CN112147183B - 一种测试发动机冷却液的冷却性能的系统及试验方法 - Google Patents

一种测试发动机冷却液的冷却性能的系统及试验方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种测试发动机冷却液的冷却性能的系统及试验方法，属于测试技术领域。测试发动机冷却液的冷却性能的系统包括第一加热单元，用于加热发动机的冷却液至冷却液的工作温度T1；测温件；第二加热单元，用于加热测温件至冷却液的使用温度的上限值T2，且经过加热后的测温件被配置为垂直插入经过第一加热单元加热过的冷却液内，以测量并记录在不同时间下的测温件在不同类型的冷却液的冷却作用下的实时温度T3，以获取测温件在不同类型冷却液中的温度‑时间曲线，温度‑时间曲线被配置为对其进行数学处理，以得到测温件在不同类型的冷却液中的冷却速度‑时间曲线。其优点在于：能够测试不同类型的冷却液在沸腾状态下分别对测温件的冷却性能。

Description

一种测试发动机冷却液的冷却性能的系统及试验方法
技术领域
本发明涉及测试技术领域，尤其涉及一种测试发动机冷却液的冷却性能的系统及试验方法。
背景技术
发动机中使用的冷却液作为发动机冷却系统的导热介质，具有防冻、防沸、防腐、防垢以及冷却的性能。其中，冷却液的冷却性能是最为基本以及最为重要的性能要求之一。
由于发动机内的冷却液在进行冷却的过程中存在相变的传热过程，通过现有技术中的导热系数以及比热容指标参数无法评价冷却液的冷却性能；且发动机的燃烧室内产生的热量通过发动机的缸体以及缸套传递至水道以通过冷却液进行冷却时，冷却液的温度已经接近200℃且伴随沸腾状态，所以通过现有方法很难测试冷却液在高温沸腾状态下的冷却性能。
综上所述，亟需设计一种测试发动机冷却液的冷却性能的系统及试验方法，来解决上述问题。
发明内容
本发明的一个目的在于提出一种测试发动机冷却液的冷却性能的系统，能够测试不同类型的冷却液在沸腾状态下分别对测温件的冷却性能。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种测试发动机冷却液的冷却性能的系统，包括：
第一加热单元，用于加热发动机的冷却液至冷却液的工作温度T1；
测温件；
第二加热单元，用于加热所述测温件至冷却液的使用温度的上限值T2，且经过加热后的所述测温件被配置为垂直插入经过所述第一加热单元加热过的所述冷却液内，以测量并记录在不同时间下的所述测温件在不同类型的所述冷却液的冷却作用下的实时温度T3，以获取所述测温件在不同类型冷却液中的温度-时间曲线，所述温度-时间曲线被配置为对其进行数学处理，以得到所述测温件在不同类型的冷却液中的冷却速度-时间曲线；其中，所述冷却液的工作温度T1为所述冷却液在汽车的冷却循环系统中的实际温度，所述冷却液的使用温度的上限值T2为所述冷却液接触到并能够进行冷却的温度的上限值。
优选地，所述冷却液的工作温度T1为88℃～100℃。
优选地，所述冷却液的工作温度T1为95℃。
优选地，所述冷却液的使用温度的上限值T2为150℃～500℃。
优选地，所述冷却液的使用温度的上限值T2为450℃。
优选地，所述冷却液的使用温度的上限值T2为200℃。
优选地，所述测温件为金属测温杆。
优选地，所述第一加热单元包括：
电加热盘，用于加热所述冷却液至冷却液的工作温度T1；
温度探头，用于检测所述冷却液的加热温度；
温度控制组件，用于控制所述冷却液的加热温度。
优选地，所述第二加热单元包括：
夹具，用于夹持所述测温件；
电加热炉，用于加热所述测温件至冷却液的使用温度的上限值T2。
本发明的另一个目的在于提出一种测试发动机冷却液的冷却性能的试验方法，能够测试不同类型的冷却液在沸腾状态下分别对测温件的冷却性能。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种基于如上所述的测试发动机冷却液的冷却性能的系统的试验方法，包括以下步骤：
S1：使用所述第一加热单元将所述冷却液加热至冷却液的工作温度T1；
S2：同时使用所述第二加热单元将所述测温件加热至冷却液的使用温度的上限值T2；
S3：将所述S2中的所述测温件立即并垂直插入至所述S1中的所述冷却液中，且所述冷却液的温度始终为T1，以测量所述测温件在不同时间下在所述冷却液的冷却作用下的实时温度T3，并记录；
S4：根据所述S3中记录下的不同时间以及与之相对应的所述测温件的实时温度T3，获得所述测温件的温度-时间曲线；
S5：对所述S4中获得的所述测温件的温度-时间曲线进行数学处理，以获得所述测温件的冷却速度-时间曲线；
S6：对不同类型的冷却液分别进行所述S1至所述S5的操作，以获得所述测温件分别在不同类型的冷却液的冷却作用下的温度-时间曲线以及冷却速度-时间曲线，同时根据冷却速度-时间曲线中的冷却速度为零时得到测温件在不同类型中的冷却液中的各个时间值A，并使温度-时间曲线中的时间值分别为各个时间值A，并得到与之相对应的所述测温件在不同类型中的各个温度值B；
S7：根据所述S6中得到的各个时间值A以及各个温度值B，判断不同类型的冷却液在沸腾状态下分别对所述测温件的冷却性能。
本发明的有益效果为：
通过第二加热单元加热测温件至冷却液的使用温度的上限值T2，并将经过加热后的测温件垂直插入经过第一加热单元加热至冷却液的工作温度T1的冷却液内，且冷却液的温度始终为T1，以测量测温件在不同时间下且在不同类型的冷却液中的实时温度T3，以获取测温件在不同类型的冷却液中的温度-时间曲线，再经过数学处理以得到测温件在不同类型的冷却液中的冷却速度-时间曲线，根据温度-时间曲线以及冷却速度-时间曲线能够判断出冷却液的冷却性能；即根据冷却速度-时间曲线中的冷却速度为零时得到测温件在不同类型中的冷却液中的各个时间值A，并使温度-时间曲线中的时间值分别为各个时间值A，并得到与之相对应的所述测温件在不同类型中的各个温度值B；然后根据得到的各个时间值A以及各个温度值B，判断各种不同类型的冷却液在高温沸腾状态下对测温件的冷却性能，即得到的时间值A与温度值B均较低，说明此种类型的冷却液在高温沸腾状态下对测温件的冷却性能越好，能够实现对各种不同类型的冷却液在沸腾状态下的冷却性能进行测试的目的，解决了现有技术中存在的无法验证发动机冷却液在高温沸腾状态下的冷却性能的问题。
附图说明
图1是本发明提供的测试发动机冷却液的冷却性能的系统的结构示意图；
图2是本发明提供的测试发动机冷却液的冷却性能的试验方法的流程示意图；
图3是本发明提供的测温件分别在五种不同类型的冷却液中的温度-时间曲线；
图4是本发明提供的测温件分别在五种不同类型的冷却液中的冷却速度-时间曲线；
图5是本发明提供的测温件分别在五种不同类型的冷却液中的时间值A与温度值B的对应图。
附图标记说明：
10-测试发动机冷却液的冷却性能的系统；
11-第一加热单元；12-测温件；13-第二加热单元。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其它等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而己。在整个说明书中，同样的附图标记指示同样的元件。
为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
实施例一
本实施例中，提出了一种测试发动机冷却液的冷却性能的系统，能够对发动机的各种不同类型的冷却液在高温沸腾状态下的冷却性能进行测试，以判断出各种不同类型的冷却液的冷却性能的高低，以便于对各种冷却液进行针对性使用；从而解决了现有技术中存在的无法验证发动机冷却液在高温沸腾状态下的冷却性能的问题。本实施例中，冷却液为柴油发动机的冷却液。其它实施例中，冷却液还可以为汽油发动机的冷却液。本实施例中，分别对五种不同类型的冷却液进行冷却性能的测试。其它实施例中，还可以对其它数量类型的冷却液进行冷却性能的测试。
具体地，如图1所示，测试发动机冷却液的冷却性能的系统10包括第一加热单元11、测温件12以及第二加热单元13。其中，第一加热单元11用于加热发动机的冷却液至冷却液的正常工作温度T1，冷却液的正常工作温度T1为冷却液在汽车的冷却循环系统中的实际温度，且在整个测试的过程中，第一加热单元11始终对冷却液进行加热，以使冷却液的温度保持在T1；第二加热单元13用于加热测温件12至冷却液的使用温度的上限值T2，冷却液的使用温度的上限值T2为冷却液接触到并能够进行冷却的温度的上限值；且经过加热后的测温件12被配置为垂直插入在经过第一加热单元11加热过的冷却液内，以测量测温件12在不同时间以及不同类型的冷却液中的实时温度T3，以获取测温件12在不同类型的冷却液中的温度-时间曲线，并通过数学处理以得到测温件12在不同类型的冷却液中的冷却速度-时间曲线，以通过温度-时间曲线以及冷却速度-时间曲线判断各种不同类型的冷却液在高温沸腾状态下分别对测温件12的冷却性能。其中，冷却液的工作温度T1为88℃～100℃。本实施例中，冷却液的工作温度T1为95℃。其它实施例中，还可以使冷却液的工作温度T1为88℃～100℃中其它数值。冷却液的使用温度的上限值T2为150℃～500℃。本实施例中，冷却液的使用温度的上限值T2为450℃。其它实施例中，还可以使冷却液的使用温度的上限值T2为200℃或者为150℃～500℃中的其它数值。
通过第二加热单元13加热测温件12至冷却液的使用温度的上限值T2，并将经过加热后的测温件12垂直插入经过第一加热单元11加热至冷却液的工作温度T1的冷却液内，并在整个测试的过程中始终使第一加热单元11对冷却液进行加热，以使冷却液的温度保持在T1，以通过测量测温件12在不同时间以及在不同类型的冷却液中的实时温度T3，以获取测温件12在不同类型的冷却液中的温度-时间曲线，再经过数学处理以得到测温件12在不同类型的冷却液中的冷却速度-时间曲线；然后根据冷却速度-时间曲线中的冷却速度为零时得到测温件12在不同类型中的冷却液中的各个时间值A，并使温度-时间曲线中的时间值分别为各个时间值A，并得到与之相对应的所述测温件12在不同类型中的各个温度值B；再根据得到的各个时间值A以及各个温度值B获得时间值A与温度值B的对应图，通过对应图判断出各种不同类型的冷却液在高温沸腾状态下对测温件12的冷却性能，即得到的时间值A与温度值B均较低，说明此种类型的冷却液在高温沸腾状态下对测温件12的冷却性能越好，实现了对各种不同类型的冷却液在沸腾状态下对测温件12的冷却性能进行测试的目的，解决了现有技术中存在的无法验证发动机冷却液在高温沸腾状态下的冷却性能的问题。
具体地，第一加热单元11包括玻璃烧杯、电加热盘、温度探头以及温度控制组件(图中未示出)。其中，玻璃烧杯用于盛放各种冷却液，以便于对冷却液进行加热；电加热盘用于加热盛放在玻璃烧杯内的冷却液至冷却液的工作温度T1；温度探头用于检测冷却液的加热温度；温度控制组件用于控制冷却液的加热温度，以防止对冷却液加热的温度过高。本实施例中，温度探头以及温度控制组件均具有耐碱腐蚀能力，以防止冷却液中的碱性成分对温度探头以及对温度控制组件的腐蚀，影响温度探头及温度控制组件的正常工作。本实施例中，玻璃烧杯为高硅硼玻璃烧杯。高硅硼玻璃烧杯具有耐高温、高强度、高硬度以及高化学稳定性的特点。
进一步地，第二加热单元13包括夹具以及电加热炉(图中未示出)。其中，夹具用于夹持测温件12，以便于对测温件12进行加热；电加热炉加热测温件12至冷却液的使用温度的上限值T2。其中，测温件12上设置有测试按钮，按下测试按钮，测温件12能够自动显示出测温件12此时在冷却液中的实时温度T3。本实施例中，测温件12为金属测温杆，以能够测试出不同类型的冷却液对金属元件的冷却性能。其它实施例中，测温件12还可以为其它材质，以能够测试出不同类型的冷却液对其它材质的元件的冷却性能。其中，由于测温件12的温度T2以及T3远远高于冷却液的温度T1，即将测温件12放置在冷却液中，在温差的作用下，冷却液能够处于高温沸腾的状态，即测试冷却液在高温沸腾状态下的冷却性能。
实施例二
本实施例中提出了一种基于实施例一中的测试发动机冷却液的冷却性能的系统的试验方法，如图2所示，包括以下步骤：
S1：使用第一加热单元11将冷却液加热至冷却液的工作温度T1；
S2：同时使用第二加热单元13将测温件12加热至冷却液的使用温度的上限值T2；
S3：将S2中的测温件12立即并垂直插入至S1中的冷却液中，并始终使第一加热单元11对冷却液进行加热，使冷却液的温度保持在T1，以测量测温件12处于冷却液中且在不同时间下的实时温度T3，并记录；
S4：根据S3中记录下的不同时间以及与之相对应的测温件12的实时温度T3，以时间t(s)为横坐标，实时温度T3(℃)为纵坐标，获得测温件12的温度-时间曲线；
S5：对S4中获得的测温件12的温度-时间曲线进行数学处理，以获得测温件12的冷却速度-时间曲线，其中，数学处理为一阶微分处理，即保持时间横坐标不变，对温度坐标除以相对应的时间得到冷却速度v，以冷却速度v(℃/s)作为纵坐标，以得到测温件12的冷却速度-时间曲线；
S6：对五种不同类型的冷却液分别进行S1至S5的操作，以获得测温件12分别在五种不同类型的冷却液中的如图3所示的温度-时间曲线以及如图4所示的冷却速度-时间曲线；根据冷却速度-时间曲线中的冷却速度为零时得到测温件12在五种类型中的冷却液中的五个时间值A，并使温度-时间曲线中的时间值分别为五个时间值A，并得到与之相对应的所述测温件12在五种同类型中的五个温度值B；其中，图3和图4中的数字1、2、3、4以及5分别代表样品1、样品2、样品3、样品4以及样品5；
S7：根据S6中得到的五个时间值A以及五个温度值B，作出时间值A与温度值B的对应图，如图5所示；并根据作出的对应图判断出各种冷却液在高温沸腾状态下的冷却性能，即时间值A与温度值B均较小的冷却液在高温沸腾状态下对测温件12的冷却性能较好。
本实施例中的测试发动机冷却液的冷却性能的系统的试验方法的具体步骤：首先，将1L的发动机冷却液倒入玻璃烧杯中，并通过电加热盘将冷却液加热至冷却液的正常工作温度T1，即加热至95℃，加热速度为10℃/min，同时在加热的过程中需要使用温度计匀速搅拌，以防止冷却液出现局部过热现象；再将测温件12固定在夹具上，通过电加热炉将测温件12加热至冷却液的使用温度的上限值T2，即加热至450℃，且初期的加热速度为30℃/min，当测温件12的温度达到440℃后，加热速度降为10℃/min，从而能够保证测温件12的加热较为均匀，加热效果较好。
然后，将盛有加热过的冷却液的玻璃烧杯放置在避风位置，以避免风对冷却液的温度产生影响，并同时对冷却液持续加热，以使冷却液的温度保持在T1；再将加热过的测温件12快速且垂直插入盛有加热过的冷却液的玻璃烧杯中，同时按下测温件12上的测试按钮，以通过测量测温件12处于冷却液中且在不同时间下的实时温度T3，并记录，直至测温件12的T3数值与冷却液的工作温度T1相同，测试完成；测试完成后，再根据记录的温度值和时间值，以时间为横坐标，温度为纵坐标，作出测温件12在此种冷却液下的温度-时间曲线，对温度-时间曲线进行一阶微分的数学处理，以时间为横左边，冷却速度(温度除以时间)为纵坐标，以得到测温件12在此种冷却液下的冷却速度-时间曲线。
最后，重复上述步骤五次，以得到测温件12分别在五种不同类型的冷却液中的如图3所示的温度-时间曲线以及如图4所示的冷却速度-时间曲线；再根据冷却速度-时间曲线中的冷却速度为零时得到与之相对应的五个时间值A，并根据温度-时间曲线中的时间值分别为五个时间值A得到与之相对应的五个温度值B；再根据得到的五个时间值A以及五个温度值B作出时间值A与温度值B的如图5所示的对应图，并根据作出的图5所示的对应图判断出五种不同类型的冷却液在高温沸腾状态下对测温件12的冷却性能，即得到的冷却液的时间值A与温度值B均较低，说明此种类型的冷却液在高温沸腾状态下对测温件12的冷却性能越好，能够实现对多种不同类型的冷却液在沸腾状态下的冷却性能进行测试的目的，解决了现有技术中存在的无法验证发动机冷却液在高温沸腾状态下的冷却性能的问题。
其中，由图5可得，五个冷却液样品相互之间的时间值A的最大差幅为13.5s，五个冷却液样品相互之间的温度值B的最大差幅为4.2℃，五个样品中样品1的时间值A最小，样品5的温度值B最小。综合评价，样品1的时间值A(27.0)以及温度值B(112.5)均较小，样品3的时间值A(27.5)以及温度值B(112.0)均较小，即样品1和样品3在高温沸腾状态下的冷却性能最好；样品4的时间值A(40.5)以及温度值B(111.0)比较小，样品5的时间值A(34.0)以及温度值B(110.3)比较小，即样品4和样品5在高温沸腾状态下的冷却性能次之；样品2的时间值A(40.5)以及温度值B(114.5)均较大，即样品2在高温沸腾状态下的冷却性能最差。
以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种测试发动机冷却液的冷却性能的系统的试验方法，其特征在于，测试发动机冷却液的冷却性能的系统包括：
第一加热单元(11)，用于加热发动机的冷却液至冷却液的工作温度T1；
测温件(12)；
第二加热单元(13)，用于加热所述测温件(12)至冷却液的使用温度的上限值T2，且经过加热后的所述测温件(12)被配置为垂直插入经过所述第一加热单元(11)加热过的所述冷却液内，以测量并记录在不同时间下的所述测温件(12)在不同类型的所述冷却液的冷却作用下的实时温度T3，以获取所述测温件(12)在不同类型冷却液中的温度-时间曲线，所述温度-时间曲线被配置为对其进行数学处理，以得到所述测温件(12)在不同类型的冷却液中的冷却速度-时间曲线；其中，所述冷却液的工作温度T1为所述冷却液在汽车的冷却循环系统中的实际温度，所述冷却液的使用温度的上限值T2为所述冷却液接触到并能够进行冷却的温度的上限值；
所述测试发动机冷却液的冷却性能的系统的试验方法包括以下步骤：
S1：使用所述第一加热单元(11)将所述冷却液加热至冷却液的工作温度T1；
S2：同时使用所述第二加热单元(13)将所述测温件(12)加热至冷却液的使用温度的上限值T2；
S3：将所述S2中的所述测温件(12)立即并垂直插入至所述S1中的所述冷却液中，且所述冷却液的温度始终为T1，以测量所述测温件(12)在不同时间下在所述冷却液的冷却作用下的实时温度T3，并记录；
S4：根据所述S3中记录下的不同时间以及与之相对应的所述测温件(12)的实时温度T3，获得所述测温件(12)的温度-时间曲线；
S5：对所述S4中获得的所述测温件(12)的温度-时间曲线进行数学处理，以获得所述测温件(12)的冷却速度-时间曲线；
S6：对不同类型的冷却液分别进行所述S1至所述S5的操作，以获得所述测温件(12)分别在不同类型的冷却液的冷却作用下的温度-时间曲线以及冷却速度-时间曲线，同时根据冷却速度-时间曲线中的冷却速度为零时得到测温件(12)在不同类型中的冷却液中的各个时间值A，并使温度-时间曲线中的时间值分别为各个时间值A，并得到与之相对应的所述测温件(12)在不同类型中的各个温度值B；
S7：根据所述S6中得到的各个时间值A以及各个温度值B，判断不同类型的冷却液在沸腾状态下分别对所述测温件(12)的冷却性能；即时间值A与温度值B均较小的冷却液在高温沸腾状态下对所述测温件(12)的冷却性能好。
2.如权利要求1所述的测试发动机冷却液的冷却性能的系统的试验方法，其特征在于，所述冷却液的工作温度T1为88℃～100℃。
3.如权利要求2所述的测试发动机冷却液的冷却性能的系统的试验方法，其特征在于，所述冷却液的工作温度T1为95℃。
4.如权利要求1所述的测试发动机冷却液的冷却性能的系统的试验方法，其特征在于，所述冷却液的使用温度的上限值T2为150℃～500℃。
5.如权利要求4所述的测试发动机冷却液的冷却性能的系统的试验方法，其特征在于，所述冷却液的使用温度的上限值T2为450℃。
6.如权利要求4所述的测试发动机冷却液的冷却性能的系统的试验方法，其特征在于，所述冷却液的使用温度的上限值T2为200℃。
7.如权利要求1所述的测试发动机冷却液的冷却性能的系统的试验方法，其特征在于，所述测温件(12)为金属测温杆。
8.如权利要求1所述的测试发动机冷却液的冷却性能的系统的试验方法，其特征在于，所述第一加热单元(11)包括：
电加热盘，用于加热所述冷却液至冷却液的工作温度T1；
温度探头，用于检测所述冷却液的加热温度；
温度控制组件，用于控制所述冷却液的加热温度。
9.如权利要求1所述的测试发动机冷却液的冷却性能的系统的试验方法，其特征在于，所述第二加热单元(13)包括：
夹具，用于夹持所述测温件(12)；
电加热炉，用于加热所述测温件(12)至冷却液的使用温度的上限值T2。
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