CN207380574U - 双闭环独立控制的喷雾中冷恒温装置 - Google Patents

Abstract

一种双闭环独立控制的喷雾中冷恒温装置，储水箱与水泵连接，水泵分别与换热器和三通比例合流阀管路连接，换热器分别与冷冻水进水管和冷冻水出水管连接，三通比例合流阀通过电磁阀与对应的喷头管路连接，三通比例合流阀与储水箱管路连接，喷淋水温度传感器设置于三通比例合流阀和电磁阀间的管路上，喷淋水温度传感器和三通比例合流阀均与喷淋水温度控制器电连接，喷淋水温度传感器、三通比例合流阀和喷淋水温度控制器构成喷淋水温度闭环控制系统；与整车中冷器连接的增压空气出口管路上设有中冷后温度传感器，中冷后温度传感器和电磁阀均与中冷后温度控制器电连接，中冷后温度传感器、电磁阀和中冷后温度控制器构成中冷后温度闭环控制系统。

Description

双闭环独立控制的喷雾中冷恒温装置

技术领域

本实用新型属于内燃机台架试验技术领域，涉及发动机试验中的冷却装置，具体涉及在增压发动机台架试验中即时控制发动机增压后的进气温度即控制中冷后温度的装置。

背景技术

目前，在增压发动机的开发试验过程中，为了控制进入缸体的增压后的气体的温度，均需对增压后的进气进行冷却降温。目前，国内各试验室多采用以下几种方法进行中冷后温度的控制。

1、采用整车中冷器，通过多个风机的风冷来对整车中冷器进行降温，但由于风机风量和台架试验室中空间的局限性，导致高负荷试验时因风量不足，很难达到理想的冷却效果。

2、采用模拟中冷器通过一级水空换热来进行水冷降温，但该类型中冷体积大、管路布置长且管路走向不能与整车中冷器保持一致，会影响性能与标定试验的结果；而且，由于较多温度较低的水直接与增压空气进行热交换，导致增压空气降温迅速，低负荷时升温困难；还有，在换热器出现破损的情况下发动机有进水损坏的风险。

3、采用整车中冷器，直接利用外围冷却水，通过成排布置的多根带孔管路简单的喷淋整车中冷器来强制降温，虽有根据目标温度自动调节冷却水量的阀门，但是因外部冷却水温度不可控，且直接喷淋，每次打开温控阀开始喷淋时都会产生较大的中冷后增压空气温度波动。另外，外围冷却水直接接触整车中冷器后会产生水垢或对整车中冷器造成腐蚀，而在整车中冷器出现损坏后仍有进水损坏发动机的可能。

综上所述，现有技术存在如下应解决的问题：如何有效的对中冷后增压的空气进行精确的温度控制，并保障低负荷温升迅速，高负荷有足够的冷却量来准确控制温度，且能够避免在设备故障时发动机不会进水损坏。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术存在的问题和不足，提供一种双闭环独立控制的喷雾中冷恒温装置。

本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：

本实用新型提供一种双闭环独立控制的喷雾中冷恒温装置，其特点在于，其包括储水箱、水泵、换热器、三通比例合流阀、冷冻水进水管、冷冻水出水管、喷淋水温度传感器、喷淋水温度控制器、多个电磁阀、与电磁阀一一对应的朝向整车中冷器的喷头、中冷后温度传感器、中冷后温度控制器；

该储水箱通过出水管路与该水泵连接，该水泵分别与该换热器和该三通比例合流阀管路连接，该换热器分别与该冷冻水进水管和该冷冻水出水管连接，该三通比例合流阀通过该电磁阀与对应的喷头管路连接，该三通比例合流阀与该储水箱管路连接，该喷淋水温度传感器设置于该三通比例合流阀和该电磁阀间的管路上，该喷淋水温度传感器和该三通比例合流阀均与该喷淋水温度控制器电连接，该喷淋水温度传感器、该三通比例合流阀和该喷淋水温度控制器构成喷淋水温度闭环控制系统；

与该整车中冷器连接的增压空气出口管路上设置有该中冷后温度传感器，该中冷后温度传感器和该些电磁阀均与该中冷后温度控制器电连接，该中冷后温度传感器、该些电磁阀和该中冷后温度控制器构成中冷后温度闭环控制系统。

较佳地，该储水箱的出水管路上依次安装有第一过滤器、第一手动球阀、止回阀和排污阀。

较佳地，该冷冻水进水管和该换热器间依次连接有第二手动球阀和第二过滤器，该冷冻水出水管和该换热器间依次连接有第三手动球阀和手动流量调节阀。

较佳地，该三通比例合流阀和该储水箱间依次连接有第四手动球阀和背压阀，且该背压阀的泄流口由导管引至该储水箱，该三通比例合流阀和该第四手动球阀间的管路上设置有放气阀、安全阀和流量开关，该第四手动球阀和该背压阀间的管路上设置有压力传感器和压力表。

较佳地，该储水箱上安装有可视液位计、液位检测报警开关、呼吸阀和放水阀。

较佳地，该喷淋水温度控制器和该中冷后温度控制器均为可编程PID控制器。

较佳地，该些喷头均为雾化喷头，该些电磁阀均为PWM脉宽控制常闭电磁阀。

在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本实用新型各较佳实例。

本实用新型的积极进步效果在于：

本实用新型实现发动机在使用整车中冷的情况下高负荷、低负荷都能够准确控制中冷后温度；可以避免中冷器出现损坏时造成发动机进水损坏；可保持整车中冷管路布置的一致性，减小中冷管路布置对发动机性能的影响；双闭环独立控制，既可以避免不清洁的外围冷却水污染或腐蚀整车中冷器，又可以更精确的控制中冷后温度。

附图说明

图1为本实用新型较佳实施例的喷雾中冷恒温装置的示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实施例提供一种双闭环独立控制的喷雾中冷恒温装置，其包括储水箱1、水泵2、换热器3、三通比例合流阀4、冷冻水进水管5、冷冻水出水管6、喷淋水温度传感器7、喷淋水温度控制器、多个PWM脉宽控制常闭电磁阀8、与PWM脉宽控制常闭电磁阀8一一对应的朝向整车中冷器10的雾化喷头9、中冷后温度传感器11、中冷后温度控制器(图中未示出)。

该储水箱1通过出水管路与该水泵2连接，该水泵2分别与该换热器3和该三通比例合流阀4管路连接，该换热器3分别与该冷冻水进水管5和该冷冻水出水管6连接，该三通比例合流阀4通过该PWM脉宽控制常闭电磁阀8与对应的雾化喷头9管路连接，该三通比例合流阀4与该储水箱1管路连接，该喷淋水温度传感器设置于该三通比例合流阀和该电磁阀间的管路上，该喷淋水温度传感器7和该三通比例合流阀4均与该喷淋水温度控制器电连接，该喷淋水温度传感器7、该三通比例合流阀4和该喷淋水温度控制器构成喷淋水温度闭环控制系统。

与该整车中冷器10连接的增压空气出口管路上设置有该中冷后温度传感器11，该中冷后温度传感器11和该些PWM脉宽控制常闭电磁阀8均与该中冷后温度控制器电连接，该中冷后温度传感器11、该些PWM脉宽控制常闭电磁阀8和该中冷后温度控制器构成中冷后温度闭环控制系统。

其中，该储水箱的出水管路上依次安装有第一过滤器12、第一手动球阀13、止回阀14和排污阀15。

该冷冻水进水管5和该换热器3间依次连接有第二手动球阀21和第二过滤器22，该冷冻水出水管6和该换热器3间依次连接有第三手动球阀23和手动流量调节阀24。

该三通比例合流阀4和该储水箱1间依次连接有第四手动球阀16和背压阀17，且该背压阀17的泄流口由导管引至该储水箱1，该三通比例合流阀4和该第四手动球阀16间的管路上设置有放气阀18、安全阀19和流量开关FS，该第四手动球阀16和该背压阀17间的管路上设置有压力传感器P和压力表20。

本实用新型的双闭环独立控制的喷雾中冷恒温装置，包括两个部分：第一个部分为储水箱及喷淋水温度闭环控制系统，储水箱1中的水与外围冷冻水经过一个换热器3进行隔离和热交换，喷淋水温度闭环控制系统可以根据喷淋至整车中冷器10上的水所需的目标温度来自动调节储水箱1循环管路上的三通比例合流阀4的开度，调整经过换热器3和旁通回路的水的比例，最终实现目标温度的控制。第二个部分为中冷后温度闭环控制系统，通过水泵2将储水箱1中的水加压后经过换热器3冷却或旁通，用一个背压阀17将水压调整到所需压力，然后经由一个中冷后温度控制器控制的PWM脉宽控制常闭电磁阀8及后端安装的雾化喷头9，雾化喷头9将管路中的水雾化并呈圆锥形分散喷出，喷出的水雾围绕在整车中冷器10的周围，水雾中的小液滴在接触到高温的整车中冷器10表面后迅速吸收热量气化，进而实现整车中冷器10中气体温度的降低。

换热器3安装在外围冷冻水进、回水管路和中间冷却介质进、回水管路上，用做外围冷冻水对中间冷却介质的热交换。喷淋水温度控制器根据安装在喷淋水管路出口侧的喷淋水温度传感器7所测得的温度与喷淋水目标温度进行对比，采用PID闭环控制三通比例合流阀4中流经换热器3和旁通的阀门开度来闭环控制喷淋水的温度。储水箱1的出水管路上分别安装了第一过滤器12、第一手动球阀13、防止液体回流的止回阀14、排水用的排污阀、为喷淋系统提供液体压力和循环动力的水泵2。换热器3的出水管路上依次安装了用于调解喷淋水温的三通比例合流阀4、用于管路放气的放气阀18(最高点)、防止系统压力过高的安全阀19、监控喷淋循环系统流动的流量开关FS、检测喷淋水温度的喷淋水温度传感器7、控制进入雾化喷头压力的背压阀17、监测进入雾化喷头压力的压力传感器P、显示进入雾化喷头喷淋水压力的压力表20、控制储水箱1回水管路开关的第四手动球阀16、控制各路雾化喷头管路通断的PWM脉宽控制常闭电磁阀8(即NCV1、NCV 2、NCV 3、NCV 4、NCV 5、NCV 6)和对冷却介质进行雾化的雾化喷头9(即N1、SN2、SN3、SN4、SN5、SN6)。

该储水箱1上安装有可视液位计LI、液位检测报警开关LS、呼吸阀25和放水阀26。其中，液位检测报警开关LS接入台架的有源声光报警装置用于储水箱液位报警；呼吸阀25用于平衡储水箱1内外的压差，并可以过滤冷凝水蒸气，使其冷凝后流入储水箱1中。中冷后温度传感器用于检测整车中冷器10后端的增压气体经过冷却后的温度。所用的两个温度控制器(即喷淋水温度控制器和中冷后温度控制器)可选择成熟品牌的具有不大于0.1％分度的可编程PID控制器。

本实用新型的双闭环独立控制的喷雾中冷恒温装置的工作过程如下：

1、安装连接好整车中冷器及其进、出气管路；

2、打开冷冻水进、出水手动球阀，打开储水箱出、回水手动球阀；

3、储水箱中加入适量的工业软水，打开系统电源，开启水泵，储水箱中的水会逐步流入管路、换热器和喷淋系统；

4、调节喷淋水的背压阀至所需的喷淋水压力；

5、在喷淋水温度控制器上设置所需的喷淋水温度(需低于中冷后温度)，在中冷后温度控制器上设置中冷后增压空气所需的温度。此时，喷淋水温度控制器会根据所需的喷淋水温度和喷淋水温度传感器测得的实际温度进行比较，闭环控制三通比例合流阀换热器侧和旁通侧的开度，保障喷淋水的温度。用手动流量调节阀调节外围冷冻水进入换热器的水流量，可辅助更精确的控制喷淋水的温度。同时，中冷后温度控制器会根据所需的中冷后温度通过控制几个PWM脉宽控制常闭电磁阀的打开时长来控制通过相应雾化喷头的喷水量，即可实现整车中冷器中冷后温度的精确控制，在发动机低负荷时也可以选择其中的几个PWM脉宽控制常闭电磁阀工作，以达到低负荷时中冷后温度的精确控制。

该装置不仅可以尽量保证整车中冷器的管路布置及走向，保障被试发动机测试和标定数据的可靠可信。通过以上操作还可以实现发动机在高负荷、低负荷等不同工况下中冷后温度的精确控制。同时，独立循环的工业软水雾化后既不会对整车中冷器造成腐蚀损伤或引起结垢，也不会在整车中冷器出现破损后进入中冷器内部造成被试发动机的损坏。从而实现了以下四个技术效果：

1、依靠独立的喷淋水温度控制器闭环控制系统自动控制喷淋至整车中冷器上的水温和中冷后温度控制器闭环PWM脉宽控制各电磁阀打开的时长，能够保证发动机在高负荷、低负荷的试验工况下，发动机中冷后温度均能够控制在±1℃之内；

2、利用雾化喷头喷出的水雾在整车中冷器表面气化后吸热的原理，可保证没有大量液体直接接触整车中冷器，在整车中冷器出现损坏时就不会造成发动机进水而损坏的问题；

3、采用两级独立循环，储水箱中的水为洁净的工业软水，外围不洁净的冷冻水不会与整车中冷器接触，使整车中冷器长时间试验后也不会结垢或被腐蚀，而且高压雾化喷头不易堵塞；

4、可以使用整车中冷器进行发动机开发试验，尽量保证整车中冷器的管路布置及走向，保障测试和标定数据的可信。

该项实用新型的实施可以提高各工况下整车中冷后温度的控制精度，有效保障试验室中增压发动机的试验数据，有效防止整车中冷器的损坏及避免整车中冷器损坏后引起发动机的损坏，提高试验室的运行效率，进而为试验室带来直接的经济效益。

虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本实用新型的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种双闭环独立控制的喷雾中冷恒温装置，其特征在于，其包括储水箱、水泵、换热器、三通比例合流阀、冷冻水进水管、冷冻水出水管、喷淋水温度传感器、喷淋水温度控制器、多个电磁阀、与电磁阀一一对应的朝向整车中冷器的喷头、中冷后温度传感器、中冷后温度控制器；

该储水箱通过出水管路与该水泵连接，该水泵分别与该换热器和该三通比例合流阀管路连接，该换热器分别与该冷冻水进水管和该冷冻水出水管连接，该三通比例合流阀通过该电磁阀与对应的喷头管路连接，该三通比例合流阀与该储水箱管路连接，该喷淋水温度传感器设置于该三通比例合流阀和该电磁阀间的管路上，该喷淋水温度传感器和该三通比例合流阀均与该喷淋水温度控制器电连接，该喷淋水温度传感器、该三通比例合流阀和该喷淋水温度控制器构成喷淋水温度闭环控制系统；

与该整车中冷器连接的增压空气出口管路上设置有该中冷后温度传感器，该中冷后温度传感器和该些电磁阀均与该中冷后温度控制器电连接，该中冷后温度传感器、该些电磁阀和该中冷后温度控制器构成中冷后温度闭环控制系统。

2.如权利要求1所述的双闭环独立控制的喷雾中冷恒温装置，其特征在于，该储水箱的出水管路上依次安装有第一过滤器、第一手动球阀、止回阀和排污阀。

3.如权利要求1所述的双闭环独立控制的喷雾中冷恒温装置，其特征在于，该冷冻水进水管和该换热器间依次连接有第二手动球阀和第二过滤器，该冷冻水出水管和该换热器间依次连接有第三手动球阀和手动流量调节阀。

4.如权利要求1所述的双闭环独立控制的喷雾中冷恒温装置，其特征在于，该三通比例合流阀和该储水箱间依次连接有第四手动球阀和背压阀，且该背压阀的泄流口由导管引至该储水箱，该三通比例合流阀和该第四手动球阀间的管路上设置有放气阀、安全阀和流量开关，该第四手动球阀和该背压阀间的管路上设置有压力传感器和压力表。

5.如权利要求1所述的双闭环独立控制的喷雾中冷恒温装置，其特征在于，该储水箱上安装有可视液位计、液位检测报警开关、呼吸阀和放水阀。

6.如权利要求1所述的双闭环独立控制的喷雾中冷恒温装置，其特征在于，该喷淋水温度控制器和该中冷后温度控制器均为可编程PID控制器。

7.如权利要求1所述的双闭环独立控制的喷雾中冷恒温装置，其特征在于，该些喷头均为雾化喷头，该些电磁阀均为PWM脉宽控制常闭电磁阀。