CN110823496B - 一种汽车环境风洞扫气及呼吸空气系统 - Google Patents

一种汽车环境风洞扫气及呼吸空气系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及汽车环境测试技术领域，具体公开了一种汽车环境风洞扫气及呼吸空气系统，包括驻室和环形流道，驻室外部设有扫气风机，扫气风机连接有出风管，出风管上设有开关风阀Ⅰ，驻室的侧壁上还连接有导流管，驻室外设有干燥室，干燥室内设有连接导流管与风口的主管道，主管道上设有开关风阀Ⅱ，主管道上连接有位于导流管与开关风阀Ⅱ之间的吸气管，吸气管上设有余压阀Ⅰ，主管道上还连接有呼气管，呼气管上设有余压阀Ⅲ，余压阀Ⅲ与开关风阀Ⅱ并联。本专利针对现有汽车环境风洞相应功能缺失的现状，提出了扫气及呼吸空气系统概念，对现有汽车环境风洞技术进行了更新和改进，提高了汽车环境风洞的安全性以及使用寿命。

Description

一种汽车环境风洞扫气及呼吸空气系统
技术领域
本发明涉及汽车环境测试技术领域，特别涉及一种汽车环境风洞扫气及呼吸空气系统。
背景技术
汽车环境风洞是汽车研发中十分重要的试验室，可模拟外界真实的气候环境，汽车在汽车环境风洞中做热管理试验或雨雪模拟试验时，汽车在底盘测功机上飞速运转，汽车发动机正常开启，用以模拟汽车在外界路面行驶时的真实特性，即汽车在外界路面行驶时，车在运动，而空气相对静止；相反，汽车在汽车环境风洞中行驶时汽车相对静止，但发动机正常运转，轮胎正常转动，而空气相对运动从0～200km/h根据试验工况变化，风的动力来自于汽车环境风洞的主风机。
由于汽车在汽车环境风洞中运转时，空气是在封闭空间中运转的，即空气是在驻室和环形流道组成的封闭空间运转的，虽汽车环境风洞在运行时会补充新风(最大新风量10000m3/h左右)，但与环境风洞中储有的总风量相比仍是少量，因此汽车在环境风洞中长时间试验后环境风洞中的空气势必不再新鲜，会含有各种有害物质，危害试验人员健康。
另外由于汽车在汽车环境风洞中运转时，空气是在封闭空间中运转的，驻室内的风速在0～200km/h间变化，当风速变化较快时，如很快将风速从0提高到100km/h，驻室内压力会很快降低形成较大负压；相反，如很快将风速从100km/h减小到0，驻室内压力会很快增加形成较大正压，长时间运行会对驻室内保温仓板造成损坏，甚至出现事故。
发明内容
本发明提供了一种汽车环境风洞扫气及呼吸空气系统，以解决现有技术中空气在封闭的驻室及环形流道中运转时，会含有各种有害物质，危害试验人员的健康，同时封闭的驻室及环形流道内风速激增或急减导致驻室内外形成较大压力差，从而对保温仓板造成损环的问题。
为了达到上述目的，本发明的技术方案为：
一种汽车环境风洞扫气及呼吸空气系统，包括驻室和环形流道，所述驻室内设有地坑，地坑上设有盖板，所述环形流道一端为收集口，另一端为喷口，所述收集口与喷口分别位于盖板的两侧，所述驻室外部设有扫气风机，喷口的底部设有抽吸口，扫气风机的进风口与抽吸口之间连接有出风管，所述出风管上设有开关风阀Ⅰ，所述驻室的侧壁上还连接有导流管，驻室外还设有干燥室，干燥室侧壁上设有风口，干燥室内设有连接导流管与风口的主管道，主管道上设有开关风阀Ⅱ，主管道上连接有位于导流管与开关风阀Ⅱ之间的吸气管，吸气管上设有余压阀Ⅰ，主管道上还连接有呼气管，呼气管上设有余压阀Ⅲ，余压阀Ⅲ与开关风阀Ⅱ并联。
本技术方案的技术原理和效果在于：
1、本方案中当工作人员认为需要换气时，在环境风洞控制系统中启动扫气功能，扫气功能模块会自动打开出风管上的开关风阀Ⅰ，同时打开主管道上的开关风阀Ⅱ，使进入驻室的风量提高到20000m3/h以上，这样外界的新鲜空气以大于20000m3/h风量进入到驻室内，后通过出风管与扫气风机排出，如此循环多次后就能将驻室及环形流道内含有毒物质的空气置换掉。
需要注意的是，现有的汽车环境风洞当出现CO、HC浓度超标时只能停止试验，按照10000m3/h左右的新风量往驻室中补充新风，需要较长时间才能将有害物质循环掉，而现有汽车环境风洞中新风量总是控制在10000m3/h，是由于新风是为汽车发动机提供新鲜空气，如直接提高到风量20000m3/h以上，长期的试验过程能耗高，而本申请通过另外设置的扫气系统，能够快速的将环境风洞中的空气置换成新鲜空气。
2、本申请中当驻室内的风速变化过快时，如从低风速快速提高至高风速，驻室内形成负压，此时吸气管上的余压阀Ⅰ打开，干燥室内的干燥气体补入到驻室内，而当驻室内的气体从高风速快速降低至低风速时，驻室内压强增大，那么呼气管上的余压阀Ⅲ打开，驻室内的气体排出，因此这样可保障驻室内压力在正常稳定值，保障汽车环境风洞能够安全可靠运行，避免安全事故，提高环境风洞的使用寿命。
进一步，所述驻室外还设有向干燥室内通入干燥气体的除湿机。
有益效果：设置除湿机的目的在于，当驻室内在进行低温试验时，即驻室内的气温要远低于室外温度时，由于室外空气湿度大，如果直接将室外的空气送入驻室内，则会使得气体在驻室低温环境下产生结冰。
进一步，所述喷口的端部设有可启闭的快速门。
有益效果：在启动扫气风机之前先关闭快速门，这样进入驻室的气流会从环形流道的收集口进入，沿环形流道从喷口的底部进入到出风管中，这样能够更好的将环形流道中的有害气体排出。
进一步，所述出风管上设有调节风阀，调节风阀靠近抽吸口一侧，所述出风管上连接有位于开关风阀Ⅰ与调节风阀之间的地坑风管，地坑风管的自由端位于地坑中。
有益效果：由于盖板为非密封板，盖板上还存在缝隙，因此在做汽车环境风洞实验时，部分含有有害物质的气体会进入到地坑中，因此设置地坑风管则是为了将地坑中残余的有害气体循环出去，而由于扫气风机启动后，进入驻室的气体比进入地坑的气体流量大很多，因此通过调节风阀能够调节抽吸驻室与抽吸地坑的风量。
进一步，所述地坑风管的自由端连接有多根支管，支管远离地坑风管一端均呈呐叭口状。
有益效果：多根支管的设置以及支管的自由端设置为呐叭口状都是为了使地坑中多处的废气能够更好的进入到出风管内，从而将地坑内的废气全部循环排出。
进一步，所述主管道上还连接有位于开关风阀Ⅱ与风口之间的补气管，补气管位于干燥室内，所述补气管上设有余压阀Ⅱ。
有益效果：由于大量空气进入驻室后，干燥室内的压力会下降，此时余压阀Ⅱ会打开，外界空气经主管道后经余压阀Ⅱ进入干燥室内，维持干燥室的压力在正常稳定值。
进一步，所述导流管和主管道上均设有消音器。
有益效果：由于扫气风机启动时，外界的气体以接近20000m3/h的速率进入到驻室内，因此消音器的设置能够减小气体进入管道内产生的噪音，给工作人员提供一个较为舒适的实验环境。
进一步，所述导流管设有多根，且各导流管上均设有消音器。
有益效果：多根导流管的设置，扫气时，可使得驻室内多处进气，这样进入的外界新鲜空气可吹扫驻室内更大区域，减少死角，置换有毒气体的速度更快。
进一步，所述扫气风机的出口处设有防鸟格栅。
有益效果：防鸟格栅的设置是用于防止鸟类进入到扫气风机内。
进一步，所述驻室内设有CO浓度传感器和HC浓度传感器，CO浓度传感器和HC浓度传感器均连接到环境风洞控制系统中。
有益效果：当汽车环境风洞驻室内的CO或HC浓度超标时，可直接触发环境风洞控制系统中的扫气模块，启动扫气功能，也可在环境风洞控制系统中实时监控CO或HC浓度值，以提醒操作人员时刻关注浓度值。
附图说明
图1为本发明实施例在扫气时的结构示意图；
图2为本发明实施例在吸气时的结构示意图；
图3为本发明实施例在呼气时的结构示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细说明：
说明书附图中的附图标记包括：驻室1、环形流道2、地坑3、盖板4、转角Ⅰ5、转角Ⅱ6、转角Ⅲ7、转角Ⅳ8、收集口9、喷口10、快速门11、扫气风机12、开关风阀Ⅰ13、调节风阀14、支管15、消音器16、干燥室17、风口18、开关风阀Ⅱ19、除湿机20、余压阀Ⅰ21、余压阀Ⅱ22、余压阀Ⅲ23。
实施例基本如附图1所示：
一种汽车环境风洞扫气及呼吸空气系统，包括驻室1和环形流道2，在驻室1内设置有地坑3，地坑3用于安装底盘测功机，地坑3上设有盖板4，其中盖板4上存在缝隙，因此为非密封板，环形流道2包括转角Ⅰ5、转角Ⅱ6、转角Ⅲ7和转角Ⅳ8，环形流道2的右端为收集口9，左端为喷口10，其中喷口10与收集口9分别位于盖板4的两侧，在驻室1与环形流道2外部设有保温仓板，在喷口10的端部设有可启闭的快速门11，在驻室1内还设有CO浓度传感器和HC浓度传感器，两种传感器均连接到环境风洞控制系统中。
在驻室1左侧的屋顶上设有扫气风机12，扫气风机12的工作能力为20000m3/h风量，扫气风机12的进风口连接有出风管，在扫气风机12的出风口设有防鸟格栅，在喷口10的底部上开设有抽吸口，出风管远离扫气风机12一端与抽吸口连通，在出风管上设有开关风阀Ⅰ13和调节风阀14，调节风阀14靠近抽吸口一侧，在出风管上连接有位于开关风阀Ⅰ13与调节风阀14之间的地坑风管，地坑风管的自由端位于地坑3内，在地坑风管的右端连接有多根支管15，各支管15的右端均呈呐叭口状。
在驻室1的右侧设有导流管，导流管可设置多根，且各导流管上均安装有消音器16，驻室1右侧设有干燥室17，在干燥室17右侧的墙体上设有风口18，风口18处连接有位于干燥室17内的主管道，其中导流管与主管道连通，在主管道上设有开关风阀Ⅱ19和消音器。
结合图1所示，本申请中汽车环境风洞扫气系统的工作原理如下(图中箭头方向为气体流动的方向)：
当CO浓度传感器监测到CO浓度超过安全高值，或HC浓度传感器监测到HC浓度超过安全高值，或长时间试验后试验人员认为需要换气时在环境风洞控制系统中启动扫气功能，以上3种情况只要出现一种即启动扫气功能。此时，开关风阀Ⅰ13打开，快速门11关闭，调节风阀14开到17000m3/h对应的开度，扫气风机12打开后外界的新鲜空气以20000m3/h风量，从干燥室17侧墙上的风口18吸入，经主管道上的消音器减小噪音，经开关风阀Ⅱ19，经导流管上的消音器16再次减小噪音后进入驻室1内，其中一部分空气进入地坑3中，风量约3000m3/h，大部分空气(17000m3/h风量)经收集口9，经转角Ⅰ5、转角Ⅱ6、转角Ⅲ7和转角Ⅳ8，后经抽吸口到调节风阀14，调节风阀14的开度刚好满足17000m3/h的风量，同时与多根支管15的呐叭口进入的3000m3/h风量在开关风阀Ⅰ13前混合，经开关风阀Ⅰ13到达屋顶的扫气风机12，经防鸟格栅排出大气，如此便完成一个扫气循环。
如此多次循环后，可以快速的将驻室1及环形流道2中含有毒物质的空气置换掉。
结合图2所示，在干燥室17上方设有向干燥室17内通入干燥气体(露点-45℃)的除湿机20，在主管道上还连接有位于导流管与开关风阀Ⅱ19之间的吸气管，吸气管的开口端位于干燥室17内，在吸气管上设有余压阀Ⅰ21，当驻室1内的压强呈负压时，余压阀Ⅰ21打开，干燥室17内的干燥气体补入到驻室1内，另外主管道上还连接有位于开关风阀Ⅱ19与风口18之间的补气管，补气管的开口端位于干燥室17内，在补气管上设有余压阀Ⅱ22，即当干燥室17内呈负压时，余压阀Ⅱ22打开，外界气体补入到干燥室17内。
本申请中汽车环境风洞吸气系统的工作原理如下(图中箭头方向为气体流动的方向)：
当驻室1内的风速变化较快时，如很快将风速从0提高到100km/h，驻室1内压力会很快降低形成负压。此时，干燥室17中的余压阀Ⅰ21打开，干燥室17中干燥空气(露点-45℃)经导流管上的消音器16减小噪音后进入驻室1中，维持驻室1内压力在正常稳定值。
这类似于人的“吸”气过程，起到“吸”的功能。由于大量干燥空气进入驻室1后，干燥室17内的压力会下降，此时余压阀Ⅱ22会打开，外界空气经主管道上的消音器16减小噪音后，经余压阀Ⅱ22进入干燥室17内，维持干燥室17的压力在正常稳定值。
结合图3所示，在主管道上还连接有呼气管，其中呼气管左端位于吸气管与开关风阀Ⅱ19之间，而呼气管的右端位于开关风阀Ⅱ19与补气管之间，在呼气管上设有余压阀Ⅲ23，即余压阀Ⅲ23与开关风阀Ⅱ19并联，当驻室1内呈正压时，余压阀Ⅲ23打开，驻室1内的气体排出。
本申请中汽车环境风洞呼气系统的工作原理如下(图中箭头方向为气体流动的方向)：
当驻室1内的风速变化较快时，如很快将风速从100km/h降低到0，驻室1内压力会很快升高形成正压。此时，余压阀Ⅲ23打开，驻室1内的空气经导流管上的消音器16减小噪音后，经余压阀Ⅲ23，经主管道上的消音器减小噪音后排出外界环境中，从而维持驻室1内的压力为正常稳定值。这类似于人的“呼”气过程，起到“呼”的功能。
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (10)

1.一种汽车环境风洞扫气及呼吸空气系统，包括驻室和环形流道，所述驻室内设有地坑，地坑上设有盖板，所述环形流道一端为收集口，另一端为喷口，所述收集口与喷口分别位于盖板的两侧，其特征在于：所述驻室外部设有扫气风机，喷口的底部设有抽吸口，扫气风机的进风口与抽吸口之间连接有出风管，所述出风管上设有开关风阀Ⅰ，所述驻室的侧壁上还连接有导流管，驻室外还设有干燥室，干燥室侧壁上设有风口，干燥室内设有连接导流管与风口的主管道，主管道上设有开关风阀Ⅱ，主管道上连接有位于导流管与开关风阀Ⅱ之间的吸气管，吸气管上设有余压阀Ⅰ，主管道上还连接有呼气管，呼气管上设有余压阀Ⅲ，余压阀Ⅲ与开关风阀Ⅱ并联。
2.根据权利要求1所述的一种汽车环境风洞扫气及呼吸空气系统，其特征在于：所述驻室外还设有向干燥室内通入干燥气体的除湿机。
3.根据权利要求1所述的一种汽车环境风洞扫气及呼吸空气系统，其特征在于：所述喷口的端部设有可启闭的快速门。
4.根据权利要求1所述的一种汽车环境风洞扫气及呼吸空气系统，其特征在于：所述出风管上设有调节风阀，调节风阀靠近抽吸口一侧，所述出风管上连接有位于开关风阀Ⅰ与调节风阀之间的地坑风管，地坑风管的自由端位于地坑中。
5.根据权利要求4所述的一种汽车环境风洞扫气及呼吸空气系统，其特征在于：所述地坑风管的自由端连接有多根支管，支管远离地坑风管一端均呈呐叭口状。
6.根据权利要求1所述的一种汽车环境风洞扫气及呼吸空气系统，其特征在于：所述主管道上还连接有位于开关风阀Ⅱ与风口之间的补气管，补气管位于干燥室内，所述补气管上设有余压阀Ⅱ。
7.根据权利要求1所述的一种汽车环境风洞扫气及呼吸空气系统，其特征在于：所述导流管和主管道上均设有消音器。
8.根据权利要求7所述的一种汽车环境风洞扫气及呼吸空气系统，其特征在于：所述导流管设有多根，且各导流管上均设有消音器。
9.根据权利要求1所述的一种汽车环境风洞扫气及呼吸空气系统，其特征在于：所述扫气风机的出口处设有防鸟格栅。
10.根据权利要求1所述的一种汽车环境风洞扫气及呼吸空气系统，其特征在于：所述驻室内设有CO浓度传感器和HC浓度传感器，CO浓度传感器和HC浓度传感器均连接到环境风洞控制系统中。
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