CN202928802U - 深度冷热冲击及恒温试验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及发动机测试设备，特别涉及一种深度冷热冲击及恒温试验装置。深度冷热冲击及恒温试验装置，总供水管的出口与发动机的进水口相连，所述总回水管的进口与发动机的出水口相连，所述总供水管和总回水管之间桥接有短路冷却液管，短路冷却液管上设有短路开关阀，所述总供水管的出口端和总回水管的进口端分别设有控制冷却液进、出发动机的供水开关阀和回水开关阀。本实用新型在作为冷却液恒温装置使用时，关闭供水开关阀和回水开关阀，打开短路开关阀，可以可模拟发动机的小循环，热水箱和热水泵可以起到补热水的作用，可有效缩短发动机试验预热时间。

Description

深度冷热冲击及恒温试验装置

技术领域

本实用新型涉及发动机测试设备，特别涉及一种深度冷热冲击及恒温试验装置。

背景技术

在极限热量的情况下考察静态和动态密封系统的耐久性和可靠性,是发动机试验的一个重要内容, 这种测试方式主要用来开发及评估发动机的铝制气缸组件相关零部件的可靠性及耐久性的测试，测试将决定在极端温度及工况下的零部件的强度。测试特别关注于发动机的活塞，活塞环，气缸垫，缸套，凸轮轴、凸台及导向边，主轴承，气缸本体，气缸盖，进排气阀及阀座及其所有密封点。

以前各汽车制造厂家按照国标进行此类试验，即按汽车发动机可靠性试验方法《GB/T19055-2003》编制相应试验规范进行试验，实现冷却液温度从35℃到110℃之间的来回切换，切换时间按分钟计算，因为温度差比较小，比较容易实现。但是并没有完全模拟高寒、高热地区的实际环境温度对其造成的影响，现在发动机样机开发阶段的试验需要更极端的温度变化情况（部分厂家要求-30℃冷浸泡、120℃热浸泡的温度控制），进行更极端的深度冷热冲击试验，然而，目前能够符合精度等技术指标要求的此类设备基本被国外垄断，成本较高，目前市场所见的国产设备因设计原理不合理等原因，在冷却液温度、压力、流量流速的控制上均达不到样机试验要求。

中国专利说明书CN201233315公布了一种发动机深度冷热冲击试验装置，包括冷却液热循环系统、冷却液冷循环系统、机油热循环系统、机油冷循环系统。该冷却液热循环系统包括热水箱，热水箱的出水口和进水口分别通过第一水管和第二水管与发动机的进水口和出水口相连，第一水管上并联有水水热交换器。该冷却液冷循环系统包括制冷机组、冷水箱，冷水箱的出水口和进水口分别通过第三水管和第四水管与发动机的进水口和出水口相连。第一水管和第三水管交汇于第一交汇点，第二水管和第四水管交汇于第二交汇点。所述机油热循环系统包括第一热交换器等。该装置可以控制发动机冷却液和机油的温度和可靠性循环模式，能实现极限冷热温度变化冲击试验。但是，该装置作为发动机冷却液恒温装置使用时，发动机冷却液试验预热时间较长。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种深度冷热冲击及恒温试验装置，以解决现有技术在进行发动机冷却液恒温试验时，预热时间长的问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：深度冷热冲击及恒温试验装置，包括冷却液热循环系统和冷却液冷循环系统，冷却液冷循环系统包括供低温冷却液从冷水箱流入发动机的低温冷却液供水管和供低温冷却液从发送机流回冷水箱的低温冷却液回水管，所述冷却液热循环系统包括供循环高温冷却液从热水箱流入发动机的高温冷却液供水管和供循环高温冷却液从发送机流回热水箱的高温冷却液回水管，所述低温冷却液供水管的出口和高温冷却液供水管的出口交汇于总供水管的进口，总供水管的出口与发动机的进水口相连，所述低温冷却液回水管的进口和高温冷却液回水管的进口交汇于总回水管的出口，所述总回水管的进口与发动机的出水口相连，所述总供水管和总回水管之间桥接有短路冷却液管，短路冷却液管上设有短路开关阀，所述总供水管的出口端和总回水管的进口端分别设有控制冷却液进、出发动机的供水开关阀和回水开关阀。

深度冷热冲击及恒温试验装置，还包括机油冷却循环系统，机油冷却循环系统包括第一油水热交换器上设有两个支路，第一油水热交换器的第一个支路包括一对供循环低温冷却液进出的低温冷却液进水管、低温冷却液出水管，第一油水热交换器的第二个支路包括一对供循环机油进出的进油管、出油管，低温冷却液进水管的进口和低温冷却液出水管的出口均与低温冷却液回水管相连，低温冷却液进水管上设有控制低温冷却液进入第一油水热交换器的低温冷却液开关阀，进油管上设有第一进油开关阀。

进油管和出油管之间桥接有短路油管，短路油管上设有短路油开关阀。

出油管上串设有第二油水热交换器，所述第二油水热交换器的进油口与短路油管的出油口相连，第二油水热交换器上设有一个支路，第二油水热交换器的支路包括一对供循环外来水进出的第三进水管和第三出水管，第三进水管和第三出水管上分别设有一个用于控制外来水进出第二油水热交换器的第一外来水开关阀和第二外来水开关阀。

深度冷热冲击及恒温试验装置还包括用于排出第二油水热交换器里的外来水的排水管，所述排水管的进口端设于第一外来水开关阀的出水口的下游的第三出水管上，所述排水管的上设有排水开关阀。

本实用新型在作为冷却液恒温装置使用时，关闭供水开关阀和回水开关阀，打开短路开关阀，可以可模拟发动机的小循环，热水箱和热水泵可以起到补热水的作用，可有效缩短发动机试验预热时间。

进一步的，机油冷却循环系统的第一油水热交换器包括两个支路，一个是用于供循环低温冷却液进出第一油水热交换器的支路，另一个是供循环机油进出第一油水热交换器的支路。因此，本实用新型可以实现冷浸泡下的机油冷跟随功能，可以较好的模拟寒冷天气下的发动机冷启动状态。

进一步的，在热浸泡阶段，短路油管可以实现机油的短路循环。

进一步的，第二油水热交换器包括供循环外来水进出的支路，第二油水热交换器串设于出油管上，作为机油恒温使用时，只使用流量可调节的外来水作为冷却介质，控制精度高，可以实现发动机机油的温度控制。在恒温阶段，本实用新型可以进行机油恒温循环工作过程。

进一步的，通过控制排水管的上的排水开关阀，可以在机油恒温装置切换到深度冷热冲击装置使用之前，排出第二油水热交换器里的外来水（自来水），防止了外来水结冰对热交换器造成的损坏。

附图说明

图1是本实用新型实施例1的结构示意图。

具体实施方式

本实用新型深度冷热冲击及恒温试验装置的实施例1，如图1所示，深度冷热冲击及恒温试验装置，包括冷却液热循环系统、冷却液冷循环系统和机油冷却循环系统。

冷却液冷循环系统包括制冷机组11、冷水箱12、供低温冷却液从冷水箱11流入发动机9的低温冷却液供水管13、供低温冷却液从发送机9流回冷水箱11的低温冷却液回水管14，低温冷却液供水管13上沿冷却液流动方向依次设有冷水泵15、第一开关阀16、第二开关阀17，低温冷却液回水管14上沿冷却液流动方向依次设有第三开关阀18、第四开关阀19、第五开关阀110，低温冷却液供水管13和低温冷却液回水管14之间桥接有第一短路管111，第一短路管111的进口与第二开关阀17的进口相连，第一短路管111的出口与第三开关阀18的出口相连，第一短路管111上设有第六开关阀112。

冷却液热循环系统包括热水箱21、供循环高温冷却液从热水箱流入发动机的高温冷却液供水管22、供循环高温冷却液从发送机流回热水箱的高温冷却液回水管23、水水热交换器24，高温冷却液供水管22上在冷却液流动方向上依次设有热水泵25、第七开关阀26、冷却液三通阀27、第八开关阀28，高温冷却液回水管23上在冷却液流动方向上依次设有第九开关阀29、第十开关阀210。水水热交换器24上设有两个支路，水水热交换器的一个支路包括一对供循环外来水进出的第一进水管211和第一出水管212，水水热交换器的另一个支路包括供循环高温冷却液进出的第二进水管213和第二出水管214，第二进水管213和第二出水管214都与高温冷却液供水管22相连，其中第二进水管213的进口与第七开关阀26的出口相连，第二进水管213上设有第十一开关阀215，冷却液三通阀27设于第二出水管和高温冷却液供水管的连接处。高温冷却液供水管22和高温冷却液回水管23之间桥接有第二短路管216，第二短路管216的进口位于第七开关阀26的出口和第二进水管213的进口之间的高温冷却液供水管22上，第二短路管216的出口与第十开关阀210的进口相连，第二短路管216上设有第十二开关阀217。

所述低温冷却液供水管13的出口和高温冷却液供水管22的出口交汇于总供水管31的进口，总供水管31的出口与发动机9的进水口相连，所述低温冷却液回水管14的进口和高温冷却液回水管23的进口交汇于总回水管32的出口，所述总回水管32的进口与发动机9的出水口相连，所述总供水管31和总回水管32之间桥接有短路冷却液管33，短路冷却液管33上设有第一短路开关阀34、第二短路开关阀35，所述总供水管31的出口端和总回水管32的进口端分别设有控制冷却液进、出发动机的供水开关阀36和回水开关阀37。总回水管32上在回水开关阀37的下游沿冷却液流动方向依次设有第二温度传感器38、第二压力传感器39、流量传感器310、比例阀311，总供水管31上在供水开关阀36的上游沿冷却液流动方向依次设有第一压力传感器312、第一温度传感器313，短路冷却液管33的进口与第一压力传感器312的进口相连，短路冷却液管33的出口与比例阀311的进口相连。

总回水管32与第二进水管213之间桥接有第一温度调节水管41，第一温度调节水管41的进口与比例阀311的出口相连，第一温度调节水管41上沿冷却液流动方向依次设有第一调温阀42、调温水泵43、第二调温阀44。第一温度调节水管41和高温冷却液回水管23之间桥接有第二温度调节水管45，第二温度调节水管45上设有第三调温阀46。第二调节水管45的出口与高温冷却液回水管23的出口交汇于总回水管32的进口。调温水泵43的出口分为三路，一路与第二调温阀44的进口相连，另一路通过管路与膨胀水箱47的进口相连，第三路与第二温度调节水管45的进口相连。总回水管32上设有第四温度调节阀48，第四温度调节阀48的进口与比例阀311的出口相连，第四温度调节阀48的出口与总回水管32的出口相连。

机油冷却循环系统，包括第一油水热交换器51、第二油水热交换器52。第一油水热交换器51上设有两个支路，第一个支路包括一对供循环低温冷却液进出的低温冷却液进水管53、低温冷却液出水管54，第二个支路包括一对供循环机油进出的进油管55、出油管56。低温冷却液进水管53的进口和低温冷却液出水管54的出口分别与低温冷却液回水管14上第四开关阀19的进口、出口相连，低温冷却液进水管53上设有控制低温冷却液进入第一油水热交换器的低温冷却液开关阀531。进油管55上设有第一进油开关阀551。进油管55和出油管56之间桥接有短路油管57，短路油管57上设有短路油开关阀571。第二油水热交换器52串设于出油管56上。第二油水热交换器52的进油口与短路油管57的出油口相连。第二油水热交换器52上设有一个支路，该支路包括一对供循环外来水进出的第三进水管58和第三出水管59，第三进水管58和第三出水管59上分别设有一个用于控制外来水进出第二油水热交换器52的第一外来水开关阀581和第二外来水开关阀591。第三进水管58与第一进水管211的进口交汇于一点，第三出水管59和第一出水管212的出口交汇于一点。第二油水热交换器52的进水口和第一外来水开关阀581的出水口的之间设有用于排出第二油水热交换器52里的外来水的排水管510的进水口，所述排水管510的上设有排水开关阀511。

本实用新型实施例1的使用过程包括三个阶段：冷浸泡阶段、热浸泡阶段和恒温阶段。本实用新型具有以下工作前提：冷、热水箱内均有液位传感器对其液位进行自动控制，缺液有报警提示；冷冻机组11有设定温度的自动控制功能，并通过冷却循环泵与冷水箱15进行自动冷交换循环；热水箱21内设有加热器及温度传感器，并有自动控制功能。

1.  冷浸泡阶段

主要实现发动机冷却液-35℃下的冷浸泡及机油的冷跟随功能，具有如下要求：冷却液三通阀27处在初始直通状态，比例阀311处满开度状态，第一短路开关阀34、第二短路开关阀35处常闭状态；冷水泵15通过流量传感器310进行流量的变频控制。

冷却液热循环工作过程：热水箱21的高温冷却液通过热水泵25和第十二开关阀217进行自循环；此时，第十二开关阀217处打开状态，第八开关阀28和第九开关阀29处于关闭状态，第十一开关阀215、第一调温阀42、第二调温阀44、第三调温阀46、第一短路开关阀34均处于关闭状态。

冷却液冷循环工作过程：冷水箱12的低温冷却液通过冷水泵15和第二开关阀17、第三开关阀18与发动机进行循环；此时，第六开关阀112处于关闭状态，第二开关阀17和第三开关阀18处于打开状态，实现低温冷却液的冷循环。

机油冷循环工作过程：机油通过第二油水热交换器52、第一油水热交换器51、第一进油开关阀551实现机油的循环，低温冷却液通过低温冷却液开关阀531给第一油水热交换器51提供冷介质，实现机油的冷跟随。此时，第二外来水开关阀591处关闭状态；低温冷却液开关阀531处全开状态，短路油开关阀571、排水开关阀511、第一外来水开关阀581均关闭，第一进油开关阀551打开，第四开关阀19有一定开度。

2.  热浸泡阶段

主要实现发动机冷却液140℃下的热浸泡功能，具有如下要求：冷却液三通阀27处在初始直通状态，比例阀311处满开度状态，第一短路开关阀34和第二短路开关阀35处关闭状态；热水泵25通过流量传感器310进行流量的变频控制。

冷却液热循环的工作过程：热水箱21的高温冷却液通过热水泵25和第八开关阀28、第九开关阀29与发动机循环；第十二开关阀217处于关闭状态，第八开关阀28和第九开关阀29处于打开状态，手动阀第十一开关阀215、第一调温阀42、第二调温阀44、第三调温阀46、第一短路开关阀34均处于关闭状态，实现热循环；热水温度过高时，精确控制冷却液三通阀27的开度，与水水热交换器24进行热量交换，保证发动机9进水温度的精度。

冷却液冷循环的工作过程：冷水箱12的低温冷却液通过冷水泵15和第六开关阀112自循环；第六开关阀112处于打开状态，第二开关阀17和第三开关阀18处于关闭状态。

机油短循环系统的工作过程：机油通过第二油水热交换器52、第一油水热交换器51、短路油开关阀571实现机油的短循环。第二外来水开关阀591、低温冷却液开关阀531、第一进油开关阀551、排水开关阀511、第一外来水开关阀581均处于关闭状态，短路油开关阀571打开，第四开关阀19有一定开度。

3.恒温阶段

作为性能试验中的发动机冷却液、机油恒温状态使用时，需打开第十一开关阀215、第一调温阀42、第二调温阀44、第三调温阀46、第一短路开关阀34、短路油开关阀571、第七开关阀26、第一外来水开关阀581， 关闭第一进油开关阀551、第一开关阀16、第五开关阀110、第十开关阀210、排水开关阀511。

热水箱21仅作为补液箱参与工作，加热器加热温度为发动机9进水温度设定值；冷冻机组11、冷水泵15不工作，使用外来水（自来水）作为冷却介质，对发动机水、机油进行热交换；热水泵25作为补液泵使用，仅在系统缺液状态下打开。

冷却液热循环的工作过程：发动机出水经比例阀311、第一调温阀42、调温水泵43、第二调温阀44后，一路经第十一开关阀215直接送到冷却液三通阀27的热水端，另一路经水水热交换器24进行冷却送到冷却液三通阀27的冷水端，经冷却液三通阀27合流以后，再通过第八开关阀28送回发动机，完成试验循环过程；程控打开第一短路开关阀34、第二短路开关阀35可模拟发动机的小循环，热水箱21和热水泵25起到补热水作用，可有效缩短发动机试验预热时间；通过第二压力传感器39和第一压力传感器312对比例阀311进行开度调节，实现发动机水压的控制；调温水泵43通过流量传感器310进行流量的变频控制。

机油恒温循环的工作过程：机油流经第一进油开关阀551、第二油水热交换器52后返回发动机，通过调节第二外来水开关阀591的开度，调节外来水流量，实现发动机机油的温度控制，低温冷却液开关阀531处于关闭状态。

综上所述，通过对各阀的状态切换，冷热浸泡阶段相比，仅需切换低温冷却液开关阀531、第六开关阀112、第二开关阀17、第三开关阀18、冷却液三通阀27、第十二开关阀217、第八开关阀28、第九开关阀29的通断状态，可方便的实现自动控制。可以实现冷浸泡、热浸泡、恒温及其它状态的循环控制，可进行手动控制，也可编程实现自动控制。

Claims (5)

1.深度冷热冲击及恒温试验装置，包括冷却液热循环系统和冷却液冷循环系统，冷却液冷循环系统包括供低温冷却液从冷水箱流入发动机的低温冷却液供水管和供低温冷却液从发送机流回冷水箱的低温冷却液回水管，所述冷却液热循环系统包括供循环高温冷却液从热水箱流入发动机的高温冷却液供水管和供循环高温冷却液从发送机流回热水箱的高温冷却液回水管，所述低温冷却液供水管的出口和高温冷却液供水管的出口交汇于总供水管的进口，总供水管的出口与发动机的进水口相连，所述低温冷却液回水管的进口和高温冷却液回水管的进口交汇于总回水管的出口，所述总回水管的进口与发动机的出水口相连，其特征在于：所述总供水管和总回水管之间桥接有短路冷却液管，短路冷却液管上设有短路开关阀，所述总供水管的出口端和总回水管的进口端分别设有控制冷却液进、出发动机的供水开关阀和回水开关阀。

2.根据权利要求1所述的深度冷热冲击及恒温试验装置，其特征在于：还包括机油冷却循环系统，机油冷却循环系统包括第一油水热交换器上设有两个支路，第一油水热交换器的第一个支路包括一对供循环低温冷却液进出的低温冷却液进水管、低温冷却液出水管，第一油水热交换器的第二个支路包括一对供循环机油进出的进油管、出油管，低温冷却液进水管的进口和低温冷却液出水管的出口均与低温冷却液回水管相连，低温冷却液进水管上设有控制低温冷却液进入第一油水热交换器的低温冷却液开关阀，进油管上设有第一进油开关阀。

3.根据权利要求2所述的深度冷热冲击及恒温试验装置，其特征在于：进油管和出油管之间桥接有短路油管，短路油管上设有短路油开关阀。

4.根据权利要求3所述的深度冷热冲击及恒温试验装置，其特征在于：出油管上串设有第二油水热交换器，所述第二油水热交换器的进油口与短路油管的出油口相连，第二油水热交换器上设有一个支路，第二油水热交换器的支路包括一对供循环外来水进出的第三进水管和第三出水管，第三进水管和第三出水管上分别设有一个用于控制外来水进出第二油水热交换器的第一外来水开关阀和第二外来水开关阀。

5.根据权利要求4所述的深度冷热冲击及恒温试验装置，其特征在于：还包括用于排出第二油水热交换器里的外来水的排水管，所述排水管的进口端设于第一外来水开关阀的出水口的下游的第三出水管上，所述排水管的上设有排水开关阀。

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