CN114856810B - 机油燃油经济性测试系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种机油燃油经济性测试系统及方法。该机油燃油经济性测试系统，应用于发动机的机油燃油经济性测试，发动机包括发动机主体、发动机水泵和节温器，节温器连接于所述发动机水泵，以形成小循环回路。包括测功机、换热器和大环控制阀。测功机的输出端与发动机主体的曲轴连接；换热器包括换热器进水端和换热器出水端，换热器出水端连接于发动机水泵，换热器进水端连接于节温器，以形成大循环回路；大环控制阀设置于节温器与换热器进水端之间，以控制大循环回路的通断。该机油燃油经济性测试系统通过换热器和大环控制器连接于发动机水泵和节温器之间形成外置冷却系统，只需运行发动机即可测试机油在多种运行工况设定下的燃油经济性，降低了测试成本。
Description
技术领域
本发明涉及机油试验技术领域，特别涉及一种机油燃油经济性测试系统及方法。
背景技术
节能减排成为汽车行业研究和发展的重要驱动力，低摩擦节能机油技术具有较好的收益成本比，因此测量机油对汽车燃油经济性的影响极为重要。
现有技术的机油燃油经济性的测试方法主要有发动机倒拖测试、发动机点火测试和实车测试，存在以下缺陷：发动机倒拖测试通常是发动机处于未点火状态，活塞环-气缸等摩擦副的工作状态与实际工作状态不符，无法反映节能机油的真实燃油经济性；发动机点火测试通常是在恒定转速的工况下，采用行业标准规定的发动机进行测试，然而不同的发动机对机油的感受性不同，标准的发动机无法反映各主机厂发动机的特点，采用恒速的测试工况下所得到的燃油经济性也不能反映真实的燃油经济性；实车测试可以反映节能机油的燃油经济性，但是测试结果波动大，测试周期长，测试费用高昂。
发明内容
本发明的目的在于提供一种机油燃油经济性测试系统，该机油燃油经济性测试系统通过换热器和大环控制器连接于发动机水泵和节温器之间形成外置冷却系统，只需运行发动机即可测试机油在多种运行工况设定下的燃油经济性，降低了测试成本。
本发明还提供一种机油燃油经济性测试方法。
为实现本发明目的，本发明采用如下技术方案：
根据本发明的一个方面，提供了一种机油燃油经济性测试系统，应用于发动机的机油燃油经济性测试，所述发动机包括发动机主体、发动机水泵和节温器，所述节温器连接于所述发动机水泵，以形成小循环回路。所述机油燃油经济性测试系统包括测功机、换热器和大环控制阀。所述测功机的输出端与所述发动机主体的曲轴连接；所述换热器包括换热器进水端和换热器出水端，所述换热器出水端连接于所述发动机水泵，所述换热器进水端连接于所述节温器，以形成大循环回路；所述大环控制阀设置于所述节温器与所述换热器进水端之间，以控制所述大循环回路的通断。
根据本发明的一实施方式，其中，所述机油燃油经济性测试系统还包括依次连接的强制冷却控制阀和强制冷却水泵，所述强制冷却水泵与所述发动机水泵连接，所述强制冷却控制阀与所述换热器出水端连接，以形成强制冷却回路。
根据本发明的一实施方式，其中，所述强制冷却控制阀包括进水阀口、第一出水阀口和第二出水阀口，所述进水阀口与所述换热器出水端连接，所述第一出水阀口与所述发动机水泵连接，所述第二出水阀口与所述强制冷却水泵连接，以对所述大循环回路和所述强制冷却回路的切换。
根据本发明的一实施方式，其中，所述机油燃油经济性测试系统还包括膨胀水箱，所述膨胀水箱设置于所述发动机水泵与所述强制冷却水泵之间，以实时调整所述小循环回路、所述大循环回路以及所述强制冷却回路内的水量。
根据本发明的一实施方式，其中，所述机油燃油经济性测试系统还包括节流阀，所述节流阀设置于所述节温器和所述发动机水泵之间。
根据本发明的另一方面，提供了一种机油燃油经济性测试方法。所述方法包括按照测试目标设定工况程序并输入控制系统；启动测功机带动发动机主体按照设定工况运行，获得基准油在模拟工况下的燃油消耗量FC1；启动测功机带动发动机主体按照设定工况运行，获得测试油在设定工况下的燃油消耗量FCx；再次启动测功机带动发动机主体按照设定工况运行，获得基准油在模拟工况下的燃油消耗量FC2；以及通过公式计算测试油的燃油经济性
根据本发明的一实施方式，其中，按照测试目标设定工况程序并输入控制系统包括：进行整车转毂试验，采集发动机主体转速和转矩，以形成发动机主体的模拟工况后输入控制系统；设定冲洗工况为发动机主体在1500rpm、2500rpm、3500rpm和4500rpm的转速下各运行10分钟，并将冲洗工况输入控制系统。
根据本发明的一实施方式，其中，启动测功机带动发动机主体按照设定工况运行，获得基准油在模拟工况下的燃油消耗量FC1包括：排干发动机主体中的机油，按照发动机主体的容量加注基准油，通过测功机按照冲洗工况驱动发动机主体；按照发动机主体的容量加注基准油，通过测功机按照模拟工况驱动发动机主体；获得基准油在模拟工况下的燃油消耗量FC1。
根据本发明的一实施方式，其中，启动测功机带动发动机主体按照设定工况运行，获得测试油在设定工况下的燃油消耗量FCx包括：排干发动机主体中的机油，按照发动机主体的容量加注测试油，通过测功机按照冲洗工况驱动发动机主体；按照发动机主体的容量加注测试油，通过测功机按照模拟工况驱动发动机主体；获得测试油在模拟工况下的燃油消耗量FCx。
根据本发明的一实施方式，其中，再次启动测功机带动发动机主体按照设定工况运行，获得基准油在模拟工况下的燃油消耗量FC2包括：排干发动机主体中的机油，按照发动机主体的容量加注基准油，通过测功机按照冲洗工况驱动发动机主体；按照发动机主体的容量加注基准油，通过测功机按照模拟工况驱动发动机主体；获得基准油在模拟工况下的燃油消耗量FC2。
本发明中的一个实施例具有如下优点或有益效果：
本发明的机油燃油经济性测试系统通过换热器和大环控制器连接于发动机水泵和节温器之间形成外置冷却系统，只需运行发动机即可测试机油在多种运行工况设定下的燃油经济性，降低了测试成本；设置强制冷却水泵与强制冷却控制阀，通过强制冷却控制阀的切换，在测试完毕后停止发动机运行时还可以通过强制冷却回路对发动机进行快速冷却，减短了测试周期；在发动机水泵和节温器之间设置节流阀，可以控制小循环回路的水流量，可以最大限度的模拟实车的实际冷却工况。
附图说明
通过参照附图详细描述其示例实施方式，本发明的上述和其它特征及优点将变得更加明显。
图1是根据一示例性实施方式示出的一种机油燃油经济性测试系统的示意图。
图2是根据一示例性实施方式示出的一种机油燃油经济性测试方法的WLTC工况下发动机转矩时间序列与发动机转速时间序列图。
其中，附图标记说明如下：
1、发动机；11、发动机主体；12、发动机水泵；13、节温器；2、测功机；3、换热器；4、大环控制阀；5、强制冷却控制阀；6、强制冷却水泵；7、膨胀水箱；8、节流阀；9、联轴器。
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。
用语“一个”、“一”、“该”、“所述”用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等；用语“包括”和“具有”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等。
如图1所示，图1示出了本发明提供的一种机油燃油经济性测试系统的示意图。
本发明实施例的机油燃油经济性测试系统，应用于发动机1的机油燃油经济性测试，发动机1包括发动机主体11、发动机水泵12和节温器13，节温器13连接于发动机水泵12，以形成小循环回路。机油燃油经济性测试系统包括测功机2、换热器3和大环控制阀4。测功机2的输出端与发动机主体11的曲轴连接；换热器3包括换热器进水端和换热器出水端，换热器出水端连接于发动机水泵12，换热器进水端连接于节温器13，以形成大循环回路；大环控制阀4设置于节温器13与换热器进水端之间，以控制大循环回路的通断。
如图1所示，测功机2的输出端与发动机主体11的曲轴连接，为发动机主体11提供动力，优选地，测功机2与控制系统电连接，通过在控制系统内输入各种转速和转矩，可以模拟发动机主体11的实际工况，也即模拟工况，优选地，测功机2的输出端通过弹性的联轴器9与发动机主体11的曲轴连接，可以通过联轴器9的扭转减震作用，减小刚性连接对发动机主体11和测功机2的冲击，同时在弹性联轴器9上设置转矩传感器用于测量发动机主体11的曲轴的转矩，转矩传感器与控制系统电连接，以将发动机主体11的曲轴的转矩实时传送给控制系统，通过控制系统实时调整测功机2的转矩，以保持发动机主体11的转矩与模拟工况一致，还可以通过控制系统的PID控制器调节油门开度，以控制发动机主体11扭矩与转矩时间序列一致。发动机水泵12包括发动机水泵进水端和发动机水泵出水端，节温器13包括节温器出水端和节温器进水端，发动机水泵进水端和节温器出水端连通，发动机水泵出水端与节温器进水端连通，可以在发动机1内部形成一个小循环回路，大环控制阀4包括大环控制阀出水端和大环控制阀进水端，大环控制阀进水端与节温器出水端连接，大环控制阀出水端与换热器进水端连接，换热器出水端与发动机水泵进水端连接，使得大环控制阀4、换热器3、发动机水泵12、节温器13之间形成一个大循环回路，发动机水泵进水端和节温器出水端之间通常限制流量，如采用10mm直径的水管进行连接，设置节温器13的开启温度为76℃，通过节温器13的控制进行大循环回路和小循环回路的切换，当发动机主体11温度小于76℃时，大环控制阀4关闭，启用小循环回路对发动机主体11进行冷却，当发动机主体11温度大于等于76℃时，节温器13开启，大环控制阀4开启，则主要通过大循环回路对发动机主体11进行冷却，从而保证发动机主体11在该机油燃油经济性测试系统上的温度变化和在整车转毂试验中的温度变化一致。
在本发明的一个优选实施例中，机油燃油经济性测试系统还包括依次连接的强制冷却控制阀5和强制冷却水泵6，强制冷却水泵6与发动机水泵12连接，强制冷却控制阀5与换热器出水端连接，以形成强制冷却回路。强制冷却控制阀5包括进水阀口、第一出水阀口和第二出水阀口，进水阀口与换热器出水端连接，第一出水阀口与发动机水泵12连接，第二出水阀口与强制冷却水泵6连接，以对大循环回路和强制冷却回路的切换。
如图1所示，强制冷却水泵6包括冷却水泵出水端和冷却水泵进水端，其中进水阀口与换热器出水端连接，第一出水阀口与发动机水泵进水端连接，第二出水阀口与冷却水泵进水端连接，强制冷却控制阀5与控制系统电连接，在接入强制冷却回路后，可以通过强制冷却控制阀5来切换大循环回路和强制冷却回路，当测试完毕后，发动机主体11停机，控制系统通过强制冷却控制阀5切换至强制冷却回路，此时由于发动机主体11的停机，发动机水泵12不工作，但水流可以在发动机水泵12、节温器13、大环控制阀4、换热器3、强制冷却控制阀5和强制冷却水泵6组成的强制冷却回路中流动，以使发动机主体11快速冷却至室温，进行下一次测试循环。
在本发明的一个优选实施例中，机油燃油经济性测试系统还包括膨胀水箱7，膨胀水箱7设置于发动机水泵12与强制冷却水泵6之间，以实时调整小循环回路、大循环回路以及强制冷却回路内的水量。
如图1所示，膨胀水箱7设置于发动机水泵12与强制冷却水泵6之间，当然还可以设置在大循环回路的其他地方，比如大环控制阀4与节温器13之间、大环控制阀4和换热器3之间或换热器3与强制冷却控制阀5之间，当小循环回路、大循环回路或强制冷却回路开启时，若回路内有多余的水，多余的水则进入膨胀水箱7内储存，若回路内缺水，则由膨胀水箱7内的水进行补充。
在本发明的一个优选实施例中，机油燃油经济性测试系统还包括节流阀8，节流阀8设置于节温器13和发动机水泵12之间。
如图1所示，节流阀8包括节流阀8进水端和节流阀8出水端，节流阀8进水端与节温器出水端连通，节流阀8出水端与发动机水泵进水端连通，通过节流阀8可以限制小循环回路的流量，以使试验过程中的发动机1与整车转毂试验试验中的实车一致。优选地，温度过高开启节温器13时，大环控制阀4开启的同时节流阀8关闭，使大循环回路内的水流完全经过换热器3的冷却，以增加对发动机主体11的冷却速度。
本发明的机油燃油经济性测试系统通过换热器3和大环控制器连接于发动机水泵12形成外置冷却系统，只需运行发动机1即可测试机油在多种运行工况设定下的燃油经济性，降低了测试成本；设置强制冷却水泵6与强制冷却控制阀5，通过强制冷却控制阀5的切换，在测试完毕后停止发动机1运行时还可以通过强制冷却回路对发动机1进行快速冷却，减短了测试周期；在发动机水泵12和节温器13之间设置节流阀8，可以控制小循环回路的水流量，可以最大限度的模拟实车的实际冷却工况。
如图2所示，图2示出了本发明提供的一种机油燃油经济性测试方法的WLTC工况下发动机1转矩时间序列与发动机1转速时间序列图。
本发明实施例的一种机油燃油经济性测试方法。该方法包括：按照测试目标设定工况程序并输入控制系统；启动测功机2带动发动机主体11按照设定工况运行，获得基准油在模拟工况下的燃油消耗量FC1；启动测功机2带动发动机主体11按照设定工况运行，获得测试油在设定工况下的燃油消耗量FCx；再次启动测功机2带动发动机主体11按照设定工况运行，获得基准油在模拟工况下的燃油消耗量FC2；以及通过公式计算测试油的燃油经济性
其中，第一步，测试目标为模拟实车运行时的工况，则将实车运行时的转矩和转速形成实际工况的控制程序，输入控制系统中，通过控制系统控制测功机2按照编制的控制程序带动发动机主体11的曲轴运行，测功机2的输出端与发动机主体11的曲轴通过联轴器9连接，并在联轴器9上设置转矩传感器，可以通过控制程序实时调整测功机2的输出端转矩，以避免发动机主体11的曲轴与测功机2的输出端之间的间距产生的误差，第二步，在发动机主体11内加入基准油，启动测功机2带动发动机主体11以设定的工况程序运行，通过控制系统的燃油消耗量测试功能获得基准油的燃油消耗量FC1，第三步，在发动机主体11内加入测试油，通过控制系统的燃油消耗量测试功能获得测试油的燃油消耗量FCx，第四步，在测试完测试油的燃油消耗量FCx后，再次测试基准油的燃油消耗量FC2，在计算燃油经济性时，取FC1和FC2的平均值，可以缩小误差，提高试验精度。
在本发明的一个优选实施例中，按照测试目标设定工况程序并输入控制系统包括：进行整车转毂试验，采集发动机主体11转速和转矩，以形成发动机主体11的模拟工况后输入控制系统；设定冲洗工况为发动机主体11在1500rpm、2500rpm、3500rpm和4500rpm的转速下各运行10分钟，并将冲洗工况输入控制系统。
如图2所示，进行整车转毂试验时，由驾驶员按照WLTC工况驾驶目标车辆，WLTC工况为全球轻型车统一测试循环，包括低速段(Low)、中速段(Medium)、高速段(High)和超高速段(Extra High)四部分组成，持续时间共1800s，其中低速段的持续时间589s，中速段的持续时间433s，高速段的持续时间455s，超高速段的持续时间323s，整车转毂试验循环期间采集发动机主体11的转速时间序列和转矩时间序列，由于整车转毂试验存在误差，分析多次试验的测试数据，剔除无关点和异常点，筛选出实际行驶工况满足规定速度公差(±2km/h)，且累积行驶误差最小的一组数据作为模拟工况输入控制系统，然后在控制系统内设定冲洗工况包括发动机主体11的转速为1500rpm运行10分钟；发动机主体11的转速为2500rpm继续运行10分钟；发动机主体11的转速为3500rpm继续运行10分钟；发动机主体11的转速为4500rpm继续运行10分钟，结束。
在本发明的一个优选实施例中，启动测功机2带动发动机主体11按照设定工况运行，获得基准油在模拟工况下的燃油消耗量FC1包括：排干发动机主体11中的机油，按照发动机主体11的容量加注基准油，通过测功机2按照冲洗工况驱动发动机主体11；按照发动机主体11的容量加注基准油，通过测功机2按照模拟工况驱动发动机主体11；获得基准油在模拟工况下的燃油消耗量FC1。
其中，排干发动机主体11中的机油，没有则可以省略，在发动机主体11内加注基准油，加注的基准油容量由发动机主体11主体的机油容量决定，启动测功机2按照冲洗工况驱动发动机主体11运行，起到清洗发动机主体11的作用，以减小后续试验的误差，发动机主体11清洗完后排干基准油，重新加注基准油，启动测功机2按照模拟工况驱动发动机主体11，通过控制系统的燃油消耗量测试功能获得基准油的燃油消耗量FC1。
在本发明的一个优选实施例中，启动测功机2带动发动机主体11按照设定工况运行，获得测试油在设定工况下的燃油消耗量FCx包括：排干发动机主体11中的机油，按照发动机主体11的容量加注测试油，通过测功机2按照冲洗工况驱动发动机主体11；按照发动机主体11的容量加注测试油，通过测功机2按照模拟工况驱动发动机主体11；获得测试油在模拟工况下的燃油消耗量FCx。
其中，排干发动机主体11中的基准油，在发动机主体11内加注测试油，加注的测试油容量由发动机主体11主体的机油容量决定，启动测功机2按照冲洗工况驱动发动机主体11运行，起到用测试油清洗发动机主体11的作用，以减小前述的基准油对后续的测试油试验的误差，发动机主体11清洗完后排干测试油，重新加注测试油，启动测功机2按照模拟工况驱动发动机主体11，通过控制系统的燃油消耗量测试功能获得测试油的燃油消耗量FCx。
在本发明的一个优选实施例中，再次启动测功机2带动发动机主体11按照设定工况运行，获得基准油在模拟工况下的燃油消耗量FC2包括：排干发动机主体11中的机油，按照发动机主体11的容量加注基准油，通过测功机2按照冲洗工况驱动发动机主体11；按照发动机主体11的容量加注基准油，通过测功机2按照模拟工况驱动发动机主体11；获得基准油在模拟工况下的燃油消耗量FC2。
其中，排干发动机主体11中的测试油，在发动机主体11内加注基准油，加注的基准油容量由发动机主体11主体的机油容量决定，启动测功机2按照冲洗工况驱动发动机主体11运行，起到用基准油清洗发动机主体11的作用，以减小前述的测试油对后续的基准油试验的误差，发动机主体11清洗完后排干基准油，重新加注基准油，启动测功机2按照模拟工况驱动发动机主体11，通过控制系统的燃油消耗量测试功能获得测试油的燃油消耗量FCx。
本发明的机油燃油经济性测试方法，允许使用主机厂的发动机1，能准确测试出节能机油对目标发动机1的燃油经济性的影响；使用测功机2和外置冷却系统，只需运行发动机1即可模拟整车的运行工况，测试成本低，测试周期短且精度高；支持多种运行工况的设定，可以测试出在不同工况下机油对汽车燃油经济性的影响，适应性好。
在本发明实施例中，术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定。术语“安装”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。
本发明实施例的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或单元必须具有特定的方向、以特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本发明实施例的限制。
在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一个优选实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上仅为本发明实施例的优选实施例而已，并不用于限制本发明实施例，对于本领域的技术人员来说，本发明实施例可以有各种更改和变化。凡在本发明实施例的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明实施例的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种机油燃油经济性测试方法，应用机油燃油经济性测试系统进行发动机(1)的机油燃油经济性测试，所述发动机(1)包括发动机主体(11)、发动机水泵(12)和节温器(13)，所述节温器(13)连接于所述发动机水泵(12)，以形成小循环回路，该机油燃油经济性测试系统包括测功机(2)、换热器(3)和大环控制阀(4)，所述测功机(2)的输出端与所述发动机主体(11)的曲轴连接，所述换热器(3)包括换热器进水端和换热器出水端，所述换热器出水端连接于所述发动机水泵(12)，所述换热器进水端连接于所述节温器(13)，以形成大循环回路，所述大环控制阀(4)设置于所述节温器(13)与所述换热器进水端之间，以控制所述大循环回路的通断，其特征在于，所述机油燃油经济性测试方法包括：
进行整车转毂试验，采集发动机主体(11)的转速和转矩，以形成发动机主体(11)的模拟工况后输入控制系统；
设定冲洗工况为发动机主体(11)在1500rpm、2500rpm、3500rpm和4500rpm的转速下各运行10分钟，并将冲洗工况输入控制系统；
排干发动机主体(11)中的机油，按照发动机主体(11)的容量加注基准油，通过测功机(2)按照冲洗工况驱动发动机主体(11)后，排干发动机主体(11)中的机油；
按照发动机主体(11)的容量加注基准油，通过测功机(2)按照模拟工况驱动发动机主体(11)，获得基准油在模拟工况下的燃油消耗量FC1；
排干发动机主体(11)中的机油，按照发动机主体(11)的容量加注测试油，通过测功机(2)按照冲洗工况驱动发动机主体(11)后，排干发动机主体(11)中的机油；
按照发动机主体(11)的容量加注测试油，通过测功机(2)按照模拟工况驱动发动机主体(11)，获得测试油在模拟工况下的燃油消耗量FCx；
排干发动机主体(11)中的机油，按照发动机主体(11)的容量加注基准油，通过测功机(2)按照冲洗工况驱动发动机主体(11)后，排干发动机主体(11)中的机油；
按照发动机主体(11)的容量加注基准油，通过测功机(2)按照模拟工况驱动发动机主体(11)，获得基准油在模拟工况下的燃油消耗量FC2；以及
通过公式计算测试油的燃油经济性
2.根据权利要求1所述的机油燃油经济性测试方法，其特征在于，还包括依次连接的强制冷却控制阀(5)和强制冷却水泵(6)，所述强制冷却水泵(6)与所述发动机水泵(12)连接，所述强制冷却控制阀(5)与所述换热器出水端连接，以形成强制冷却回路。
3.根据权利要求2所述的机油燃油经济性测试方法，其特征在于，所述强制冷却控制阀(5)包括进水阀口、第一出水阀口和第二出水阀口，所述进水阀口与所述换热器出水端连接，所述第一出水阀口与所述发动机水泵(12)连接，所述第二出水阀口与所述强制冷却水泵(6)连接，以对所述大循环回路和所述强制冷却回路的切换。
4.根据权利要求2所述的机油燃油经济性测试方法，其特征在于，还包括膨胀水箱(7)，所述膨胀水箱(7)设置于所述发动机水泵(12)与所述强制冷却水泵(6)之间，以实时调整所述小循环回路、所述大循环回路以及所述强制冷却回路内的水量。
5.根据权利要求1所述的机油燃油经济性测试方法，其特征在于，还包括节流阀(8)，所述节流阀(8)设置于所述节温器(13)和所述发动机水泵(12)之间。
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