CN107907337A - 一种发动机进气温度控制设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种发动机进气温度控制设备，包括中冷器、循环泵、一级热交换器，所述的中冷器的冷却液出口经管道连接循环泵，所述的循环泵经管道连接至一级热交换器，所述的一级热交换器对管道内的冷却液进行热交换后经管道送入到中冷器的冷却液输入口。本发明的优点在于：1、采用恒流冷却方式，并引入循环泵；可避免冷却量波动，可保证流量恒定，从而保证对进气温度冷却的稳定；2、采用PLC控制器对冷却过程中的各部件进行控制，可以采用编程方式改变不同的控制方式，满足不同的实验测试工况；3、采用触摸屏作为人机交互界面，试验过程中温度设定、试验数值显示均在人机界面上，试验操作人员、工程师能直接看到试验整个过程温度变化。
Description
技术领域
本发明涉及汽车发动机进气温度控制领域，特别涉及一种发动机进气温度控制设备。
背景技术
随着对发动机动力性、经济性要求不断提升，增压器、缸内直喷已被广泛运用于产品中。但是进气温度直接影响着发动机性能及稳定性。目前做增压发动机试验，均需要对发动机进气温度进行控制，目前主要有两种控制方式：一种是模拟整车结构翅片中冷器，采用风机冷却法；一种是模拟整车气阻压力浸水式中冷器，利用水冷方式冷却法。风冷式冷却法，风机必须采用变频器控制，否则无法满足温度MAP图；浸水式易受外界冷却介质影响，容易出现局部温度热点，导致进气温度波动。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种发动机进气温度控制设备，该设备可以使得进气温度处于稳定，控制精度高。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种发动机进气温度控制设备，包括中冷器、循环泵、一级热交换器，所述的中冷器的冷却液出口经管道连接循环泵，所述的循环泵经管道连接至一级热交换器，所述的一级热交换器对管道内的冷却液进行热交换后经管道送入到中冷器的冷却液输入口。
所述的循环泵与PLC控制器连接，所述的PLC控制器控制循环泵的转动。
所述的一级热交换器的冷冻水进水口和出水口分别设置冷冻水进水阀和冷冻水排水阀，所述的冷冻水进水阀、冷冻水排水阀分别连接PLC控制器。
所述的PLC控制器分别连接温度传感器、比例阀，所述的比例阀的两个输入口分别输入循环泵的输出冷却液以及经一级热交换器热交换后的冷却液，比例阀的输出端经管道连接中冷器的输入口，所述的温度传感器用于检测中冷器内的温度，所述的PLC控制器获取温度传感器的采集温度并根据温度控制比例阀的开度。
所述的PLC控制器分别连接气泡探测器、排气电磁阀，所述的气泡探测器用于检测管道内是否存在气体，所述的排气电磁阀设置在管道上以排除管道内的空气，在检测到管道内存在气体时，所述的PLC控制器控制排气电磁阀排除管道内的气体。
所述的PLC控制器分别连接流量开关和报警器，所述的流量开关设置在中冷器的冷却液管道内用于检测冷却液的流量数据，在管道内流量异常时PLC控制器输出报警信号。
所述的PLC控制器连接转速信号采集单元，所述的转速信号采集单元用于采集发动机的转速信号，在发动机未启动工作时，PLC控制器禁止循环泵工作。
所述的PLC控制器连接触摸屏，所述的触摸屏用于进行人机数据交换和输入控制参数。
本发明的优点在于：1、采用恒流冷却方式，并引入循环泵；可避免冷却量波动，可保证流量恒定，从而保证对进气温度冷却的稳定；2、采用PLC控制器对冷却过程中的各部件进行控制，可以采用编程方式改变不同的控制方式，满足不同的实验测试工况；3、采用触摸屏作为人机交互界面，试验过程中温度设定、试验数值显示均在人机界面上，试验操作人员、工程师能直接看到试验整个过程温度变化；4、对中冷器管道内的气泡进行检查，防止冷却介质中存在空气，并及时通过排气电磁阀排除相关气体；5、为防止循环泵失效，增加流量开关避免过程失效，检测流量数据，在流量数据异常时可以输出报警信号；6、检测发动机的工作状态，在发动未处于工作状态时，禁止比例阀和循环泵的工作，避免因发动机未运行，而冷却机构仍工作，导致中冷器内部出现冷凝水；7、发动机工作后可以根据温度的设定，自动控制比例阀的开度，保证发动机进气温度满足实验要求。
附图说明
下面对本发明说明书各幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：
图1为本发明温控设备原理图；
图2为本发明PLC控制原理图；
图3、图4、图5为本发明PLC控制器控制循环泵、排气电磁阀、冷冻水进水阀、出水阀、输出报警以及比例阀的控制原理图；
具体实施方式
下面对照附图，通过对最优实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
本发明提供一种发动机温度控制设备，该设备能够更好的稳定控制发动机的进气温度，从而使得发动机处于最佳状态。实施本发明技术方案所需配件包括：PLC控制单元、转速信号采集单元、触摸屏、24V直流继电器，24V开关电源、24V-220VAC变压器，浸水式中冷器、冷却循环泵、气泡探测器、排气电磁阀、流量开关。
具体如图1、2所示，一种发动机进气温度控制设备，包括中冷器、循环泵、一级热交换器，中冷器的冷却液出口经管道连接循环泵，循环泵经管道连接至一级热交换器，一级热交换器对管道内的冷却液进行热交换后经管道送入到中冷器的冷却液输入口，中冷器为图中二级交换器，用于直接对发动机的涡轮增压器后出气进行热交换。
PLC控制器连接转速信号采集单元，循环泵与PLC控制器连接，PLC控制器控制循环泵的转动。转速信号采集单元用于采集发动机的转速信号，在发动机未启动工作时，PLC控制器禁止循环泵工作。避免因发动机未运行，而冷却机构仍工作，导致二级交换器内部出现冷凝水。
一级热交换器的冷冻水进水口和出水口分别设置冷冻水进水阀和冷冻水排水阀，冷冻水进水阀、冷冻水排水阀分别连接PLC控制器。发动机试验结束后，切断冷冻水冷却，避免发动机进气中含水。
PLC控制器分别连接温度传感器、比例阀，比例阀的两个输入口分别输入循环泵的输出冷却液以及经一级热交换器热交换后的冷却液，比例阀的输出端经管道连接中冷器的输入口，温度传感器用于检测中冷器内的温度，PLC控制器获取温度传感器的采集温度并根据温度控制比例阀的开度。
PLC控制器分别连接气泡探测器、排气电磁阀，气泡探测器用于检测管道内是否存在气体，排气电磁阀设置在管道上以排除管道内的空气，在检测到管道内存在气体时，PLC控制器控制排气电磁阀排除管道内的气体。
PLC控制器分别连接流量开关和报警器，流量开关设置在中冷器的冷却液管道内用于检测冷却液的流量数据，在管道内流量异常时PLC控制器输出报警信号。PLC控制器连接触摸屏，采用HMI界面，设置了一些功能按钮，用于触摸屏用于进行人机数据交换和输入控制参数。
如图3、4、5，为PLC控制器控制循环泵、排气电磁阀、冷冻水进水阀、出水阀、输出报警以及比例阀的控制原理图；采用直流继电器的方式控制循环水泵和输出报警，通过继电器的线圈通电吸和继电器触点，从而将接通循环泵的电回路、报警器的电回路。排气电磁阀、一级热交换器的冷冻水出水阀、冷冻水进水阀由也是通过直流继电器控制器电路通电，然后使得电磁阀的线圈通电，继而控制阀体的工作。比例阀根据PLC控制器的输出控制信号的不同，从而实现不同的开度。
本发明温度控制设备原理：
初试状态下：
图1中各阀体均处于关闭状态，电机未得电工作
图2中PLC的端口都无任何信号输出，也未采集任何信号；
图3中PLC外置继电器线圈未得电，相应的触点开关也处于断开状态
图4中继电器触点单元处于未得电状态度
图5中比例阀执行单元处于未工作状态
设备工作前自检：每次试验前，需要对设备状态进行检测，以保证试验过程的安全性。在人机交互界面上，设置了自检按钮，每次试验前，在HMI界面上按下自检键，PLC控制设备将有如下执行动作：
①比例阀自我0-100％开度检查后，关闭；
②强制循环水泵自转20S，停机。
开展发动机实验：
①强制排气电磁阀开启，将管道中可能存在的空气排除；
②排气电磁阀关闭，冷冻水电磁阀开启；
③因未采集到转速信号，循环泵不工作。
④温控比例阀0％开度；
⑤设备采集到发动机转速信号后，循环泵开始工作；
⑥比例阀根据温度设定，自动运行开度；
本发明的各用电单元采用24V-220VAC变压器转换后的24V开关电源供电；
接通电源。触摸屏会显示操作按钮，可以通过PLC编程实现，可以通过触摸屏操作自检、强制排气、温度设定、开始等；
点击自检按钮，设备会自我检查当前状态；若执行单元存在故障，会通过HMI界面报警告知试验工程师，各单元工作状态会显示红色。
开始后，设定好中冷后温度问题，此时设备处于待机状态。
当只有发动机有转速后，设备检测到转速信号，比例阀、循环泵方才运行，此项设置的目的，避免因发动机未运行，而冷却机构仍工作，导致二级交换器内部出现冷凝水。
发动机正常工作后，设备会根据温度设定，自动调整比例阀开度，确保发动机进气温度能满足试验要求。
显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，均在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种发动机进气温度控制设备，包括中冷器，其特征在于：还包括循环泵、一级热交换器，所述的中冷器的冷却液出口经管道连接循环泵，所述的循环泵经管道连接至一级热交换器，所述的一级热交换器对管道内的冷却液进行热交换后经管道送入到中冷器的冷却液输入口。
2.如权利要求1所述的一种发动机进气温度控制设备，其特征在于：所述的循环泵与PLC控制器连接，所述的PLC控制器控制循环泵的转动。
3.如权利要求2所述的一种发动机进气温度控制设备，其特征在于：所述的一级热交换器的冷冻水进水口和出水口分别设置冷冻水进水阀和冷冻水排水阀，所述的冷冻水进水阀、冷冻水排水阀分别连接PLC控制器。
4.如权利要求2所述的一种发动机进气温度控制设备，其特征在于：所述的PLC控制器分别连接温度传感器、比例阀，所述的比例阀的两个输入口分别输入循环泵的输出冷却液以及经一级热交换器热交换后的冷却液，比例阀的输出端经管道连接中冷器的输入口，所述的温度传感器用于检测中冷器内的温度，所述的PLC控制器获取温度传感器的采集温度并根据温度控制比例阀的开度。
5.如权利要求1-4任一所述的一种发动机进气温度控制设备，其特征在于：所述的PLC控制器分别连接气泡探测器、排气电磁阀，所述的气泡探测器用于检测管道内是否存在气体，所述的排气电磁阀设置在管道上以排除管道内的空气，在检测到管道内存在气体时，所述的PLC控制器控制排气电磁阀排除管道内的气体。
6.如权利要求1-4任一所述的一种发动机进气温度控制设备，其特征在于：所述的PLC控制器分别连接流量开关和报警器，所述的流量开关设置在中冷器的冷却液管道内用于检测冷却液的流量数据，在管道内流量异常时PLC控制器输出报警信号。
7.如权利要求1-4任一所述的一种发动机进气温度控制设备，其特征在于：所述的PLC控制器连接转速信号采集单元，所述的转速信号采集单元用于采集发动机的转速信号，在发动机未启动工作时，PLC控制器禁止循环泵工作。
8.如权利要求1-4任一所述的一种发动机进气温度控制设备，其特征在于：所述的PLC控制器连接触摸屏，所述的触摸屏用于进行人机数据交换和输入控制参数。
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