CN106968777B - 一种发动机中冷装置及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明创造提供了一种发动机中冷装置及其控制方法，中冷装置包括中冷器、换热器、循环水泵及控制器；换热器的冷却液出液管路上设有电动比例阀；中冷器、换热器、循环水泵组成中冷器冷却液冷却循环回路；中冷装置还包括温度传感器及压力传感器；中冷器出气管路上设有第二电动比例阀；温度传感器及压力传感器均与控制器相连；电动比例阀、循环水泵及第二电动比例阀均由控制器控制。本发明创造所述的发动机中冷装置及其控制方法能够实现发动机中冷器对增压后温度以及中冷前后压差的精确控制，在保证目标值的基础上，实现中冷装置冷却液在整个试验循环中保证温度大于设定阈值，且温度和流量保持恒定。

Description

一种发动机中冷装置及其控制方法
技术领域
本发明创造属于发动机领域，尤其是涉及一种满足国Ⅵ排放标准试验要求的发动机中冷装置及其控制方法。
背景技术
为了提高发动机的升功率以及降低燃油消耗，增压器在发动机上得到了越来越广泛的应用。发动机增压后的空气温度达130℃～150℃，甚至更高，研究表明进气增压温度每下降10℃，它的密度大约增大3％，发动机热效率约提高0.5％。为获得更高的缸内充量密度，提高功率有必要对增压后空气进行冷却。在整车上发动机采用空空冷却，即采用冷空气冷却增压后的空气。在发动机台架试验上常采用水空中冷器，通过循环冷却水来实现对发动机增压后空气温度的控制。
随着国家第六阶段排放标准的推出，其对重型车发动机试验中冷装置提出了更高的要求：在冷机试验之前，中冷装置的冷却液大于20℃，且整个试验循环中不允许改变，此外，当额定工况点中冷后温度稳定后，冷却液流量保持不变。目前已有的水冷中冷器大多通过直接控制冷却水的流量或者温度来实现中冷后的温度控制，这些装置已经不满足国家第六阶段排放标准中试验规程的要求。因此，开发一种满足国Ⅵ排放标准试验要求的发动机中冷装置具有重要意义。
发明内容
有鉴于此，本发明创造旨在提出一种发动机中冷装置及其控制方法，以解决如何实现发动机中冷器对增压后温度以及中冷前后压差的精确控制，在保证目标值的基础上，实现中冷装置冷却液在整个试验循环中保证温度大于20℃，且温度和流量保持恒定。
为达到上述目的，本发明创造的技术方案是这样实现的：
一种发动机中冷装置，包括中冷器(1)、换热器(11)、循环水泵(13)及控制器(12)；
所述换热器(11)的冷却液出液管路(8)上设有电动比例阀(9)；
所述中冷器(1)、换热器(11)、循环水泵(13)组成中冷器(1)冷却液冷却循环回路；
所述中冷装置还包括检测所述中冷器(1)冷却液入口温度及所述中冷器(1)排气口温度的温度传感器，及检测所述中冷器(1)的进气口、出气口压差的压力传感器；所述中冷器(1)出气管路上设有第二电动比例阀(14)；
所述温度传感器及压力传感器均与所述控制器(12)相连；
所述电动比例阀(9)、循环水泵(13)及第二电动比例阀(14)均由所述控制器(12)控制。
进一步的，所述中冷器(1)、换热器(11)、循环水泵(13)形成的中冷器(1)冷却液冷却循环回路上设有加热器(10)，所述加热器(10)由所述控制器(12)控制。
进一步的，还包括一水箱(2)；
所述水箱(2)、中冷器(1)、换热器(11)、循环水泵(13)依次设置形成中冷器(1)的冷却液冷却循环回路；
所述换热器(11)的冷却液进液管路(7)通过注水常闭电磁阀(6)与所述水箱(2)相连；
所述水箱(2)内设有液位传感器(5)，所述液位传感器(5)与所述控制器(12)相连；所述注水常闭电磁阀(6)由所述控制器(12)控制。
进一步的，所述水箱(2)上设有排气阀(4)；优选的，所述水箱(2)上设有安全阀(3)；优选的，所述水箱(2)位于加热器(10)的上方；优选的，所述控制器(12)连接一报警器。
进一步的，所述加热器(10)为管式加热器；优选的，所述加热器(10)上设有安全阀。
进一步的，所述循环水泵(13)为变频循环水泵。
进一步的，所述电动比例阀(9)为电动球阀；所述第二电动比例阀(14)为电动蝶阀。
进一步的，所述换热器(11)冷却水入口处设有滤清器；优选的，所述换热器(11)为板式换热器。
一种发动机智能恒温恒流水冷中冷系统控制方法，当中冷器(1)冷却液温度低于设定温度时，换热器(11)电动比例阀(9)关闭不进行热量交换，打开加热器(10)；
当中冷器(1)循环水温度达到设定值时，关闭加热器(10)，开始发动机试验，当冷却液经过中冷器(1)后温度增加，打开并调节电动比例阀(9)开度，增加换热器(11)换热，保证中冷器(1)入口温度保持不变；
通过读取中冷器(1)进排气管路的压差，实时调整中冷后出气管路的第二电动比例阀(14)，实现中冷前后的压差保证在设定阈值；
当中冷后温度大于设定值时，增大循环水泵(13)的转速，增大循环流量，降低中冷后温度到设定值；当中冷后温度低于设定值时，降低循环水泵(13)的转速，降低循环流量，提高中冷后温度，以达到目标值；
当中冷后的温度和中冷后压差达到目标值以后，通过控制器(12)状态锁定，实第二电动比例阀(14)和循环水泵(13)转速的固定，保证冷却液循环流量保持不变。
进一步的，控制器(12)接收液位传感器(5)的传输信号，实时检测液位变化，当液位达到最低安全限值时，打开注水常闭电磁阀(6)，开始注水，当水位达到最高安全限值时关闭注水常闭电磁阀(6)。
相对于现有技术，本发明创造所述的发动机中冷装置及其控制方法具有以下优势：
本发明创造所述的发动机中冷装置及其控制方法能够实现发动机中冷器对增压后温度以及中冷前后压差的精确控制，在保证目标值的基础上，实现中冷装置冷却液在整个试验循环中保证温度大于设定阈值，且温度和流量保持恒定。
附图说明
构成本发明创造的一部分的附图用来提供对本发明创造的进一步理解，本发明创造的示意性实施例及其说明用于解释本发明创造，并不构成对本发明创造的不当限定。在附图中：
图1为本发明创造实施例所述的发动机中冷装置的结构示意图。
附图标记说明：
1-中冷器；2-水箱；3-安全阀；4-排气阀；5-液位传感器；6-注水常闭电磁阀；7-冷却液进液管路；8-冷却液出液管路；9-电动比例阀；11-换热器；12-控制器；13-循环水泵；14-第二电动比例阀。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明创造中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明创造的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明创造的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明创造的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明创造。
一种发动机中冷装置，如图1所示，包括中冷器1、换热器11、循环水泵13及控制器12；换热器11的冷却液出液管路8上设有电动比例阀9；中冷器1、换热器11、循环水泵13组成中冷器1冷却液冷却循环回路；中冷装置还包括检测中冷器1冷却液入口温度及中冷器1排气口温度的温度传感器，及检测中冷器1的进气口、出气口压差的压力传感器；中冷器1出气管路上设有第二电动比例阀14；温度传感器及压力传感器均与控制器12相连；
电动比例阀9、循环水泵13及第二电动比例阀14均由控制器12控制。
中冷器1、换热器11、循环水泵13形成的中冷器1冷却液冷却循环回路上设有加热器10，加热器10由控制器12控制。本实例中控制器12为PLC控制器
中冷装置还包括一水箱2；水箱2、中冷器1、换热器11、循环水泵13依次设置形成中冷器1的冷却液冷却循环回路；换热器11的冷却液进液管路7通过注水常闭电磁阀6与水箱2相连；水箱2内设有液位传感器5，液位传感器5与控制器12相连；注水常闭电磁阀6由控制器12控制。
水箱2上设有排气阀4；水箱2上设有安全阀3；水箱2位于加热器10的上方；控制器12连接一报警器。
本实例中加热器10为管式加热器；加热器10上设有安全阀。
本实例中循环水泵13为变频循环水泵。
本实例中电动比例阀9为电动球阀；第二电动比例阀14为电动蝶阀。
换热器11冷却水入口处设有滤清器；本实例中换热器11为板式换热器。
一种发动机智能恒温恒流水冷中冷系统控制方法，当中冷器1冷却液温度低于设定温度时，换热器11电动比例阀9关闭不进行热量交换，打开加热器10；
当中冷器1循环水温度达到设定值时，关闭加热器10，开始发动机试验，当冷却液经过中冷器1后温度增加，打开并调节电动比例阀9开度，增加换热器11换热，保证中冷器1入口温度保持不变；
通过读取中冷器1进排气管路的压差，实时调整中冷后出气管路的第二电动比例阀14，实现中冷前后的压差保证在设定阈值；
当中冷后温度大于设定值时，增大循环水泵13的转速，增大循环流量，降低中冷后温度到设定值；当中冷后温度低于设定值时，降低循环水泵13的转速，降低循环流量，提高中冷后温度，以达到目标值；
当中冷后的温度和中冷后压差达到目标值以后，通过控制器12状态锁定，实第二电动比例阀14和循环水泵13转速的固定，保证冷却液循环流量保持不变。
控制器12接收液位传感器5的传输信号，实时检测液位变化，当液位达到最低安全限值时，打开注水常闭电磁阀6，开始注水，当水位达到最高安全限值时关闭注水常闭电磁阀6。
本实例的具体工作过程：
中冷器1的进气口接发动机增压后气体管路，中冷器1的出气口接发动机进气管路。
本实例中冷却液为冷却水，打开控制柜电源，系统对水箱2进行液位自检，如果液位低于最低设定值，打开注水常闭电磁阀6，打开循环水泵13，对循环管路进行补水，当水箱2水位达到最高设定位置时，注水常闭电磁阀6关闭。
设定循环冷却水目标温度T2’，如果中冷器1冷却水入口位置温度T2<T2’，打开加热器10，完全关闭冷却水出口电动比例阀9，当T2＝T2’时，系统进入准备状态。如果中冷器1冷却水温度入口位置温度T2>T2’，增大换热器冷却水出口的电动比例阀9开度，当T2＝T2’时，系统进入准备状态。
当设备进入准备状态以后，启动发动机到额定工况，设定中冷后温度T1’，如果T1<T1’，说明循环水泵13转速过快，通过控制器12降低水泵转速，使得T1＝T1’，反之亦然。
设定中冷前后压差P’，读取中冷器入口压力P1和中冷后压力P2，计算P1-P2的数值并与P’比较，如果P1-P2<P’，减小第二电动比例阀14的开度，使P1-P2＝P’，并保证稳定。
当温度和压差都稳定后，打开状态固定按钮，锁定循环水泵13的转速以及第二电动比例阀14的开启位置，在整个试验循环中均保持不变。
此外，如果在其他工况条件下，如果需要中冷后温度和压差实时保持恒定，可不激活状态锁定功能，以满足其他实验需求。
以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种发动机中冷装置，其特征在于：包括中冷器(1)、换热器(11)、循环水泵(13)及控制器(12)；
所述换热器(11)的冷却液出液管路(8)上设有电动比例阀(9)；
所述中冷器(1)、换热器(11)、循环水泵(13)组成中冷器(1)冷却液冷却循环回路；
所述中冷装置还包括检测所述中冷器(1)冷却液入口温度及所述中冷器(1)排气口温度的温度传感器，及检测所述中冷器(1)的进气口、出气口压差的压力传感器；所述中冷器(1)出气管路上设有第二电动比例阀(14)；
所述温度传感器及压力传感器均与所述控制器(12)相连；
所述电动比例阀(9)、循环水泵(13)及第二电动比例阀(14)均由所述控制器(12)控制；
所述循环水泵(13)为变频循环水泵；所述电动比例阀(9)为电动球阀；所述第二电动比例阀(14)为电动蝶阀。
2.根据权利要求1所述的发动机中冷装置，其特征在于：所述中冷器(1)、换热器(11)、循环水泵(13)形成的中冷器(1)冷却液冷却循环回路上设有加热器(10)，所述加热器(10)由所述控制器(12)控制。
3.根据权利要求2所述的发动机中冷装置，其特征在于：
还包括一水箱(2)；
所述水箱(2)、中冷器(1)、换热器(11)、循环水泵(13)依次设置形成中冷器(1)的冷却液冷却循环回路；
所述换热器(11)的冷却液进液管路(7)通过注水常闭电磁阀(6)与所述水箱(2)相连；
所述水箱(2)内设有液位传感器(5)，所述液位传感器(5)与所述控制器(12)相连；所述注水常闭电磁阀(6)由所述控制器(12)控制。
4.根据权利要求3所述的发动机中冷装置，其特征在于：所述水箱(2)上设有排气阀(4)。
5.根据权利要求4所述的发动机中冷装置，其特征在于：所述水箱(2)上设有安全阀(3)。
6.根据权利要求4所述的发动机中冷装置，其特征在于：所述水箱(2)位于加热器(10)的上方。
7.根据权利要求4所述的发动机中冷装置，其特征在于：所述控制器(12)连接一报警器。
8.根据权利要求2-7任一项所述的发动机中冷装置，其特征在于：所述加热器(10)为管式加热器。
9.根据权利要求8所述的发动机中冷装置，其特征在于：所述加热器(10)上设有安全阀。
10.根据权利要求8所述的发动机中冷装置，其特征在于：所述换热器(11)冷却液入口处设有滤清器。
11.根据权利要求10所述的发动机中冷装置，其特征在于：所述换热器(11)为板式换热器。
12.一种发动机智能恒温恒流水冷中冷装置控制方法，其特征在于：
当中冷器(1)冷却液温度低于设定温度时，换热器(11)电动比例阀(9)关闭不进行热量交换，打开加热器(10)；
当中冷器(1)循环水温度达到设定值时，关闭加热器(10)，开始发动机试验，当冷却液经过中冷器(1)后温度增加，打开并调节电动比例阀(9)开度，增加换热器(11)换热，保证中冷器(1)入口温度保持不变；
根据中冷器(1)进排气管路的压差，实时调整中冷后出气管路的第二电动比例阀(14)，实现中冷前后的压差保证在设定阈值；
当中冷后温度大于设定值时，增大循环水泵(13)的转速，增大循环流量，降低中冷后温度到设定值；当中冷后温度低于设定值时，降低循环水泵(13)的转速，降低循环流量，提高中冷后温度，以达到目标值；
当中冷后的温度和中冷后压差达到目标值以后，通过控制器(12)状态锁定，实第二电动比例阀(14)和循环水泵(13)转速的固定，保证冷却液循环流量保持不变。
13.根据权利要求12所述的水冷中冷装置控制方法，其特征在于：控制器(12)接收液位传感器(5)的传输信号，实时检测液位变化，当液位达到最低安全限值时，打开注水常闭电磁阀(6)，开始注水，当水位达到最高安全限值时关闭注水常闭电磁阀(6)。
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