CN108548674A - 一种发动机摩擦泵气损失分解测试试验台 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种发动机摩擦泵气损失分解测试试验台，包括操作控制台、变频柜、减振台、交流电机、转速测量盘、扭力法兰、连接轴、连接盘、测试发动机、信号采集箱、机油供给柜、冷却液供给柜等模块及相应的连接管路与连接线路。本发明提供一种发动机的冷却液的温度压力、机油的温度压力处于发动机实际运行环境下的发动机运动部件的摩擦功耗、摩擦力矩、摩擦平均有效压力的测试试验台；该试验台能够保障发动机在试验台上进行测试时能够处于发动机在正常运行时的机油温度压力值、冷却液的温度压力值、发动机的转速值，以此保障所进行的测试测量为发动机正常运行的摩擦状况，并能够高精度的采集发动机运动件的摩擦值。

Description

一种发动机摩擦泵气损失分解测试试验台

技术领域

本发明属于动力系统开发、测试、检验技术领域，尤其是涉及一种发动机摩擦泵气损失分解测试试验台。

背景技术

随着车辆技术的发展，以及人们对车辆节能、减排要求的不断提高，我们越来越关注车辆上运动部件的摩擦损失的研究，尤其是发动机，其运动零部件多，各个运动副所产生的摩擦损失往往都不容忽视。然而，发动机在真实运行环境下，各个运动部件的摩擦损失又是很难准确测量的，这为我们研究开发高性能发动机，进一步提升发动机性能带来困难。

清华大学摩擦学国家重点实验室介绍了一种多功能摩擦实验台，该实验台通过显微镜、CCD图像传感器、力传感器器采集信息，经计算机处理，用于研究摩擦表面的接触情况；

兰州理工大学教育部重点实验室介绍了一种往复式摩擦磨损试验机，该试验机通过曲柄、连杆、试件等组成往复式运动机构，并通过力传感器、位移传感器等组成测量系统，测试试件的磨损状况；

重庆大学介绍了一种多功能传动摩擦试验台，该试验台，通过检测在不同载荷、不同转速下圆盘类、齿轮传动、带传动、链传动等摩擦副在接触区材料的行为，测量在传动过程中的传输功；

合肥工业大学摩擦学研究所研制有内燃机整机功耗试验机及磨损试验机，能够测试整机摩擦功耗及零部件的磨损；

以上多功能摩擦试验台、往复式摩擦磨损试验机、多功能传动摩擦试验台、内燃机整机功耗试验机和磨损试验机等都无法用于实际运行环境中的发动机的各种运动件表面的摩擦损失功的分解测试测量。

那么，为了减少摩擦，进一步降低油耗，研究测量发动机在实际运行环境中各个运动部件所带来的摩擦损失的装置及其测试方法，就成为一种客观需要。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种发动机摩擦泵气损失分解测试试验台，以解决上述背景技术中提到的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种发动机摩擦泵气损失分解测试试验台，包括操作控制台、变频柜、测试系统支撑减振台、交流电机、测试发动机、信号采集箱、机油供给柜、冷却液供给柜；

所述测试发动机通过机油连接管路连接所述机油供给柜，所述测试发动机通过冷却液连接管路连接冷却液供给柜，所述测试发动机的输出端连接信号采集箱，所述测试发动机上设有连接盘，所述交流电机通过连接轴连接连接盘，所述连接轴上还设有转速测量盘和扭力法兰，所述转速测量盘、扭力法兰还通过线缆连接信号采集箱，所述机油供给柜、冷却液供给柜均连接信号采集箱的输入端，所述信号采集箱的输出端连接操作控制台，所述操作控制台的输出端连接变频柜的输入端，所述变频柜的输出端连接交流电机，所述操作控制的输出端还分别连接机油供给柜和冷却液供给柜；

所述交流电机、转速测量盘、扭力法兰、连接轴、连接盘、测试发动机均设置在测试系统支撑减振台上。

进一步的，所述操作控制台包括工控系统、控制键箱、操作桌台、电源及电源线、信号线，所述工控系统包括工控计算机、显示器、键盘鼠标、信号采集箱接口卡、变频柜控制接口卡、冷却液供给柜加压控温测控单元接口卡、机油供给柜加压控温测控单元接口卡，其中，

置于工控计算机内的信号采集箱接口卡连接到信号采集箱；置于工控计算机内的变频柜控制卡连接到变频柜；置于工控计算机内的冷却液加压控温测控单元接口卡连接到冷却液供给柜；置于工控计算机内的机油加压控温测控单元接口卡连接到机油供给柜；

所述控制键箱包含控制面板、置于控制面板上的运行状态显示屏、发动机转速控制旋钮、冷却液压力控制旋钮、冷却液温度控制旋钮、机油压力控制旋钮、机油温度控制旋钮、运行温度压力状态锁止按键；控制面板置于操作桌台上；控制键箱、显示屏嵌于操作桌台内；键盘鼠标置于操作桌台上。

进一步的，所述测试系统支撑减振台包括铁地板平台、减振系统、电机支架、轴保护罩、发动机试验支架，所述的减振系统包含四个空气弹簧、安置在墙上的气囊调节箱；所述的电机支架、轴保护罩、发动机试验支架固定在铁地板平台上。

进一步的，所述信号采集箱包括设置于信号采集箱箱体内部的模拟量输入模块、端子、温湿度传感器、压力变送器，以及设置在信号采集箱箱体上的转速测量盘接口、扭力法兰接口、冷却液供给柜接口、机油供给柜接口；

所述压力变送器的一端连接端子，另一端连接发动机冷却液管路的转接头，所述端子上设有操作控制台接口，所述端子通过操作控制台接口连接到操作控制台，所述信号采集箱通过转速测量盘接口连接转速测量盘，所述信号采集箱通过扭力法兰接口连接扭力法兰，所述信号采集箱通过冷却液供给柜接口连接发动机冷却液管路的转接头，所述信号采集箱通过机油供给柜接口连接发动机机油滤清器总成和发动机油底壳。

进一步的，所述机油供给柜包括全数字电磁感应电源、控制单元、机油泵、热交换器、滤清器、电动执行器、流量计、电磁调节阀、流量控制阀、机油压力表、冷却水压力表、连接管、柜体、信号线；

所述的控制单元包含继电器、端子、操作控制台接口卡；置于端子上的操作控制台接口卡连接到操作控制台。

进一步的，所述的冷却液供给柜包括板式换热器、液体加热器、控制单元、电磁阀、水泵、电磁调节阀、电动执行器、液位液温计、常开电磁阀、电磁流量计、压力表、连接管、柜体、信号线；

所述的控制单元包含操作控制台接口卡、散热风机、微型断路器、变压器、继电器、端子；置于端子上的操作控制台接口卡连接到操作控制台。

相对于现有技术，本发明所述的一种发动机摩擦泵气损失分解测试试验台具有以下优势：

本发明提供一种发动机的冷却液的温度压力、机油的温度压力处于发动机实际运行环境下的发动机运动部件的摩擦功耗、摩擦力矩、摩擦平均有效压力的测试试验台；该试验台能够保障发动机在试验台上进行测试时能够处于发动机在正常运行时的机油温度压力值、冷却液的温度压力值、发动机的转速值，以此保障所进行的测试测量为发动机正常运行的摩擦状况，并能够高精度的采集发动机运动件的摩擦值。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述的摩擦分解试验台系统框图；

图2为本发明实施例所述的操作控制台系统框图；

图3为本发明实施例所述的测试系统支撑减振台系统框图；

图4为本发明实施例所述的信号采集箱系统框图；

图5为本发明实施例所述的机油供给柜系统框图；

图6为本发明实施例所述的冷却液供给柜系统框图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，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。

如图1所示为本发明的一种发动机摩擦泵气损失分解测试试验台，由操作控制台1、变频柜2、测试系统支撑减振台3、交流电机4、转速测量盘5、扭力法兰6、连接轴7、连接盘8、测试发动机9、信号采集箱10、机油供给柜11、冷却液供给柜12及相应的连接管路与连接线路组成。

操作控制台如图2所示，操作控制台1包括工控系统1-1、控制按键箱1-2、操作桌台1-3、UPS电源及电源线1-4、信号线；

所述的工控系统1-1包含工控计算机1-1-1，所述工控计算机1-1-1包括显示器1-1-2、键盘鼠标1-1-3、信号采集箱接口卡1-1-4、变频柜控制接口卡1-1-5、冷却液供给柜加压控温测控单元接口卡1-1-6、机油供给柜加压控温测控单元接口卡1-1-7、试验台运行控制软件1-1-8、操作系统软件1-1-9；工控计算机1-1-1可以置于操作桌台1-3内，也可安置于单独的机柜内；置于工控计算机1-1-1内的信号采集箱接口卡1-1-4连接到信号采集箱10；置于工控计算机1-1-1内的变频柜控制卡1-1-5连接到变频柜2；置于工控计算机1-1-1内的冷却液加压控温测控单元接口卡1-1-6连接到冷却液供给柜12；置于工控计算机1-1-1内的机油加压控温测控单元接口卡1-1-7连接到机油供给柜11；置于工控计机1-1-1算内的试验台运行控制软件1-1-8、操作系统软件1-1-9控制系统的运行。

所述的控制键箱1-2包含控制面板1-2-1、置于控制面板上的运行状态显示屏1-2-2、发动机转速控制旋钮1-2-3、冷却液压力控制旋钮1-2-4、冷却液温度控制旋钮1-2-5、机油压力控制旋钮1-2-6、机油温度控制旋钮1-2-7、运行温度压力状态锁止按键1-2-8；控制面板1-2-1置于操作桌台1-3上；发动机转速控制旋钮(1-2-3)、冷却液压力控制旋钮1-2-4、冷却液温度控制旋钮1-2-5、机油压力控制旋钮1-2-6、机油温度控制旋钮1-2-7、运行状态锁止按键1-2-8置于控制面板1-2-1上；控制键箱1-2、显示屏1-1-2嵌于操作桌台1-3内；键盘鼠标1-1-3置于操作桌台1-3上。

如图3所示为测试系统支撑减振台，所述的测试系统支撑减振台3包括铁地板平台3-1、减振系统3-2、电机支架3-3、轴保护罩3-4、发动机试验支架3-5；

所述的减振系统3-2包含四个空气弹簧分别为第一空气弹簧3-2-1、第二空气弹簧3-2-2、第三空气弹簧3-2-3、第四空气弹簧3-2-4、安置在墙上的气囊调节箱3-2-5；所述的电机支架3-3、轴保护罩3-4、发动机试验支架3-5固定在铁地板平台3-1上。

如图4所示为信号采集箱，所述的信号采集箱10包括模拟量输入模块，、端子、温湿度传感器、压力变送器、转速测量盘接口10-11、扭力法兰接口10-12、冷却液供给柜接口、机油供给柜接口、信号线10-17、箱体10-18。其中，模拟量输入模块包括第一模拟量输入模块10-1、第二模拟量输入模块10-5、第三模拟量输入模块10-10，端子包括第一端子10-2、第二端子10-4、第三端子10-6，压力变送器包括第一压力变送器10-7、第二压力变送器10-8、第三压力变送器10-9，冷却液供给柜接口包括第一冷却液供给柜接口10-13、第二冷却液供给柜接口10-14，机油供给柜接口包括第一机油供给柜接口10-15、第二机油供给柜接口10-16。

所述的模拟量输入模块、端子、温湿度传感器10-3、压力变送器置于信号采集箱内部；第一压力变送器10-7一端连接第一端子10-2，另一端连接发动机9上机油滤清器总成；第二压力变送器10-8一端连接第一端子10-2另一端连接进发动机9冷却液管路的转接头；第三压力变送器10-9一端连接第一端子10-2另一端连接出发动机9冷却液管路的转接头；置于第三端子10-6上的操作控制台接口10-6-1连接到操作控制台；置于信号采集箱箱体10-18上的转速测量盘接口10-11连接到转速测量盘5；置于信号采集箱箱体10-18上的扭力法兰接口10-12连接到扭力法兰6；置于信号采集箱箱体10-18上的第一冷却液供给柜接口10-13连接进发动机9冷却液管路的转接头；置于信号采集箱箱体10-18上的第二冷却液供给柜接口10-14连接出发动机9冷却液管路的转接头；置于信号采集箱箱体10-18上的第一机油供给柜接口10-15连接发动机9机油滤清器总成：置于信号采集箱箱体10-18上的第二机油供给柜接口10-16连接发动机9油底壳。

如图5所示为机油供给柜，所述的机油供给柜11包括全数字电磁感应电源11-1、控制单元11-2、机油泵11-3、热交换器11-4、滤清器11-5、电动执行器11-6、流量计11-7、电磁调节阀(1-8、流量控制阀11-9、机油压力表11-10、冷却水压力表11-11、连接管11-12、柜体11-13、信号线11-14；

所述的控制单元11-2包含继电器11-2-1、端子11-2-2、操作控制台接口卡11-2-3；置于端子11-2-2上的操作控制台接口卡11-2-3连接到操作控制台1。

如图6所示为冷却液供给柜，所述的冷却液供给柜12由板式换热器12-1、液体加热器12-2、控制单元12-3、电磁阀12-4、水泵12-5、电磁调节阀12-6、电动执行器12-7、液位液温计12-8、常开电磁阀12-9、电磁流量计12-10、第一压力表12-11、第二压力表12-12、连接管12-13、柜体12-14、信号线12-15；

所述的控制单元12-3包含操作控制台接口卡12-3-1、散热风机12-3-2、微型断路器12-3-3、变压器12-3-4、继电器12-3-5、端子12-3-6；置于端子12-3-6上的操作控制台接口卡12-3-1连接到操作控制台1。

所述的操作控制台1与变频柜2置于单独的控制室内，操作控制台1内的工控机采用型号为研华科技610L。所述的测试系统支撑减振台3、交流电机4、转速测量盘5、扭力法兰6、连接轴7、连接盘8、测试发动机9、信号采集箱10、机油供给柜11、冷却液供给柜12放置在与控制室相邻的试验室内。所述的交流电机4采用的是西门子3-MOT 1PH8 184-1HF001LA1型电机，固定在测试系统支撑减振台3上的电机支架3-3上。所述的测试发动机9固定在测试系统支撑减振台3上的发动机试验支架3-5上。所述的信号采集箱10通过空心管悬空固定，信号箱内的模拟量输入模块采用的型号为研华ADAM-4017+,温湿度传感器型号为EE210，压力变送器型号为上海诺舟BYR-2A。所述的机油供给柜11采用的是GTE2101型机油温控装置，通过带有转换头的机油管连接测试发动机9，所述的冷却液供给柜12采用的是CTE-1053型冷却液恒温装置，通过带有转换头的水管与测试发动机9相连，以上两个模块放置在测试发动机9的一侧，方便与测试发动机9的管路连接。所述交流电机4的输出轴连接转速测量盘5然后连接扭力法兰6，然后与连接轴7相连，所述的连接轴7通过连接盘8连接到测试发动机9，所述扭力法兰6型号为T40B，并带有转速测量盘5。

测试发动机9的转速和扭矩通过转速测量盘5以及扭力法兰6传递到信号采集箱10，最终输入操作控制台1，通过变频柜2对电机的变频供电控制交流电机4运转，交流电机4控制测试发动机9运转进而保证测试发动机9能够处于正常运行时的转速值。信号采集箱10收集进出测试发动机9的机油以及冷却液的温度和压力信号并传递给操作控制台1，机油供给柜11和冷却液供给柜12可以根据操作控制台1的指令保证机油以及冷却液的温度、压力与发动机在实际运行情况下的机油以及冷却液温度、压力一致。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种发动机摩擦泵气损失分解测试试验台，其特征在于：包括操作控制台、变频柜、测试系统支撑减振台、交流电机、测试发动机、信号采集箱、机油供给柜、冷却液供给柜；

所述测试发动机通过机油连接管路连接所述机油供给柜，所述测试发动机通过冷却液连接管路连接冷却液供给柜，所述测试发动机的输出端连接信号采集箱，所述测试发动机上设有连接盘，所述交流电机通过连接轴连接连接盘，所述连接轴上还设有转速测量盘和扭力法兰，所述转速测量盘、扭力法兰还通过线缆连接信号采集箱，所述机油供给柜、冷却液供给柜均连接信号采集箱的输入端，所述信号采集箱的输出端连接操作控制台，所述操作控制台的输出端连接变频柜的输入端，所述变频柜的输出端连接交流电机，所述操作控制的输出端还分别连接机油供给柜和冷却液供给柜；

所述交流电机、转速测量盘、扭力法兰、连接轴、连接盘、测试发动机均设置在测试系统支撑减振台上。

2.根据权利要求1所述的一种发动机摩擦泵气损失分解测试试验台，其特征在于：所述操作控制台包括工控系统、控制键箱、操作桌台、电源及电源线、信号线，所述工控系统包括工控计算机、显示器、键盘鼠标、信号采集箱接口卡、变频柜控制接口卡、冷却液供给柜加压控温测控单元接口卡、机油供给柜加压控温测控单元接口卡，其中，

置于工控计算机内的信号采集箱接口卡连接到信号采集箱；置于工控计算机内的变频柜控制卡连接到变频柜；置于工控计算机内的冷却液加压控温测控单元接口卡连接到冷却液供给柜；置于工控计算机内的机油加压控温测控单元接口卡连接到机油供给柜；

所述控制键箱包含控制面板、置于控制面板上的运行状态显示屏、发动机转速控制旋钮、冷却液压力控制旋钮、冷却液温度控制旋钮、机油压力控制旋钮、机油温度控制旋钮、运行温度压力状态锁止按键；控制面板置于操作桌台上；控制键箱、显示屏嵌于操作桌台内；键盘鼠标置于操作桌台上。

3.根据权利要求1所述的一种发动机摩擦泵气损失分解测试试验台，其特征在于：所述测试系统支撑减振台包括铁地板平台、减振系统、电机支架、轴保护罩、发动机试验支架，所述的减振系统包含四个空气弹簧、安置在墙上的气囊调节箱；所述的电机支架、轴保护罩、发动机试验支架固定在铁地板平台上。

4.根据权利要求1所述的一种发动机摩擦泵气损失分解测试试验台，其特征在于：所述信号采集箱包括设置于信号采集箱箱体内部的模拟量输入模块、端子、温湿度传感器、压力变送器，以及设置在信号采集箱箱体上的转速测量盘接口、扭力法兰接口、冷却液供给柜接口、机油供给柜接口；

所述压力变送器的一端连接端子，另一端连接发动机冷却液管路的转接头，所述端子上设有操作控制台接口，所述端子通过操作控制台接口连接到操作控制台，所述信号采集箱通过转速测量盘接口连接转速测量盘，所述信号采集箱通过扭力法兰接口连接扭力法兰，所述信号采集箱通过冷却液供给柜接口连接发动机冷却液管路的转接头，所述信号采集箱通过机油供给柜接口连接发动机机油滤清器总成和发动机油底壳。

5.根据权利要求1所述的一种发动机摩擦泵气损失分解测试试验台，其特征在于：所述机油供给柜包括全数字电磁感应电源、控制单元、机油泵、热交换器、滤清器、电动执行器、流量计、电磁调节阀、流量控制阀、机油压力表、冷却水压力表、连接管、柜体、信号线；

所述的控制单元包含继电器、端子、操作控制台接口卡；置于端子上的操作控制台接口卡连接到操作控制台。

6.根据权利要求1所述的一种发动机摩擦泵气损失分解测试试验台，其特征在于：所述的冷却液供给柜包括板式换热器、液体加热器、控制单元、电磁阀、水泵、电磁调节阀、电动执行器、液位液温计、常开电磁阀、电磁流量计、压力表、连接管、柜体、信号线；

所述的控制单元包含操作控制台接口卡、散热风机、微型断路器、变压器、继电器、端子；置于端子上的操作控制台接口卡连接到操作控制台。