CN113310694A

CN113310694A - 一种用于发动机的冷热冲击试验系统

Info

Publication number: CN113310694A
Application number: CN202110435805.9A
Authority: CN
Inventors: 廖明祥; 李勇波; 雷鹏飞; 吴涛; 何王勇; 郑伟豪; 王光耀; 徐迟
Original assignee: China University of Geosciences
Current assignee: China University of Geosciences
Priority date: 2021-04-22
Filing date: 2021-04-22
Publication date: 2021-08-27

Abstract

本发明提供一种用于发动机的冷热冲击试验系统，涉及发动机测试技术领域；冷热冲击试验系统包括：冷却液温控装置、中冷温控装置和上位机；中冷温控装置包括第二温度传感器、空气泵和第二温度控制器；第二冷却循环水井的出水口通过电动线性球阀与第二换热器的冷却介质入口连通；第二换热器的冷却介质出口与第二冷却循环水井的进水口连通；空气泵与第二换热器的空气入口连通；第二温度传感器设置在第二换热器的空气出口与发动机连通的管路上；第二温度控制器分别与电动线性球阀和第二温度传感器电性连接，考虑进入发动机的空气的温度对发动机性能的影响，能够更加真实的模拟发动机的工作环境，使得发动机的冷热冲击试验结果更加准确。

Description

一种用于发动机的冷热冲击试验系统

技术领域

本发明涉及发动机测试技术领域，尤其涉及一种用于发动机的冷热冲击试验系统。

背景技术

在中国汽车工业高速发展的今天，汽车可靠性水平已经成为产品竞争力的关键要素。发动机作为汽车的核心组成部件，其性能和可靠性决定了汽车的整体寿命，是汽车研发中最为重要的环节。为了保证汽车发动机的性能和可靠性，各个汽车生产企业都会在发动机研发过程中对发动机进行相应的测试，而发动机台架试验是发动机测试环节中的重要一环。它不仅用来检验发动机整体以及相关零部件的可靠性，同时还用来验证发动机的性能是否达到了最初的设计指标，所以一台发动机在成功量产前离不开大量的台架试验。

冷热冲击试验是发动机台架可靠性试验中的重要项目，其主要目的是评价发动机缸体、缸盖、气缸垫承受冷热冲击的密封性和耐久性及各运行件的可靠性，是对发动机整机性能的总体评价。发动机的冷热冲击试验是指对发动机冷却液进行冷热水交替变换，在设定工况下的规定时间内，发动机进出水温度达到要求值。但一般的可靠性试验没有考虑温度因素对发动机的影响，而我国地域辽阔，南北温度差异很大。因此实现发动机台架测试中冷热冲击快速交替作用下的可靠性试验，可以更加快速准确反映发动机抗疲劳耐久性和老化情况，也是测试发动机设计是否合理的一种重要手段。

现有的发动机冷热冲击试验系统因没有考虑进入发动机的空气的温度差异对发动机的影响，导致发动机的可靠性试验评价不够准确。

发明内容

本发明旨在解决现有的发动机冷热冲击试验系统因没有考虑进入发动机的空气的温度差异对发动机的影响，导致发动机的可靠性试验评价不够准确的技术问题。

本发明提供一种用于发动机的冷热冲击试验系统，包括：用于调节所述发动机中冷却液温度的冷却液温控装置、中冷温控装置和上位机；

所述中冷温控装置包括第二温度传感器、第二换热器、空气泵、电动线性球阀、第二冷却循环水井和第二温度控制器；所述第二冷却循环水井的出水口通过所述电动线性球阀与所述第二换热器的冷却介质入口连通；所述第二换热器的冷却介质出口与所述第二冷却循环水井的进水口连通；所述空气泵与所述第二换热器的空气入口连通，用于将外界空气抽吸至所述第二换热器中；所述第二换热器的空气出口用于与所述发动机的空气入口连通；所述第二温度传感器设置在所述第二换热器的空气出口与所述发动机的空气入口连通的管路上，用于检测进入所述发动机的空气的第一温度值；所述第二温度控制器分别与所述电动线性球阀和所述第二温度传感器电性连接，用于接收并根据所述第一温度值控制所述电动线性球阀的开度；

所述上位机分别与所述冷却液温控装置和所述第二温度控制器电性连接。

在一些优选地实施例中，所述中冷温控装置还包括第二过滤器；所述第二过滤器设置在所述电动线性球阀与所述第二冷却循环水井的出水口之间，用于过滤进入所述第二换热器的冷却介质。

在一些优选地实施例中，所述中冷温控装置还包括球阀十；所述球阀十设置在所述第二冷却循环水井的进水口与所述第二换热器的冷却介质出口之间。

在一些优选地实施例中，所述冷却液温控装置包括第一冷却循环水井、第一换热器、储液箱和第一温度控制器；所述第一冷却循环水井的出水口和进水口分别与所述第一换热器的冷却介质入口和冷却介质出口连通；所述第一换热器的冷却液入口用于与所述发动机的冷却液出口连通；所述第一换热器的冷却液入口与所述发动机的冷却液出口连通的管路上设置有第一温度传感器，用于检测从所述发动机流出的所述冷却液的第二温度值；所述第一换热器的冷却液出口依次连通有电动三通调节阀和循环水泵；所述循环水泵的出液口用于与所述发动机的冷却液入口连通；所述电动三通调节阀还与所述第一换热器的冷却液入口和所述第一温度传感器之间的管路连通；所述循环水泵还并联设置有球阀四；所述储液箱的进液口通过第一水泵与所述第一换热器的冷却液出口和电动三通调节阀之间的管路连通；所述储液箱的出液口通过第二水泵与所述第一换热器的冷却液出口和电动三通调节阀之间的管路连通；所述第一温度控制器分别与所述第一温度传感器和所述电动三通调节阀电性连接，用于接收并根据所述第二温度值控制所述电动三通调节阀的开度；所述第二温度控制器还与所述上位机电性连接。

在一些更加优选地实施例中，所述储液箱的底部还连通设置有球阀一，用于将所述储液箱中的冷却液排出至外部。

在一些更加优选地实施例中，所述第一冷却循环水井的出水口与所述第一换热器的冷却介质入口之间还设置有第一过滤器，用于过滤进入所述第一换热器的冷却介质。

在一些更加优选地实施例中，所述冷却液温控装置还包括膨胀箱；所述膨胀箱的底部与所述第一换热器的冷却液入口和所述第一温度传感器之间的管路连通；所述膨胀箱的顶部还连通设置有球阀七；所述球阀七与外界大气连通，用于将所述膨胀箱中的空气排出至外界大气中。

本发明的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本发明中用于发动机的冷热冲击试验系统，包括：用于调节所述发动机中冷却液温度的冷却液温控装置、中冷温控装置和上位机；所述中冷温控装置包括第二温度传感器、第二换热器、空气泵、电动线性球阀、第二冷却循环水井和第二温度控制器；所述第二冷却循环水井的出水口通过所述电动线性球阀与所述第二换热器的冷却介质入口连通；所述第二换热器的冷却介质出口与所述第二冷却循环水井的进水口连通；所述空气泵与所述第二换热器的空气入口连通，用于将外界空气抽吸至所述第二换热器中；所述第二换热器的空气出口用于与所述发动机的空气入口连通；所述第二温度传感器设置在所述第二换热器的空气出口与所述发动机的空气入口连通的管路上，用于检测进入所述发动机的空气的第一温度值；所述第二温度控制器分别与所述电动线性球阀和所述第二温度传感器电性连接，用于接收并根据所述第一温度值控制所述电动线性球阀的开度；所述上位机分别与所述冷却液温控装置和所述第二温度控制器电性连接；通过设置所述中冷温控装置，在进行所述发动机的冷热冲击试验时，考虑进入所述发动机的空气的温度对发动机性能的影响，能够更加真实的模拟发动机的工作环境，使得发动机的冷热冲击试验结果更加准确。

附图说明

图1为本发明某一实施例中用于发动机的冷热冲击试验系统的结构示意图；

图2为图1中用于发动机的冷热冲击试验系统的电路连接示意图；

其中，1、储液箱；2、第一水泵；3、球阀一；4、球阀二；5、球阀三；6、第二水泵；7、电动三通调节阀；8、循环水泵；9、球阀四；10、球阀五；11、发动机；12、球阀六；13、第一温度传感器；14、膨胀箱；15、箱盖；16、球阀七；17、第一换热器；18、球阀八；19、第一冷却循环水井；20、球阀九；21、第一过滤器；22、第二温度传感器；23、第二换热器；24、空气泵；25、球阀十；26、第二冷却循环水井；27、第二过滤器；28、电动线性球阀；29、第一温度控制器；30、上位机；31、第二温度控制器。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。

请参考图1和图2，本发明的实施例提供了一种用于发动机的冷热冲击试验系统，包括：用于调节所述发动机11中冷却液温度的冷却液温控装置、中冷温控装置和上位机30；上位机30分别与所述冷却液温控装置和所述中冷温控装置电性连接；上位机30可以对冷却液温控装置和所述中冷温控装置中的工作参数进行设定。

所述中冷温控装置包括第二温度传感器22、第二换热器23、空气泵24、电动线性球阀28、第二冷却循环水井26和第二温度控制器31；第二冷却循环水井26的出水口通过电动线性球阀28与第二换热器23的冷却介质入口连通；第二换热器23的冷却介质出口与第二冷却循环水井26的进水口连通；空气泵24与第二换热器23的空气入口连通，用于将外界空气抽吸至第二换热器23中；第二换热器23的空气出口用于与发动机11的空气入口连通，用于将经过第二换热器23后的所述空气导入至发动机11中；第二温度传感器22设置在第二换热器23的空气出口与发动机11的空气入口连通的管路上，用于检测进入发动机11的空气的第一温度值，并将所述第一温度值发送给第二温度控制器31；第二温度控制器31分别与电动线性球阀28和第二温度传感器22电性连接，用于接收并根据所述第一温度值控制电动线性球阀28的开度；使用时，将第二换热器23的空气出口与发动机11的空气入口连通；通过上位机30设定进入发动机11的空气的第一预设温度值；当第二温度传感器22检测到进入发动机11的空气的第一温度值(即进入发动机11的空气的实际温度值)低于所述第一预设温度时，第二温度控制器31控制电动线性球阀28的开度变小，减少进入第二换热器23中的冷却介质的量，从而调节进入发动机11的空气的温度至所述第一预设温度值；当第二温度传感器22检测到进入发动机11的空气的第一温度值高于所述第一预设温度时，第二温度控制器31控制电动线性球阀28的开度变大，增加进入第二换热器23中的冷却介质的量，从而调节进入发动机11的空气的温度降低至所述第一预设温度值。

示例性地，第二温度控制器31为数字PID控制器。

上位机30分别与所述冷却液温控装置和第二温度控制器31电性连接；通过上位机30可以设定所述第一预设温度值。

进一步地，为了防止杂质进入到第一换热器17中影响第一换热器17的换热效果，所述中冷温控装置还包括第二过滤器27；第二过滤器27设置在电动线性球阀28与第二冷却循环水井26的出水口之间，用于过滤进入第二换热器23的冷却介质。

第二冷却循环水井26的进水口与第二换热器23的冷却介质出口之间设置有球阀十25，用于控制第二冷却循环水井26的进水口与第二换热器23的冷却介质出口之间的断开或者连通。

具体地，参考图1和图2，所述冷却液温控装置包括第一冷却循环水井19、第一换热器17、储液箱1、膨胀箱14和第一温度控制器29；第一冷却循环水井19的出水口和进水口分别与第一换热器17的冷却介质入口和冷却介质出口连通；第一冷却循环水井19的出水口与第一换热器17的冷却介质入口之间设置有球阀九20，用于断开或者连通第一冷却循环水井19的出水口与第一换热器17的冷却介质入口；第一冷却循环水井19的进水口与第一换热器17的冷却介质出口之间设置有球阀八18，用于断开或者连通第一冷却循环水井19的进水口与第一换热器17的冷却介质出口；第一换热器17的冷却液入口用于与发动机11的冷却液出口连通；第一换热器17的冷却液入口与发动机11的冷却液出口连通的管路上设置有第一温度传感器13，用于检测从发动机11流出的所述冷却液的第二温度值；第一温度传感器13与发动机11的冷却液出口连通的管路上还设置有球阀六12，用于断开或者连通第二温度传感器22与发动机11的冷却液出口；第一换热器17的冷却液出口依次连通有电动三通调节阀7和循环水泵8；电动三通调节阀7的A口与第一换热器17的冷却液出口连通；电动三通调节阀7的C口与循环水泵8的进液口连通；循环水泵8的出液口用于与发动机11的冷却液入口连通；循环水泵8与发动机11的冷却液入口连通的管路上还设置有球阀五10，用于断开或者连通循环水泵8与发动机11的冷却液入口；电动三通调节阀7的B口与第一换热器17的冷却液入口和第一温度传感器13之间的管路连通，用于将从发动机11流出的所述冷却液部分或者全部直接回流至发动机11中；循环水泵8还并联设置有球阀四9，用于在循环水泵8不工作时，连通电动三通调节阀7的C口与球阀五10；在循环水泵8工作时，调节球阀四9至关闭状态，此时电动三通调节阀7的C口与球阀五10通过循环水泵8连通；储液箱1的进液口依次通过第二水泵6和球阀三5与第一换热器17的冷却液出口和电动三通调节阀7之间的管路连通；储液箱1的出液口通过第一水泵2和球阀二4与第一换热器17的冷却液出口和电动三通调节阀7之间的管路连通；第一温度控制器29分别与第一温度传感器13和电动三通调节阀7电性连接，用于接收并根据所述第二温度值控制电动三通调节阀7的开度；第二温度控制器31还与上位机30电性连接；通过上位机30可以设定发动机11冷却液出口流出的所述冷却液的第二预设温度值；膨胀箱14的底部与第一换热器17的冷却液入口和第一温度传感器13之间的管路连通；膨胀箱14的顶部还连通设置有箱盖15和球阀七16；球阀七16一端通过箱盖15与膨胀箱14的顶部连通，另一端与外界大气连通，用于将膨胀箱14中的空气排出至外界大气中；使用时，将球阀五10和球阀六12分别与发动机11的冷却液入口和冷却液出口连通；开启球阀二4、球阀四9、球阀五10、球阀六12、球阀七16、球阀八18和球阀九20，并通过第一温度控制器29控制所述电动三通调节阀7的A口和C口处于打开状态，开启第一水泵2将储液箱1中的冷却液抽吸至所述冷却液温控装置和发动机11中，当膨胀箱14中冷却液的液面达到一定高度时，关闭第一水泵2，并关闭球阀二4和球阀四9；开启第一冷却循环水井19和循环水泵8使得所述冷却液温控装置中的所述冷却液在所述冷却液温控装置和发动机11中循环；当第一温度传感器13检测到从发动机11流出的所述冷却液的第二温度值(即从发动机11流出的所述冷却液的实际温度值)低于所述第二预设温度值时，第一温度控制器29控制电动三通调节阀7的A口的开度减小，B口的开度增大，使得部分冷却液不经过第一换热器17降温，直接循环至与经过第一换热器17的冷却液混合，从而调节所述第二温度值升高至所述第二预设温度值；当第一温度传感器13检测到从发动机11流出的所述冷却液的第二温度值高于所述第二预设温度值时，第一温度控制器29控制电动三通调节阀的7A口的开度增大，B口的开度减小，使得系统中更多的冷却液经过第一换热器17进行降温后循环至发动机11中，从而调节所述第二温度值降低至所述第二预设温度值；使用完毕后，关闭循环水泵8和第一冷却循环水井19；开启球阀三5，并控制电动三通调节阀7的A口、B口和C口处于全开状态，再开启第二水泵6将所述冷却液温控装置和发动机11中的冷却液抽吸至储液箱1中。

示例性地，第一温度控制器29为数字PID控制器。

进一步地，储液箱1的底部还连通设置有球阀一3，用于将储液箱1中的冷却液排出至外部。

为了避免因第一冷却循环水井19中的杂质进入到第一换热器17中而影响第一换热器17的换热效果，第一冷却循环水井19的出水口与第一换热器17的冷却介质入口之间还设置有第一过滤器21，用于过滤进入第一换热器17的冷却介质。

在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。

在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，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

1.一种用于发动机的冷热冲击试验系统，其特征在于，包括：用于调节所述发动机中冷却液温度的冷却液温控装置、中冷温控装置和上位机；

2.根据权利要求1所述的用于发动机的冷热冲击试验系统，其特征在于，所述中冷温控装置还包括第二过滤器；所述第二过滤器设置在所述电动线性球阀与所述第二冷却循环水井的出水口之间，用于过滤进入所述第二换热器的冷却介质。

3.根据权利要求1所述的用于发动机的冷热冲击试验系统，其特征在于，所述中冷温控装置还包括球阀十；所述球阀十设置在所述第二冷却循环水井的进水口与所述第二换热器的冷却介质出口之间。

4.根据权利要求1所述的用于发动机的冷热冲击试验系统，其特征在于，所述冷却液温控装置包括第一冷却循环水井、第一换热器、储液箱和第一温度控制器；所述第一冷却循环水井的出水口和进水口分别与所述第一换热器的冷却介质入口和冷却介质出口连通；所述第一换热器的冷却液入口用于与所述发动机的冷却液出口连通；所述第一换热器的冷却液入口与所述发动机的冷却液出口连通的管路上设置有第一温度传感器，用于检测从所述发动机流出的所述冷却液的第二温度值；所述第一换热器的冷却液出口依次连通有电动三通调节阀和循环水泵；所述循环水泵的出液口用于与所述发动机的冷却液入口连通；所述电动三通调节阀还与所述第一换热器的冷却液入口和所述第一温度传感器之间的管路连通；所述循环水泵还并联设置有球阀四；所述储液箱的进液口通过第一水泵与所述第一换热器的冷却液出口和电动三通调节阀之间的管路连通；所述储液箱的出液口通过第二水泵与所述第一换热器的冷却液出口和电动三通调节阀之间的管路连通；所述第一温度控制器分别与所述第一温度传感器和所述电动三通调节阀电性连接，用于接收并根据所述第二温度值控制所述电动三通调节阀的开度；所述第二温度控制器还与所述上位机电性连接。

5.根据权利要求4所述的用于发动机的冷热冲击试验系统，其特征在于，所述储液箱的底部还连通设置有球阀一，用于将所述储液箱中的冷却液排出至外部。

6.根据权利要求4所述的用于发动机的冷热冲击试验系统，其特征在于，所述第一冷却循环水井的出水口与所述第一换热器的冷却介质入口之间还设置有第一过滤器，用于过滤进入所述第一换热器的冷却介质。

7.根据权利要求4所述的用于发动机的冷热冲击试验系统，其特征在于，所述冷却液温控装置还包括膨胀箱；所述膨胀箱的底部与所述第一换热器的冷却液入口和所述第一温度传感器之间的管路连通；所述膨胀箱的顶部还连通设置有球阀七；所述球阀七与外界大气连通，用于将所述膨胀箱中的空气排出至外界大气中。