CN110108503A - 新能源汽车测试用高原进排气模拟系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了新能源汽车测试用高原进排气模拟系统，进气管道的出口端连通于排气管道的一端，排气管道的一端通过支管连通于进气管道的进气端，第一电加热器和第二电加热器分别设置于进气管道的内，水循环冷却器设置于进气管道内并位于第一电加热器与第二电加热器之间，加湿器位于第二电加热器的一侧边并固定于进气管道，变频风机位于进气管道的另一端部，第一电加热器、第二电加热器、水循环冷却器、加湿器和变频风机机均电连接于所述PID控制器。本发明有益效果：本发明通过第一电加热器、第二电加热器、水循环冷却器、加湿器、变频风机和PID控制器在进气管道和排气管道上模拟高原环境，这样空间占用小、投资小，利于大范围推广。

Description

新能源汽车测试用高原进排气模拟系统

技术领域

本发明涉及汽车测试技术领域,尤其是新能源汽车测试用高原进排气模拟系统。

背景技术

中国作为一个不断增长的汽车生产及使用的大国，对汽车企业的产品排放及测试要求越来越严，各大整车生产企业及发动机生产企业对产品的性能要求也越来越严格，作为汽车的心脏---发动机的出厂检测显得尤为重要，发动机的检测及测试需要在一定的工况下进行，需要恒定温度、湿度及进气压力的空气,发动机进气空调系统便是提供这种工况的空气的一种设备。

现有的发动机进气空调只设有一级稳压箱，气体储存量小，发动机进气易随发动机不同工况下进气量需求的不同而产生温度的波动，导致供气压力无法保证恒定稳定；大多厂家的进气空调均采用每台组合式风箱内自带压缩机的结构形式，每台自产生7度制冷水供制冷使用，不仅结构复杂且生产成本高。

因为部分发动机生产企业在高海拔区域，如云南、重庆等地区。其大气压力低于1个标准大气压力值101.3KPa；如重庆，全年最低气压值会到94.3101.3KPa，但发动机测试进气压力需要在1个标准大气压力下进行。

大气压随海拔高度而变化，组成大气的各种气体的分压，随高度增加而递减，同时气温随着海拔高度的升高逐渐下降。因此高原时进入气缸内的空气质量较小，气缸内进气终点的压力过低，导致压缩终点压力及温度达不到应有的水平，引起内燃机启动困难，小负荷时工作不稳定排烟呈白色，大负荷时排烟变成浓黑色，最大功率大幅度下降，耗油量上升、排放恶化，直接影响发动机即汽车的性能。

因此汽车高原测试非常有必要，但做空间的模拟高原环境项目投资大、风险性高，这种方式在国内不利于大量的推广。

因此，对于上述问题有必要提出一种适用于高海拔地区的发动机进气空调装置。

发明内容

针对上述现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供新能源汽车测试用高原进排气模拟系统，以解决上述所述的问题。

新能源汽车测试用高原进排气模拟系统，包括进气管道、排气管道、支管、第一电加热器、第二电加热器、水循环冷却器、加湿器、变频风机和PID控制器，所述进气管道的出口端连通于所述排气管道的一端，所述排气管道的一端通过所述支管连通于所述进气管道的进气端，所述第一电加热器和第二电加热器分别设置于所述进气管道的内，所述水循环冷却器设置于所述进气管道内并位于第一电加热器与所述第二电加热器之间，所述加湿器位于第二电加热器的一侧边并固定于所述进气管道，所述变频风机位于所述进气管道的另一端部，所述第一电加热器、第二电加热器、水循环冷却器、加湿器和变频风机机均电连接于所述PID控制器。

优选地，所述进气管道的进气端设置有第一温湿度传感器，所述第二电加热器与水循环冷却器之间的所述进气管道上固定连接有第二温湿度传感器，所述进气管道的出气端设置有第三温湿度传感器，所述进气管道在变频风机的一侧固定连接有风压传感器；所述第一温湿度传感器、第二温湿度传感器、第三温湿度传感器和风压传感器均电连接于所述PID控制器。

优选地，所述进气管道的进气端设置有初效过滤网，所述进气管道的出气端设置有中效过滤网。

优选地，所述进气管道的出气端、支管、排气管道的排气端均均设置有电动调节风阀，所述电动调节风阀电连接于所述PID控制器。

优选地，所述水循环冷却器包括冷却板体、水箱、连接管、表冷水阀和水泵，所述冷却板体通过所述连接管连通于所述水箱，所述表冷水阀和水泵分别固定连接在所述连接管，所述水箱的底部设有冷凝器。

优选地，所述表冷水阀、水泵和冷凝器均电连接于所述PID控制器。

优选地，所述进气管道的侧壁设有气路阀，所述气路阀电连接于所述PID控制器。

本发明有益效果：本发明通过第一电加热器、第二电加热器、水循环冷却器、加湿器、变频风机和PID控制器在进气管道和排气管道上模拟高原环境，这样空间占用小、投资小，利于大范围推广。

附图说明

图1是本发明的新能源汽车测试用高原进排气模拟系统原理图；

图2是本发明的水循环冷却器结构图；

图3是本发明的PID控制器控制原理图。

图中附图标记：1、进气管道；2、排气管道；3、支管；4、第一电加热器；5、第二电加热器；6、水循环冷却器；61、冷却板体；62、水箱；63、连接管；64、表冷水阀；65、水泵；7、加湿器；8、变频风机；9、第一温湿度传感器；10、第二温湿度传感器；11、第三温湿度传感器；12、风压传感器；13、初效过滤网；14、中效过滤网；15、气路管；16、电动调节风阀。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

如图1并结合图2和图3所示，新能源汽车测试用高原进排气模拟系统，包括进气管道1、排气管道2、支管3、第一电加热器4、第二电加热器5、水循环冷却器6、加湿器7、变频风机8和PID控制器，所述进气管道1的出口端连通于所述排气管道2的一端，所述排气管道2的一端通过所述支管3连通于所述进气管道1的进气端，所述第一电加热器4和第二电加热器5分别设置于所述进气管道1的内，所述水循环冷却器6设置于所述进气管道1内并位于第一电加热器4与所述第二电加热器5之间，所述加湿器7位于第二电加热器5的一侧边并固定于所述进气管道2，所述变频风机8位于所述进气管道2的另一端部，所述第一电加热器4、第二电加热器5、水循环冷却器6、加湿器7和变频风机8均电连接于所述PID控制器。

进一步的，所述进气管道1的进气端设置有第一温湿度传感器9，所述第二电加热器5与水循环冷却器6之间的所述进气管道1上固定连接有第二温湿度传感器10，所述进气管道2的出气端设置有第三温湿度传感器11，所述进气管道1在变频风机8的一侧固定连接有风压传感器12；所述第一温湿度传感器9、第二温湿度传感器10、第三温湿度传感器11和风压传感器12均电连接于所述PID控制器。

进一步的，所述进气管道1的进气端设置有初效过滤网13，所述进气管道1的出气端设置有中效过滤网14。

采用上述进一步的技术方案有益效果：初效过滤网13和中效过滤网14可对空气进行过滤。

进一步的，所述进气管道1的出气端、支管3、排气管道3的排气端均均设置有电动调节风阀16，所述电动调节风阀16电连接于所述PID控制器。

采用上述进一步的技术方案有益效果：电动调节风阀16可起到调节风量的作用。

进一步的，所述水循环冷却器6包括冷却板体61、水箱62、连接管63、表冷水阀64和水泵65，所述冷却板体61通过所述连接管63连通于所述水箱62，所述表冷水阀64和水泵65分别固定连接在所述连接管63，所述水箱62的底部设有冷凝器，所述表冷水阀64、水泵65和冷凝器均电连接于所述PID控制器。

采用上述进一步的技术方案有益效果：水循环冷却器6可起到水冷却的作用，多层冷却板体61提高冷却效果，冷凝器提供冷却源。

进一步的，所述进气管道1的侧壁设有气路管15，所述气路管15设置有气路阀，所述气路阀电连接于所述PID控制器。

采用上述进一步的技术方案有益效果：气路管15起到调压排气作用，气路阀用于调节气路管15的风量。

本发明通过第一电加热器4、第二电加热器5、水循环冷却器6、加湿器7、变频风机8和PID控制器在进气管道1和排气管道2上模拟高原环境，这样空间占用小、投资小，利于大范围推广。

其中电动调节风阀：采用轻载密封蝶阀，流通能力大，流阻系数小。采用轻柔的接触式阀座和优良的多重密封机构有效的放置外漏，配用高性能执行机构，最大输出扭矩可达4000N.m，位置转换精度可达±0.5％，能作精确的调节。

表冷水阀：采用西门子专利产品液压驱动电动调节阀，此阀可以对开度进行精密快速调节，最大输出扭矩可达3000N.m。此外，执行器快速关闭时间在10s以内，能够对PLC发出的命令快速响应，且具有优质稳定的调节性能和低故障率。

温湿度传感器：选用维芬兰萨拉高精度温湿度传感器，温度测量精度可达±0.1℃，湿度测量精度可达±1％。

PID控制器：西门子SIMATIC全集成自动化(TIA)系统的PLC控制器处理每条二进制指令的时间可达70ns；扩展存储器；128KB高速工作存储器(相当于大约42K的指令)，用于执行相关的程序，为用户程序提供充分的空间；SIMATIC微型存储卡(最大8MB)作为程序的装载存储器，还允许将项目(包括符号和注释)存储在CPU中，PXC主频更高达100MHz，平均无故障时间高达10万小时，具有超强的多任务处理能力，其各项指标远远高于其它竞争产品，同时支持全以太网PLC控制器，直接挂接在Ethernet上，最高通讯速率可达到100M。

SIEMENS模块化工业控制器SIMATIC PLC S7系列提供八路PID闭环控制指令，PID是闭环控制系统的比例-积分-微分控制算法；

如图3所示，PID控制器根据设定值(给定)与被控对象的实际值(反馈)的差值，按照PID算法计算出控制器的输出量，控制执行机构去影响被控对象的变化。

温度的设定值为动态值，通过向控制器录表或公式编程的方式来计算该动态值，再以此动态值为PID控制的给定值，实时监控的温度值作为过程值，运算出控制输出值，以保证温度控制在设定的数值范围内。

本发明系统通过表冷水阀的PID调节和加热器的无极调节来控制温度，保证供气温度在控制范围；通过表冷水阀的PID调节和蒸汽加湿器的调节来控制湿度，保证供气湿度在控制范围；通过变频风机的PID调节和气路阀门的比例调节来控制压力，保证供气压力在控制范围。

工作原理：

进气系统模拟：启动PID控制器的电源，室外新风经电动调节风阀流经空气初效过滤器，洁净的空气经过第一电加热器加热，经过水循环冷却器降温并除湿，除去空气中的部分水份，再经过第二电加热器进行加热升温，随后由加湿器精确微调补充少量蒸气送入排气管道，由变频风机调节进行稳压，该过程将送入发动机内的空气温度、湿度控制稳定，同时通过变频风机变频调节及配合阀门的辅助调节，将供气压力模拟为不同海拔状态。

排气系统模拟：发动机燃烧后所排出的尾气被送入排气稳压罐，排气由于温度的不稳定性，需要多路调节才能保持压力稳定，其中，一部分为发动机直接排入，一部分为供气管支路提供，一部分为二次新风机补给。混合后的排气由统一通道排出，先通过冷却水降温，再由耐高温排烟机组抽送排出，出口设消音器，该通过新风机和排烟机的联合调节及阀门的辅助调节，达到排气压力模拟的目的。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.新能源汽车测试用高原进排气模拟系统，包括进气管道(1)、排气管道(2)、支管(3)、第一电加热器(4)、第二电加热器(5)、水循环冷却器(6)、加湿器(7)、变频风机(8)和PID控制器，其特征在于：所述进气管道(1)的出口端连通于所述排气管道(2)的一端，所述排气管道(2)的一端通过所述支管(3)连通于所述进气管道(1)的进气端，所述第一电加热器(4)和第二电加热器(5)分别设置于所述进气管道(1)的内，所述水循环冷却器(6)设置于所述进气管道(1)内并位于第一电加热器(4)与所述第二电加热器(5)之间，所述加湿器(7)位于第二电加热器(5)的一侧边并固定于所述进气管道(2)，所述变频风机(8)位于所述进气管道(2)的另一端部，所述第一电加热器(4)、第二电加热器(5)、水循环冷却器(6)、加湿器(7)和变频风机(8)均电连接于所述PID控制器。

2.如权利要求1所述的新能源汽车测试用高原进排气模拟系统,其特征在于：所述进气管道(1)的进气端设置有第一温湿度传感器(9)，所述第二电加热器(5)与水循环冷却器(6)之间的所述进气管道(1)上固定连接有第二温湿度传感器(10)，所述进气管道(1)的出气端设置有第三温湿度传感器(11)，所述进气管道(1)在变频风机(8)的一侧固定连接有风压传感器(12)；所述第一温湿度传感器(9)、第二温湿度传感器(10)、第三温湿度传感器(11)和风压传感器(12)均电连接于所述PID控制器。

3.如权利要求2所述的新能源汽车测试用高原进排气模拟系统,其特征在于：所述进气管道(1)的进气端设置有初效过滤网(13)，所述进气管道(1)的出气端设置有中效过滤网(14)。

4.如权利要求3所述的新能源汽车测试用高原进排气模拟系统,其特征在于：所述进气管道(1)的出气端、支管(3)、排气管道(2)的排气端均均设置有电动调节风阀(16)，所述电动调节风阀(16)电连接于所述PID控制器。

5.如权利要求4所述的新能源汽车测试用高原进排气模拟系统置,其特征在于：所述水循环冷却器(6)包括冷却板体(61)、水箱(62)、连接管(63)、表冷水阀(64)和水泵(65)，所述冷却板体(61)通过所述连接管(63)连通于所述水箱(62)，所述表冷水阀(64)和水泵(65)分别固定连接在所述连接管(63)，所述水箱(62)的底部设有冷凝。

6.如权利要求5所述的新能源汽车测试用高原进排气模拟系统,其特征在于：所述表冷水阀(64)、水泵(65)和冷凝器均电连接于所述PID控制器。

7.如权利要求6所述的新能源汽车测试用高原进排气模拟系统,其特征在于：所述进气管道(1)的侧壁设有气路管(15)，所述气路管(15)设置有气路阀，所述气路阀电连接于所述PID控制器。