CN110940527B - 一种汽车发动机模拟高原环境进排气系统 - Google Patents
一种汽车发动机模拟高原环境进排气系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110940527B CN110940527B CN201911245781.XA CN201911245781A CN110940527B CN 110940527 B CN110940527 B CN 110940527B CN 201911245781 A CN201911245781 A CN 201911245781A CN 110940527 B CN110940527 B CN 110940527B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- air
- air inlet
- communicated
- pressure
- air outlet
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000004088 simulation Methods 0.000 claims abstract description 58
- 238000004378 air conditioning Methods 0.000 claims abstract description 55
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 claims description 37
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 24
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 15
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims description 13
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 11
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 11
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 9
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 claims description 5
- 239000000110 cooling liquid Substances 0.000 claims description 3
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 3
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 abstract description 9
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 20
- 108010066114 cabin-2 Proteins 0.000 description 10
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000006870 function Effects 0.000 description 5
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 5
- 230000003750 conditioning effect Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000009471 action Effects 0.000 description 3
- 230000004069 differentiation Effects 0.000 description 3
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 3
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000007791 dehumidification Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N hydroxyacetaldehyde Natural products OCC=O WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M15/00—Testing of engines
- G01M15/04—Testing internal-combustion engines
- G01M15/10—Testing internal-combustion engines by monitoring exhaust gases or combustion flame
- G01M15/102—Testing internal-combustion engines by monitoring exhaust gases or combustion flame by monitoring exhaust gases
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Air Conditioning Control Device (AREA)
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
Abstract
本发明提供了一种发动机模拟高原环境进排气系统，包括进气空气调节单元、环境模拟舱、出气空气调节单元和控制单元；进气空气调节单元的进气端与外部连通，进气空气调节单元的出气端与环境模拟舱的进气端连通，环境模拟舱的排气端分别与其进气端和出气空气调节单元的进气端连通，出气空气调节单元的出气端与外部连通；进气空气调节单元对新风进行降温、除湿和加热，然后进行降压，送入环境模拟舱中；出气空气调节单元接收环境模拟舱送入的尾气，将该部分尾气降温、降压后向外部排放；控制单元分别对进气空气调节单元的加热后的温度、输出气压以及出气空气调节单元的输出气压进行PID线性调节。
Description
技术领域
本发明涉及发动机性能试验设备技术领域，尤其涉及一种发动机模拟高原环境进排气系统。
背景技术
汽车运行环境复杂多变，发动机在低海拔地区的标准状态下和高海拔地区由于环境的压力、温度差别很大，海拔每上升1000米，温度下降6℃，大气压下降0.1Bar，这些环境因素对发动机性能影响很大，导致同一台发动机在不同地区的性能和可靠性存在着很大的不确定性，因此必须进行高原试验。
实地进行高原试验很不经济，效率也很低，因此需要采用发动机高原模拟设备进行环境模拟，虽然市面上已经出现了一些现有设备如风机和空调来进行试验室高原环境模拟，但是这种模拟的精度不高，试验时温度、压力往往波动很大，导致试验结果不太理想。
发明内容
有鉴于此，本发明提出了一种具有对进气温度和压力以及排气温度进行PID调节的、模拟精度高的发动机模拟高原环境进排气系统。
本发明的技术方案是这样实现的：本发明提供了一种发动机模拟高原环境进排气系统，包括进气空气调节单元(1)、环境模拟舱(2)、出气空气调节单元(3)和控制单元(4)；进气空气调节单元(1)的进气端与外部连通，进气空气调节单元(1)的出气端与环境模拟舱(2)的进气端连通，环境模拟舱(2)的排气端分别与其进气端和出气空气调节单元(3)的进气端连通，出气空气调节单元(3)的出气端与外部连通；
其中，进气空气调节单元(1)的进气端接收外部送入的新风后，对新风依次进行降温、除湿和加热，然后进行降压，待空气压力达到试验所需的条件后，进气空气调节单元(1)的出气端将空气送入环境模拟舱(2)中；
环境模拟舱(2)接收进气空气调节单元(1)输送的空气供舱内的发动机或者整车使用，环境模拟舱(2)将发动机或者整车排出的尾气一部分输送至出气空气调节单元(3)的进气端，另一部分返回环境模拟舱(2)的进气端重新循环；
出气空气调节单元(3)接收环境模拟舱(2)送入的部分尾气，将该部分尾气降温、降压后向外部排放；
控制单元(4)分别与进气空气调节单元(1)和出气空气调节单元(3)电性连接，控制单元(4)分别对进气空气调节单元(1)的加热后的温度、输出气压以及出气空气调节单元(3)的输出气压进行PID线性调节。
在以上技术方案的基础上，优选的，所述进气空气调节单元(1)包括冷却除湿机构(11)、电加热器(12)、进气稳压箱(13)和进气负压泵(14)，冷却除湿机构(11)的进气端与外部送入新风连通，冷却除湿机构(11)的出气端排出的空气送入电加热器(12)处进行加热，电加热器(12)出风侧排出的热气送入进气稳压箱(13)中，进气稳压箱(13)与进气负压泵(14)进气端连通，进气负压泵(14)与外部大气连通；进气稳压箱(13)的出气端与环境模拟舱(2)的进气端连通。
进一步优选的，所述冷却除湿机构(11)包括冷源(111)、第一表面冷却器(112)、转轮除湿器(113)和第二表面冷却器(114)，第一表面冷却器(112)的进气端与外部送入新风连通，第一表面冷却器(112)的出气端与转轮除湿器(113)的进气端连通，转轮除湿器(113)的出气端与第二表面冷却器(114)的进气端连通，第二表面冷却器(114)的出气端与电加热器(12)的进风侧连通；第一表面冷却器(112)和第二表面冷却器(114)的冷却液管分别与冷源(111)相连通。
进一步优选的，所述环境模拟舱(2)还包括进气三通(21)和排气三通(22)，进气三通(21)的a端与进气稳压箱(13)的出气端连通，进气三通(21)的b端与环境模拟舱(2)的进气端连通，排气三通(22)的d端与环境模拟舱(2)的排气端连通，排气三通(22)的e端与出气空气调节单元(3)的进气端连通，排气三通(22)的f端与进气三通(21)的c端相互连通。
进一步优选的，所述出气空气调节单元(3)包括排气稳压箱(31)、板式换热器(32)、冷却塔(33)和排气负压泵(34)，经环境模拟舱(2)的排气端送入的尾气进入排气稳压箱(31)的进气端，排气稳压箱(31)的出气端与排气负压泵(34)的进气端连通，排气负压泵(34)的出气端与外部大气连通；板式换热器(32)分别设置在排气稳压箱(31)和排气负压泵(34)内，板式换热器(32)与冷却塔(33)连通。
更进一步优选的，所述控制单元(4)包括PLC控制器(40)、第一电动阀FV1、第二电动阀FV2、第三电动阀FV3、第一温度传感器T1、第二温度传感器T2、第一压力传感器P1和第二压力传感器P2；
第一电动阀FV1和第一压力传感器P1均设置在进气稳压箱(13)的出气端；第二电动阀FV2设置在进气负压泵(14)的进气端；第三电动阀FV3和第二压力传感器设置在排气负压泵(34)的进气端；
第一温度传感器T1、第二温度传感器T2、第一压力传感器P1和第二压力传感器P2均与PLC控制器(40)的输入触点电性连接，电加热器(12)、第一电动阀FV1、第二电动阀FV2和第三电动阀FV3均与PLC控制器(40)的输出触点电性连接。
再进一步优选的，所述PLC控制器(40)为西门子S7—200PLC，PLC控制器(40)内置第一PID模块、第二PID模块和第三PID模块；
第二温度传感器T2测量的空气温度模拟信号通过模数转换后生成16位整数温度数据，PLC控制器(40)将该温度数据转化为0.0—1.0之间的标准化实数，利用第一PID模块内置的离散式PID算式将该标准化实数进行运算处理，得到第一PID输出，由该第一PID输出驱动电加热器(12)工作或者停止；
第一压力传感器T1测量的进气压力模拟信号通过模数转换后生成16位整数进气压力数据，PLC控制器(40)将该进气压力数据转化为0.0—1.0之间的标准化实数，利用第二PID模块内置的离散式PID算式将该标准化实数进行运算处理，得到第二PID输出，由第二PID输出驱动第二电动阀FV2的开度；
第二压力传感器T2测量的排气压力模拟信号通过模数转换后生成16位整数排气压力数据，PLC控制器(40)将该排气压力数据转化为0.0—1.0之间的标准化实数，利用第三PID模块内置的离散式PID算式将该标准化实数进行运算处理，得到第三PID输出，由第三PID输出驱动第三电动阀FV3的开度。
更进一步的优选的，所述离散式PID算式为：
MPn＝Kc*(SPn-PVn)+Kc*Ts/Ti*(SPn-PVn)+MX+Kc*Td/Ts*(PVn-1-PVn)；
式中，MPn是各PID输出，Kc是PID的增益，SPn是设定的输出压力或者加热温度；PVn是当前测量的输出压力或者加热温度，SPn-PVn为偏差；Ts为采样时间，单位为秒；Ti为积分时间，单位为分钟；Td为微分时间，单位为分钟；MX为积分项前值，为0.0—1.0之间的标准化实数；PVn-1为前一次测量的输出压力或者加热温度的值。
再进一步优选的，所述控制单元(4)还包括触摸屏(41)，触摸屏(41)与PLC控制器(40)电性连接，通过触摸屏(41)输入离散式PID算式中的预设数据。
本发明提供的一种发动机模拟高原环境进排气系统，相对于现有技术，具有以下有益效果：
(1)外部新风经过进气空气调节单元的降温除湿、升温、降压处理后得到试验所需的模拟高原空气，将该空气送入环境模拟舱中由发动机进行利用，随后利用出气空气调节单元对尾气模拟高原环境进行排放，可通过环境模拟舱进行其他测试项目的试验，控制单元可对输入环境模拟舱的空气的温度和压力进行精确控制，提高高原模拟试验条件的稳定性和可靠性；
(2)冷却除湿机构进行二段式冷却和转轮除湿，除湿和降温效果较好；
(3)电加热器两侧均设置有温度传感器，根据出风侧温度由PLC控制器开启或者关闭电加热器，使得空气温度的波动范围较小；
(4)进气稳压箱可以使空气压力稳定，与其相连的进气负压泵可调节进气稳压箱内的气体压力，满足高原气压模拟的需求；
(5)发动机排出的尾气通过排气稳压箱、板式换热器的多次缓冲和冷却，在排气负压泵的抽吸作用下向外界排放，排气端压力也是有PLC控制器进行PID控制；
(6)发动机排出的尾气通过排气三通部分返回进气三通中，可模拟发动机的EGR系统，可降低尾气中的氮氧化物含量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一种发动机模拟高原环境进排气系统的立体图；
图2为本发明一种发动机模拟高原环境进排气系统的进气空气调节单元的结构框图；
图3为本发明一种发动机模拟高原环境进排气系统的第一表面冷却器与第二表面冷却器的一种结构的半剖前视图；
图4为本发明一种发动机模拟高原环境进排气系统的出气空气调节单元的结构框图；
图5为本发明一种发动机模拟高原环境进排气系统的排气稳压箱和排气负压泵中的板式换热器的一种结构示意图；
图6为本发明一种发动机模拟高原环境进排气系统的控制单元的结构框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方式，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明提供了一种发动机模拟高原环境进排气系统，包括进气空气调节单元1、环境模拟舱2、出气空气调节单元3和控制单元4；进气空气调节单元1的进气端与外部连通，进气空气调节单元1的出气端与环境模拟舱2的进气端连通，环境模拟舱2的排气端分别与其进气端和出气空气调节单元3的进气端连通，出气空气调节单元3的出气端与外部连通；
其中，进气空气调节单元1的进气端接收外部送入的新风后，对新风依次进行降温、除湿或者加热，然后进行降压，待空气压力达到试验所需的条件后，进气空气调节单元1的出气端将空气送入环境模拟舱2中；
环境模拟舱2接收进气空气调节单元1输送的空气供舱内的发动机或者整车使用，环境模拟舱2将发动机或者整车排出的尾气一部分输送至出气空气调节单元3的进气端，另一部分返回环境模拟舱2的进气端重新循环；
出气空气调节单元3接收环境模拟舱2送入的部分尾气，将该部分尾气降温、降压后向外部排放；
控制单元4分别与进气空气调节单元1和出气空气调节单元3电性连接，控制单元4分别对进气空气调节单元1的加热后的温度、输出气压以及出气空气调节单元3的输出气压进行PID线性调节。
由图1可知，进气单元1将新风进行处理后得到温度和压力都较稳定的气体，送至环境模拟舱2中工供发动机或者整车使用，发动机或者整车排放的尾气经出气空气调节单元3降温降压后向外排放。
如图1结合图2所示，进气空气调节单元1包括冷却除湿机构11、电加热器12、进气稳压箱13和进气负压泵14，冷却除湿机构11的进气端与外部送入新风连通，冷却除湿机构11的出气端排出的空气送入电加热器12处进行加热，电加热器12出风侧排出的热气送入进气稳压箱13中，进气稳压箱13与进气负压泵14进气端连通，进气负压泵14与外部大气连通；进气稳压箱13的出气端与环境模拟舱2的进气端连通。进气空气调节单元1根据需要模拟高原环境对应的温度，对新风进行冷凝除湿后回温，达到设定的温度后送入进气稳压箱13中，进气稳压箱13空间较大，可保持空气压力的相对稳定；随后进气负压泵14根据需要模拟高原环境的大气压力进行降压，本发明是通过进气负压泵14实现降压的，具体可采用罗茨真空泵来实现，如东莞市普诺克真空科技有限公司PNK MR 4300T型号，抽速达到4300立方米/时。本发明可以实现的进气压力调节范围为67—101kPa，满足负压需求。
作为本发明的一种优选方式，如图2结合图3所示，进气空气调节单元1中的冷却除湿机构11，包括冷源111、第一表面冷却器112、转轮除湿器113和第二表面冷却器114，第一表面冷却器112的进气端与外部送入新风连通，第一表面冷却器112的出气端与转轮除湿器113的进气端连通，转轮除湿器113的出气端与第二表面冷却器114的进气端连通，第二表面冷却器114的出气端与电加热器12的进风侧连通；第一表面冷却器112和第二表面冷却器114的冷却液管分别与冷源111相连通。两级降温和转轮除湿可以充分降低空气中的水汽含量。本发明可以提供的输出空气温度范围为—15℃到35℃，当输出空气温度在10℃以上时，冷源111可以采用常温制冷机组，制冷介质为2℃冷冻水。当输出空气温度在10℃以上时，冷源111可以采用低温制冷机组提供低温冷源，此时制冷介质为—25℃的乙二醇溶液。
如图1所示，环境模拟舱2还包括进气三通21和排气三通22，进气三通21的a端与进气稳压箱13的出气端连通，进气三通21的b端与环境模拟舱2的进气端连通，排气三通22的d端与环境模拟舱2的排气端连通，排气三通22的e端与出气空气调节单元3的进气端连通，排气三通22的f端与进气三通21的c端相互连通。发动机排出的尾气通过排气三通22部分返回进气三通21中，可模拟发动机的EGR系统，可降低尾气中的氮氧化物含量，降低环境污染。
如图4结合图5所示，出气空气调节单元3包括排气稳压箱31、板式换热器32、冷却塔33和排气负压泵34，经环境模拟舱2的排气端送入的尾气进入排气稳压箱31的进气端，排气稳压箱31的出气端与排气负压泵34的进气端连通，排气负压泵34的出气端与外部大气连通；板式换热器32分别设置在排气稳压箱31和排气负压泵34内，板式换热器32与冷却塔33连通。通过排气稳压箱31和两级板式换热器32的充分换热，可以使发动机尾气迅速降温，可低于50℃。同样的，本发明是通过排气稳压箱31和排气负压泵34实现稳压和降压的，降压部分的功能可采用罗茨真空泵来实现负压抽气，如东莞市普诺克真空科技有限公司PNK MR4300T型号，抽速达到4300立方米/时。本发明可以实现的进气压力调节范围为67—101kPa，满足负压需求。
如图6所示，控制单元4包括PLC控制器40、第一电动阀FV1、第二电动阀FV2、第三电动阀FV3、第一温度传感器T1、第二温度传感器T2、第一压力传感器P1和第二压力传感器P2；
第一电动阀FV1和第一压力传感器P1均设置在进气稳压箱13的出气端；第二电动阀FV2设置在进气负压泵14的进气端；第三电动阀FV3和第二压力传感器设置在排气负压泵34的进气端；
第一温度传感器T1、第二温度传感器T2、第一压力传感器P1和第二压力传感器P2均与PLC控制器40的输入触点电性连接，电加热器12、第一电动阀FV1、第二电动阀FV2和第三电动阀FV3均与PLC控制器40的输出触点电性连接。通过第一温度传感器T1可以获取加热前的空气温度信号，第二温度传感器T2获取电加热器12加热后的空气温度信号；第一压力传感器P1获取进气稳压箱13的压力信号；第二压力传感器P2获取排气负压泵34处的压力信号。上述信号均反馈至PLC控制器40的输出触点处，由PLC控制器40进行进一步处理。
为了更好的实现本发明的功能，PLC控制器40为西门子S7—200PLC，PLC控制器40内置第一PID模块、第二PID模块和第三PID模块；西门子S7—200PLC可配备扩展模拟量处理模块EM235，模拟量处理模块EM235具有四路12位模拟量输入和一路12位模拟量输出功能。通过该模块，PLC控制器40可以将温度传感器或者压力传感器获取的电压或者电流模拟信号转换为16位的温度或者压力数据，用区域标识符AI和数据长度W来标识和存储这些数据，格式为AIW0、AIW2等格式；供PLC控制器40读取。PID运算是比例、微分和积分的缩写，积分作用可以消除静态误差，微分作用可以克服惯性滞后，提高抗干扰性能和稳定性。因此对于温度、压力的变化的控制中当前值与设定值之间的偏差可以及时的做出响应。执行PID运算需要用到PID回路指令。此处将第二温度传感器T2测量值所对应的电加热器12、第一压力传感器T1测量值所对应的第二电动阀FV2的开度和第二压力传感器T2测量值所对应的第三电动阀FV3的开度作为控制的变量对应的输出。即通过PID运输调整电加热器12、第二电动阀FV2和第三电动阀FV3的开关元件的状态。以下是通过第一PID模块、第二PID模块和第三PID模块来实现三路不同的PID回路的功能。阀门的开度调节可以是从0％—100％，温度的变化范围是由上、下限的。
第二温度传感器T2测量的空气温度模拟信号通过模数转换后生成16位整数温度数据，PLC控制器40将该温度数据转化为0.0—1.0之间的标准化实数，利用第一PID模块内置的离散式PID算式将该标准化实数进行运算处理，得到第一PID输出，由该第一PID输出驱动电加热器12工作或者停止；
第一压力传感器T1测量的进气压力模拟信号通过模数转换后生成16位整数进气压力数据，PLC控制器40将该进气压力数据转化为0.0—1.0之间的标准化实数，利用第二PID模块内置的离散式PID算式将该标准化实数进行运算处理，得到第二PID输出，由第二PID输出驱动第二电动阀FV2的开度；
第二压力传感器T2测量的排气压力模拟信号通过模数转换后生成16位整数排气压力数据，PLC控制器40将该排气压力数据转化为0.0—1.0之间的标准化实数，利用第三PID模块内置的离散式PID算式将该标准化实数进行运算处理，得到第三PID输出，由第三PID输出驱动第三电动阀FV3的开度。
上述离散式PID算式为：
MPn＝Kc*(SPn-PVn)+Kc*Ts/Ti*(SPn-PVn)+MX+Kc*Td/Ts*(PVn-1-PVn)；
式中，MPn是各PID输出，Kc是PID的增益，SPn是设定的输出压力或者加热温度；PVn是当前测量的输出压力或者加热温度，SPn-PVn为偏差；Ts为采样时间，单位为秒；Ti为积分时间，单位为分钟；Td为微分时间，单位为分钟；MX为积分项前值，为0.0—1.0之间的标准化实数；PVn-1为前一次测量的输出压力或者加热温度的值。根据以上参数构成PID回路表，经PID回路指令计算得到的模拟量也是一个0.0—1.0范围的值，通过该值变换成模拟量输出至电加热器12、第二电动阀FV2和第三电动阀FV3中。当然，压力调节的输出部分除了是第二电动阀FV2和第三电动阀FV3，也可以是进气负压泵14和排气负压泵34的转速，其计算方法相同。
另外，控制单元4还包括触摸屏41，触摸屏41与PLC控制器40电性连接，通过触摸屏41输入离散式PID算式中的预设数据。比如预设输出气温和气压，PID增益、积分时间和微分时间等参数。
本发明的温度传感器T1和T2可以采用芬兰VAISALA公司的HMD 82系列温湿度传感器，其工作可靠，并且对维护要求很低，温度精度可达±0.2℃。压力传感器P1和P2选用美国西特公司的压力传感器Setra产品。电动阀FV1、FV2和FV3选用德国西门子产品，带阀位开度反馈信号和手动调节功能，响应速度快，关断时间及时，防护等级高。触摸屏41选用西门子177系列。
以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，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 (4)
1.一种发动机模拟高原环境进排气系统，其特征在于：包括进气空气调节单元(1)、环境模拟舱(2)、出气空气调节单元(3)和控制单元(4)；进气空气调节单元(1)的进气端与外部连通，进气空气调节单元(1)的出气端与环境模拟舱(2)的进气端连通，环境模拟舱(2)的排气端分别与其进气端和出气空气调节单元(3)的进气端连通，出气空气调节单元(3)的出气端与外部连通；
其中，进气空气调节单元(1)的进气端接收外部送入的新风后，对新风依次进行降温、除湿和加热，然后进行降压，待空气压力达到试验所需的条件后，进气空气调节单元(1)的出气端将空气送入环境模拟舱(2)中；
环境模拟舱(2)接收进气空气调节单元(1)输送的空气供舱内的发动机或者整车使用，环境模拟舱(2)将发动机或者整车排出的尾气一部分输送至出气空气调节单元(3)的进气端，另一部分返回环境模拟舱(2)的进气端重新循环；
出气空气调节单元(3)接收环境模拟舱(2)送入的部分尾气，将该部分尾气降温、降压后向外部排放；
控制单元(4)分别与进气空气调节单元(1)和出气空气调节单元(3)电性连接，控制单元(4)分别对进气空气调节单元(1)的加热后的温度、输出气压以及出气空气调节单元(3)的输出气压进行PID线性调节；
所述进气空气调节单元(1)包括冷却除湿机构(11)、电加热器(12)、进气稳压箱(13)和进气负压泵(14)，冷却除湿机构(11)的进气端与外部送入新风连通，冷却除湿机构(11)的出气端排出的空气送入电加热器(12)处进行加热，电加热器(12)出风侧排出的热气送入进气稳压箱(13)中，进气稳压箱(13)与进气负压泵(14)进气端连通，进气负压泵(14)与外部大气连通；进气稳压箱(13)的出气端与环境模拟舱(2)的进气端连通；
所述冷却除湿机构(11)包括冷源(111)、第一表面冷却器(112)、转轮除湿器(113)和第二表面冷却器(114)，第一表面冷却器(112)的进气端与外部送入新风连通，第一表面冷却器(112)的出气端与转轮除湿器(113)的进气端连通，转轮除湿器(113)的出气端与第二表面冷却器(114)的进气端连通，第二表面冷却器(114)的出气端与电加热器(12)的进风侧连通；第一表面冷却器(112)和第二表面冷却器(114)的冷却液管分别与冷源(111)相连通；
所述环境模拟舱(2)还包括进气三通(21)和排气三通(22)，进气三通(21)的a端与进气稳压箱(13)的出气端连通，进气三通(21)的b端与环境模拟舱(2)的进气端连通，排气三通(22)的d端与环境模拟舱(2)的排气端连通，排气三通(22)的e端与出气空气调节单元(3)的进气端连通，排气三通(22)的f端与进气三通(21)的c端相互连通；所述出气空气调节单元(3)包括排气稳压箱(31)、板式换热器(32)、冷却塔(33)和排气负压泵(34)，经环境模拟舱(2)的排气端送入的尾气进入排气稳压箱(31)的进气端，排气稳压箱(31)的出气端与排气负压泵(34)的进气端连通，排气负压泵(34)的出气端与外部大气连通；板式换热器(32)分别设置在排气稳压箱(31)和排气负压泵(34)内，板式换热器(32)与冷却塔(33)连通；
所述控制单元(4)包括PLC控制器(40)、第一电动阀FV1、第二电动阀FV2、第三电动阀FV3、第一温度传感器T1、第二温度传感器T2、第一压力传感器P1和第二压力传感器P2；
第一电动阀FV1和第一压力传感器P1均设置在进气稳压箱(13)的出气端；第二电动阀FV2设置在进气负压泵(14)的进气端；第三电动阀FV3和第二压力传感器设置在排气负压泵(34)的进气端；
第一温度传感器T1、第二温度传感器T2、第一压力传感器P1和第二压力传感器P2均与PLC控制器(40)的输入触点电性连接，电加热器(12)、第一电动阀FV1、第二电动阀FV2和第三电动阀FV3均与PLC控制器(40)的输出触点电性连接。
2.如权利要求1所述的一种发动机模拟高原环境进排气系统，其特征在于：所述PLC控制器(40)为西门子S7—200PLC，PLC控制器(40)内置第一PID模块、第二PID模块和第三PID模块；
第二温度传感器T2测量的空气温度模拟信号通过模数转换后生成16位整数温度数据，PLC控制器(40)将该温度数据转化为0.0—1.0之间的标准化实数，利用第一PID模块内置的离散式PID算式将该标准化实数进行运算处理，得到第一PID输出，由该第一PID输出驱动电加热器(12)工作或者停止；
第一压力传感器T1测量的进气压力模拟信号通过模数转换后生成16位整数进气压力数据，PLC控制器(40)将该进气压力数据转化为0.0—1.0之间的标准化实数，利用第二PID模块内置的离散式PID算式将该标准化实数进行运算处理，得到第二PID输出，由第二PID输出驱动第二电动阀FV2的开度；
第二压力传感器T2测量的排气压力模拟信号通过模数转换后生成16位整数排气压力数据，PLC控制器(40)将该排气压力数据转化为0.0—1.0之间的标准化实数，利用第三PID模块内置的离散式PID算式将该标准化实数进行运算处理，得到第三PID输出，由第三PID输出驱动第三电动阀FV3的开度。
3.如权利要求2所述的一种发动机模拟高原环境进排气系统，其特征在于：所述离散式PID算式为：
MPn＝Kc*(SPn-PVn)+Kc*Ts/Ti*(SPn-PVn)+MX+Kc*Td/Ts*(PVn-1-PVn)；
式中，MPn是各PID输出，Kc是PID的增益，SPn是设定的输出压力或者加热温度；PVn是当前测量的输出压力或者加热温度，SPn-PVn为偏差；Ts为采样时间，单位为秒；Ti为积分时间，单位为分钟；Td为微分时间，单位为分钟；MX为积分项前值，为0.0—1.0之间的标准化实数；PVn-1为前一次测量的输出压力或者加热温度的值。
4.如权利要求1所述的一种发动机模拟高原环境进排气系统，其特征在于：所述控制单元(4)还包括触摸屏(41)，触摸屏(41)与PLC控制器(40)电性连接，通过触摸屏(41)输入离散式PID算式中的预设数据。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201911245781.XA CN110940527B (zh) | 2019-12-07 | 2019-12-07 | 一种汽车发动机模拟高原环境进排气系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201911245781.XA CN110940527B (zh) | 2019-12-07 | 2019-12-07 | 一种汽车发动机模拟高原环境进排气系统 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110940527A CN110940527A (zh) | 2020-03-31 |
| CN110940527B true CN110940527B (zh) | 2021-11-26 |
Family
ID=69909202
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201911245781.XA Active CN110940527B (zh) | 2019-12-07 | 2019-12-07 | 一种汽车发动机模拟高原环境进排气系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110940527B (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114112403B (zh) * | 2021-10-12 | 2024-04-05 | 中国北方车辆研究所 | 一种无人车辆动力包性能高海拔模拟试验装置及方法 |
| CN115307918B (zh) * | 2022-10-12 | 2023-03-24 | 天津航天瑞莱科技有限公司 | 一种脉动式发动机的试车试验系统 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101788384A (zh) * | 2009-12-21 | 2010-07-28 | 中国人民解放军军事交通学院 | 发动机高原环境实验室 |
| CN106404402A (zh) * | 2016-09-09 | 2017-02-15 | 浙江大学 | 基于尾气模拟的柴油机全尺寸scr催化器性能测试平台 |
| CN206832466U (zh) * | 2017-04-06 | 2018-01-02 | 广西机电职业技术学院 | 发动机高原测试模拟试验平台 |
| CN208155595U (zh) * | 2018-05-15 | 2018-11-27 | 北京汽车动力总成有限公司 | 发动机高海拔模拟试验设备 |
| CN208818495U (zh) * | 2018-09-26 | 2019-05-03 | 重庆宝元通检测有限公司 | 一种发动机五综合模拟动态试验舱 |
| CN110108503A (zh) * | 2019-05-13 | 2019-08-09 | 武汉安立杰工程技术有限公司 | 新能源汽车测试用高原进排气模拟系统 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6561014B1 (en) * | 2000-10-20 | 2003-05-13 | Delphi Technologies, Inc. | Altitude simulator for dynamometer testing |
| JP2010121965A (ja) * | 2008-11-17 | 2010-06-03 | Toyota Motor Corp | エンジンの低温試験装置 |
| CN201600243U (zh) * | 2009-12-21 | 2010-10-06 | 中国人民解放军军事交通学院 | 一种在模拟高原环境下测定发动机性能的实验装置 |
| CN102914436B (zh) * | 2012-11-08 | 2015-08-12 | 中国人民解放军军事交通学院 | 发动机富氧助燃装置高原性能模拟试验系统 |
| CN103630364B (zh) * | 2013-12-10 | 2016-06-29 | 中国重汽集团济南动力有限公司 | 一种模拟高原环境试验柴油机的方法 |
| CN107860582A (zh) * | 2017-10-17 | 2018-03-30 | 奇瑞汽车股份有限公司 | 一种发动机环境试验装置及试验方法 |
| CN110274766B (zh) * | 2019-07-11 | 2021-04-06 | 北京易盛泰和科技有限公司 | 一种内燃机高原环境模拟系统及模拟方法 |
-
2019
- 2019-12-07 CN CN201911245781.XA patent/CN110940527B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101788384A (zh) * | 2009-12-21 | 2010-07-28 | 中国人民解放军军事交通学院 | 发动机高原环境实验室 |
| CN106404402A (zh) * | 2016-09-09 | 2017-02-15 | 浙江大学 | 基于尾气模拟的柴油机全尺寸scr催化器性能测试平台 |
| CN206832466U (zh) * | 2017-04-06 | 2018-01-02 | 广西机电职业技术学院 | 发动机高原测试模拟试验平台 |
| CN208155595U (zh) * | 2018-05-15 | 2018-11-27 | 北京汽车动力总成有限公司 | 发动机高海拔模拟试验设备 |
| CN208818495U (zh) * | 2018-09-26 | 2019-05-03 | 重庆宝元通检测有限公司 | 一种发动机五综合模拟动态试验舱 |
| CN110108503A (zh) * | 2019-05-13 | 2019-08-09 | 武汉安立杰工程技术有限公司 | 新能源汽车测试用高原进排气模拟系统 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 重型柴油机性能和排放测试平台的设计研究;赵世超;《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅱ辑》;20150731;第35、37、43-45页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN110940527A (zh) | 2020-03-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10823447B2 (en) | System and method for controlling a blower of an energy recovery ventilator in response to internal air pressure | |
| JP5097852B1 (ja) | 空気調和方法および空気調和装置 | |
| CN110940527B (zh) | 一种汽车发动机模拟高原环境进排气系统 | |
| US20110190946A1 (en) | Method And System Of Energy-Efficient Control For Central Chiller Plant Systems | |
| CN203771562U (zh) | 一种高效宽幅节能型的温湿工况调节系统 | |
| CN101813954A (zh) | 一种高温变率温湿度环境试验控制方法及装置 | |
| CN201177335Y (zh) | 调压型进气空调 | |
| CN110108503B (zh) | 新能源汽车测试用高原进排气模拟系统 | |
| CN102705905B (zh) | 一种用于环境模拟试验的空气处理方法和系统 | |
| CN112093076A (zh) | 大流量通风环境下高空环境试验参数控制系统 | |
| CN108386953B (zh) | 一种产生恒定温湿度气体的控制系统及调节方法 | |
| CN110926820B (zh) | 一种汽车发动机测试用高低温环境模拟设备 | |
| JP2003302088A (ja) | 精密温湿度制御方法及びその装置 | |
| CN103822303B (zh) | 一种节能多变工况全范围精确可调空调系统及其控制方法 | |
| CN107588514A (zh) | 一种空调温湿度解耦系统及其控制方法 | |
| CN206817702U (zh) | 一种基于温度湿度独立控制的焓差实验室 | |
| CN206771574U (zh) | 具有传感器故障纠正功能的变风量空气处理机组系统 | |
| CN105627529B (zh) | 基于变速积分pid型迭代学习算法的空调控制系统及方法 | |
| CN110925979A (zh) | 一种洁净空调箱的控制方法和控制装置 | |
| CN202683228U (zh) | 一种用于环境模拟试验的空气处理系统 | |
| CN111103115B (zh) | 一种气候风洞极端热湿参数控制装置及方法 | |
| CN203413763U (zh) | 一种微处理空气调节的系统 | |
| CN108332312B (zh) | 环境风洞湿度调节系统及调节方法 | |
| CN112588333A (zh) | 多温区控制的恒温恒湿试验箱及多模式快速控温控湿方法 | |
| CN221425975U (zh) | 一种用于冷却塔测试的工况输出系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: A simulated plateau environment intake and exhaust system for automotive engines Effective date of registration: 20230927 Granted publication date: 20211126 Pledgee: Wuhan rural commercial bank Limited by Share Ltd. economic and Technological Development Zone Branch Pledgor: WUHAN ANLIJIE ENGINEERING TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2023980058894 |
|
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Granted publication date: 20211126 Pledgee: Wuhan rural commercial bank Limited by Share Ltd. economic and Technological Development Zone Branch Pledgor: WUHAN ANLIJIE ENGINEERING TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2023980058894 |
|
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: A simulated high-altitude environment intake and exhaust system for automotive engines Granted publication date: 20211126 Pledgee: Wuhan rural commercial bank Limited by Share Ltd. economic and Technological Development Zone Branch Pledgor: WUHAN ANLIJIE ENGINEERING TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2024980043901 |
|
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |