CN205157202U - 一种发动机试验中冷器模拟温控装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种发动机试验中冷器模拟温控装置，包括冷却水控制单元和热交换单元，冷却水控制单元上设有外部冷却水入口和外部冷却水出口，冷却水控制单元上设有控制单元冷却水出口和控制单元冷却水入口，该控制单元冷却水出口和控制单元冷却水入口通过管道连接到热交换单元的水-空热交换器，水热交换器与中冷器通过中冷器空气进口和中冷器空气出口连通。本实用新型的发动机试验中冷器模拟温控装置采用可分离设计，便于安装使用，能够根据发动机的位置和试验台架的具体情况对冷却水控制单元和热交换单元进行灵活调整。

Description

一种发动机试验中冷器模拟温控装置

技术领域

本实用新型属于发动机内燃机测试技术领域，涉及一种汽车发动机试验中冷器模拟温控装置。

背景技术

涡轮增压技术的发展，是柴油发动机技术的一次重大飞跃，而中间冷却技术的开发应用，又大大推动了涡轮增压发动机技术的发展。目前世界上越来越多的柴油发动机是带增压中冷,而汽油发动机带增压中冷器也很常见；增压中冷技术可使柴油机在排量不变下达到增加输出功率的目的。

根据带增压中冷发动机的工作原理，这类增压发动机在整车上装备有空—空中冷器，在进行发动机台架试验时，由于无法准确模拟中冷器的所承受的风扇迎面风，因此，需要配备水冷式中冷器模拟温控装置，将它连接在涡轮增压器出气口与发动机的进气口之间，利用冷却水作为冷却媒介，实现对增压后的空气温度进行精确控制，使进入发动机的空气温度达到设计需要的温度值。

现有的中冷器模拟温控装置，主要存在如下两方面的不足，一方面是使用不便，受到发动机安装位置和测试试验用台架位置的严格限制，对适用环境有严格限制，适用面较窄；另一方面是温度控制不稳定、精度差，中冷器后发动机进气温度的调节时间过长，特别是有些工作条件下，循环水流量的不足，不能产生紊流效果，中冷器后温度过高49℃±5℃以上，造成试验中断无法正常进行，无法满足排放试验的技术要求。

发明内容

针对现有技术的不足，本实用新型公开了一种发动机试验中冷器模拟温控装置，通过结构改进改善了其使用上的灵活性，扩大了其适用范围；在本实用新型的进一步改进中，改善了其在使用过程中的温度控制的稳定性和精度。

具体地说，本实用新型是通过如下技术方案实现的：

一种发动机试验中冷器模拟温控装置，包括冷却水控制单元和热交换单元，冷却水控制单元上设有外部冷却水入口和外部冷却水出口，冷却水控制单元上设有控制单元冷却水出口和控制单元冷却水入口，该控制单元冷却水出口和控制单元冷却水入口通过管道连接到热交换单元的水-空热交换器，水热交换器与中冷器通过中冷器空气进口和中冷器空气出口连通。

上述结构的使用过程为冷却水控制单元引入外部的冷却水并经过与热交换单元连接的管道将冷却水输入热交换单元中的水-空热交换器，水-空热交换器引入中冷器的空气与冷却水就行热交换并将冷却后的空气送回中冷器，将热交换后的冷却水传输回冷却水控制单元，由冷却水控制单元将热交换后的冷却水排出。

通过上述结构，引入了在系统内循环流动的冷却水对通过中冷器的空气进行循环冷却降温控制。由于两个单元部件是通过管道连接的，因此各部分都是可移动的，便于根据需要安装在距离靠近发动机的位置上，给试验使用带来了极大方便。

为了便于在系统出现问题时及时检修，在冷却水控制单元的外部冷却水入口到控制单元冷却水出口的进水管路上设有球阀，在控制单元冷却水入口到外部冷却水出口的出水管路上设有球阀，两条管路之间通过具有平衡阀和单向阀的连通管路连接。

通过设置球阀可在维修时关掉需要维修位置的球阀以便于判断和更换管路其他阀门。为了便于调整，可在每个出口和进口处均设置球阀。

进一步的，在出水管路上设有电动调节阀，该电动调节阀电连接安装在冷却水控制单元的PLC。

通过使用PLC可以基于数字PID调节技术来控制线性电动调节阀的开度，从而控制中冷器的循环进水流量，使得发动机进气口温度能够精确控制在所需设定的范围内。

进一步的，在进水管路上设有减压阀，在出水管路上设有循环泵，两条管路之间通过具有平衡阀和单向阀的连通管路连接。

通过使用平衡阀，当控制阀冷却水流量较小时，流速较低，水—空热交换器中冷却水工作在存流状态，冷却效率大幅度下降，为了避免系统工作在存流状态，循环泵提高冷却水的流速，使其始终工作在紊流状态；为了消除因流速过高而冷却能力过强，带有平衡阀22的旁通回路提高冷却水的温度，补偿增强的过剩冷却能力。

进一步的，在进水管路上安装有过滤器，能有效滤除水中的杂质，防治堵塞和热交换效率降低。

进一步的，在出水管路上安装有流量开关，能准确统计管路中的水流。

与上述类似的，在热交换单元的入水管路上设有安全阀，在回水管路上设有球阀，在进气管路和出气管路上设有排气阀。

进一步的，水-空热交换器连接有冷凝水出口，在冷凝口出水管路上设有球阀。

进一步的，在水-空热交换器上设有观察窗。

进一步的，为了准确评价水热交换的效果，在在热交换单元的入水管路上设有中冷前温度传感器、中冷前压力传感器，在回水管路上设有中冷后温度传感器、中冷后压力传感器。

通过上述改进，本实用新型的温控装置实现了内循环和外循环通过一板式水—空热交换器进行热能量的交换，从而实现温度控制，内循环冷却水压力由增压循环泵和减压阀来调节，使得循环水温度和系统压力能基本保持恒定，不受外界环境条件的影响；其温度和压力均可控制可设定。

附图说明

图1为本实用新型温控装置的冷却水控制单元结构示意图；

图2为本实用新型温控装置的热交换单元结构示意图；

图3为本实用新型中冷器模拟温控装置的连接结构示意图；

在所述附图中，各数字含义如下：1、中冷器空气进口；2、中冷器空气出口；3、外冷却水入口；4、外冷却水出口；5、控制单元冷却水入口；6、控制单元冷却水出口；7、热单元冷却水出口；8、热单元冷却水入口；9、冷凝水放水口；10、设备电源接口；11、排气阀；12、安全阀；13、球阀；14、中冷器前压；15、中冷器后压；16、中冷器前温；17、中冷器后温；18、水—空热交换器；19、观察窗；20、过滤器；21、减压阀；22、平衡阀；23、单向阀；24、循环水泵；25、流量开关；26、电动调节阀；27、球阀；28、PLC。

具体实施方式

下面参照结合附图及实施例对本实用新型进行详细的说明，如下所提供的结构、部件数量仅为本实用新型的一种较优实现，本领域技术人员可根据需要对每个部件的规格、数目进行合理调整，这种变化依旧属于本实用新型的保护范围。

本实用新型的发动机试验中冷器模拟温控装置，由热交换单元和控制单元两部分组成，热交换单元由水—空热交换器18、排气阀11、平衡安全阀12、球阀13、中冷器前压力传感器14、中冷器后压力传感器15、中冷器前温度传感器16、中冷器后温度传感器17、观察窗19组成。其中，平衡安全阀12设置在在热交换单元的入水管路上，球阀13安装在回水管路上，排气阀11安装在中冷器到水—空热交换器18的进气管路和出气管路上。

在水-空热交换器的冷凝口出水管路上也安装球阀13，并安装有观察窗19。

在热交换单元的入水管路上设有中冷前温度传感器、中冷前压力传感器，在回水管路上设有中冷后温度传感器、中冷后压力传感器。

其中，冷却水控制单元包括过滤器20、减压阀21、平衡阀22、单向阀23、循环水泵24、流量开关25、电动调节阀26、球阀27、PLC控制器28，各部件的安装位置可参考说明书发明内容所述。

冷却水控制单元主要控制元件功能及作用如下：

减压阀21其作用是保证进入控制单元的冷却水压力恒定，通过调节出口压力的大小，可以调节进入中冷器的最大流量。当冷却能力过强时，可调低减压阀21出口的压力，常规的情况下，减压阀21压力调节为2bar之间。

过滤器20作用是水系统中过滤杂质，防止阀门因杂物造成堵塞。

球阀(手动)27是控制单元检修时使用的截止球阀，正常工作时，4个球阀27全部打开，维修时关掉一些球阀以便于判断和更换管路其他阀门。

平衡阀22的作用是当控制阀冷却水流量较小时，流速较低，水—空热交换器18中冷却水工作在存流状态，冷却效率大幅度下降，为了避免系统工作在存流状态，加装一台循环水泵24，以提高冷却水的流速，使其始终工作在紊流状态；但为了消除因流速过高而冷却能力过强，设置带有平衡阀22的旁通回路，用提高冷却水的温度，补偿增强的过剩冷却能力。出厂设置在平衡阀22的中间位置上(开度可调，根据控制要求可以调节)。

循环泵24的作用是由循环泵24把水—空热交换器18和旁通回路建立循环水路，用以提高水流速度，以提高工作效率。单向阀23安装在平衡阀22的前端旁通回路中，保证外部进来的冷却水都经过水—空热交换器18，不能返回，以提高循环流量和工作效率。

电动调节阀26是一种三通比例调节阀，安装在温度控制单元的出水口4位置上，水流从中冷器空气进口1到单一流向，B口不用。

中冷器前后压力调节阀减压阀21的作用在中冷器空气出口3安装压力调节减压阀21，用于调节中冷器前后压力差，此阀为不锈钢蝶阀，带有位置指示，可监测阀门开度的大小值。

流量开关25的作用是当系统充满水时，启动水泵工作，以防止无水时循环水泵24工作而出现故障，主要是起系统保护作用。

PLC控制器28控制相关部件执行器功能。

热交换器单元的温度传感器有T1中冷器前温度传感器16，T2中冷器后温度传感器17，压力传感器为P1中冷器前压力传感器14，P2中冷器后压力传感器15，传感器信号通过电缆直接接到发动机台架系统进行测量，通过插头连接以便于移动快速更换。

热交换器单元与控制单元通过管路连接，其中5端和7端相连接；即控制单元冷却水入口5和热交换器单元的热单元冷却水出口7用不锈钢波纹软管相连接，以保证密封和弹性柔性连接可靠；8端和6端相连接；即控制单元冷却水出口6和热交换器单元的热单元冷却水入口8用不锈钢波纹软管相连接，以保证密封和弹性柔性连接可靠。

排气阀11是电磁阀，中冷器开机时，开启排气阀11，自动排除管路中的空气，以便于充水和打开循环泵24,安全阀12，保护系统安全压力，防止过压造成冲坏水—空热交换器18泄漏损坏。

从中冷器到发动机的气管连接可以选配不锈钢金属波纹软管相连接，所述的热交换器单元首先与中冷器空气进口1接入进气口，使用耐温硅橡胶软管及卡箍紧固，中冷器空气出口2接入出气口，使用耐温硅橡胶软管用卡箍紧固。水—空热交换器18是外置式安放在移动平台底座上部，其进出管口直接靠近发动机近旁，下部装有执行部件和管路阀门等。手动球阀13用来连接中冷器空气出口2，当系统管路安装连接好了以后，打开此手动球阀13，防止系统中留水会溢出。

中冷器空气出口2，位于风管的部位低端安装一个管路和另一放水球阀13，在管路中用有机玻璃做一个观察窗19观察是否产生冷凝水(中冷器水—空热交换器18有可能产生冷凝水)，便于做排放试验时，观察冷凝水情况，可以及时采取措施，打开此放水球阀13可以放掉风管中的积水，使积水从冷凝水放水口9排除，以避免冷凝水回流引发发动机试验中断。

Claims (9)

1.一种发动机试验中冷器模拟温控装置，其特征在于包括冷却水控制单元和热交换单元，冷却水控制单元上设有外部冷却水入口和外部冷却水出口，冷却水控制单元上设有控制单元冷却水出口和控制单元冷却水入口，该控制单元冷却水出口和控制单元冷却水入口通过管道连接到热交换单元的水-空热交换器，水热交换器与中冷器通过中冷器空气进口和中冷器空气出口连通；所述冷却水控制单元引入外部的冷却水并经过与热交换单元连接的管道将冷却水输入热交换单元中的水-空热交换器，水-空热交换器引入中冷器的空气与冷却水就行热交换并将冷却后的空气送回中冷器，将热交换后的冷却水传输回冷却水控制单元，由冷却水控制单元将热交换后的冷却水排出。

2.根据权利要求1所述的发动机试验中冷器模拟温控装置，其特征在于在冷却水控制单元的外部冷却水入口到控制单元冷却水出口的进水管路上设有球阀，在控制单元冷却水入口到外部冷却水出口的出水管路上设有球阀。

3.根据权利要求2所述的发动机试验中冷器模拟温控装置，其特征在于在出水管路上设有电动调节阀，该电动调节阀电连接安装在冷却水控制单元的PLC。

4.根据权利要求2所述的发动机试验中冷器模拟温控装置，其特征在于在进水管路上设有减压阀，在出水管路上设有循环泵，两条管路之间通过具有平衡阀和单向阀的连通管路连接。

5.根据权利要求2所述的发动机试验中冷器模拟温控装置，其特征在于在进水管路上安装有过滤器。

6.根据权利要求2所述的发动机试验中冷器模拟温控装置，其特征在于在出水管路上安装有流量开关。

7.根据权利要求1所述的发动机试验中冷器模拟温控装置，其特征在于在热交换单元的入水管路上设有安全阀，在回水管路上设有球阀，在进气管路和出气管路上设有排气阀。

8.根据权利要求7所述的发动机试验中冷器模拟温控装置，其特征在于水-空热交换器连接有冷凝水出口，在冷凝口出水管路上设有球阀。

9.根据权利要求7所述的发动机试验中冷器模拟温控装置，其特征在于在水-空热交换器上设有观察窗。