换热器2和冷冻机1。在冷冻机1和换热器2之间连接有液体管路，在换热器2和加热器5之间设置有液体管路，在车用中冷器3和加热器5之间设置有液体管路，连接在一起的液体管路构成水循环回路，对位于车用中冷器5内的高温气体进行降温。这种结构，将水恒温控制与气体分离，管路内的温度通过PLC11对水泵6、加热器5、比例阀4的控制实现，更为安全可靠，同时相应效果也更快速。
本实施例中PLC11的模拟量电流信号输入端与模拟量信号输出端分别连接比例阀4，控制比例阀4的开启关闭以及接收比例阀4的反馈信息。PLC11的数字量信号输出端经继电器、接触器后与加热器5连接，对加热器5是否启动进行控制。PLC11的数字量信号输出端经继电器、接触器后与水泵6连接，对水泵6是否启动进行控制。
本实施例中在补水箱7与车用中冷器3之间设置有用于调整车用中冷器3内管道水压的旁通压力调节阀8。车用中冷器3内液体管道压力过大，则开启旁通压力调节阀8，使一部分水通过支路直接流回换热器2，不经过车用中冷器3，从而减轻了车用中冷器3内管道的压力。
在补水箱6内还设置有液位传感器。利用液位传感器来检测补水箱内的水位。
在车用中冷器3的气体管路输出端设置有用于检测气体温度的传感器10，在车用中冷器3的液体管路输入端设置有用于测量管路内液体温度的传感器9。
PLC11经交换机12连接至上位机13。在上位机内可对采集到的数据进行存储及分析。
以上对本发明进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种发动机试验台的水恒温控制方法，其特征在于：包括如下步骤：
获取发动机管道内的进气温度，与设定的管道内液体温度阈值进行比较，在水泵正常启动的前提下，若进气温度高于管道内液体温度阈值，则将液体温度阈值降低；若进气温度低于管道内液体温度阈值，则将体液温度阈值提高；
继续获取管道内液体的实测温度值，与降低后液体温度阈值比较，若液体的实测温度在降低后的液体温度阈值波动范围内，则加热器和比例阀均不动作；若超出降低后的液体温度阈值波动的上限，则以一定的开度开启比例阀，直至实测温度值低于管道内液体温度阈值为止，关闭比例阀；若低于降低后的液体温度阈值波动的下限，则开启加热器，直至液体的实测温度大于液体温度阈值波动的下限时停止加热器。
2.如权利要求1所述的发动机试验台的水恒温控制方法，其特征在于：所述的水泵正常启动，是指当水泵的液位高度满足设定的液位阈值时认为水泵满足正常启动条件。
3.如权利要求1所述的发动机试验台的水恒温控制方法，其特征在于：所述的将液体温度阈值降低或升高，降幅或升幅均由用户根据实际发动机工况自行设定。
4.如权利要求1所述的发动机试验台的水恒温控制方法，其特征在于：所述的一定的开度是指比例阀应在同时满足如下两个条件时所能达到的开度：条件1：与发动机的工况转速速度相一致；条件二：在管道液体温度阈值波动范围之内。
5.如权利要求1所述的发动机试验台的水恒温控制方法，其特征在于：将比例阀直接开启到一定的开度后，再利用PID调节对比例阀的开启进行控制。
6.如权利要求1所述的发动机试验台的水恒温控制方法，其特征在于：管道内液体加热过程包括两部分：一方面是通过加热器进行加热的主动加热过程，另一方面是由于发动机产生热气，通过热传递过程传递给管道内液体形成的间接持续加热过程。
7.一种发动机试验台的水恒温控制装置，包括水泵、与水泵连接的液体管路及对液体管路进行控温的装置，其特征在于：所述的温控装置包括车用中冷器、换热器和冷冻机，车用中冷器内的液体管路输出端经液体管路连接加热器的输入端，加热器的输出端经液体管路连接换热器内液体管路的第一输入端，换热器内液体管路的第一输出端经液体管路连接冷冻机内液体管路的输入端，冷冻机内液体管路的输出端经液体管路连接换热器内液体管路的第二输入端，换热器内液体管路的第二输出端经液体管路连接车用中冷器内液体管路的输入端，在换热器的液体管路的第一输出端与冷冻机之间的连接管路上还设置有比例阀，在加热器与车用中冷器的连接管路上还设置有水泵，在水泵与车用中冷器之间的连接管路上还设置有补水箱；
比例阀、加热器、补水箱、水泵再连接PLC控制器。
8.如权利要求7所述的发动机试验台的水恒温控制装置，其特征在于：在补水箱与车用中冷器之间设置有用于调整车用中冷器内管道水压的旁通压力调节阀。
9.如权利要求7所述的发动机试验台的水恒温控制装置，其特征在于：在补水箱内还设置有液位传感器。
10.如权利要求7所述的发动机试验台的水恒温控制装置，其特征在于：在车用中冷器的气体管路输出端设置有用于检测气体温度的传感器，在车用中冷器的液体管路输入端设置有用于测量管路内液体温度的传感器。
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