CN207440640U - 汽车发动机试验台用高精度模拟中冷恒温装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种汽车发动机试验台用高精度模拟中冷恒温装置，其包括可与发动机的增压器出口、进气口相连通且形成空气循环通道的水/空换热器，所述水/空换热器的介质水出口依次经由储液罐、三通比例调节阀、循环水泵、流量调节阀后连通至该水/空换热器的介质水进口，所述水/空换热器的介质水出口还通过管道经水/水板式热交换器连通至所述三通比例调节阀的另一进口，所述水/水板式热交换器的换热介质进口连通冷却水压力给水口、换热介质出口连通冷却水回水口，其中，所述储液罐上具有电加热器。该实用新型温度波动小，且升温速度更快，整体提升了试验准确性和重复性，节约了试验过程中的能源消耗。

Description

汽车发动机试验台用高精度模拟中冷恒温装置

技术领域

本实用新型涉及一种汽车发动机试验台用高精度模拟中冷恒温装置。

背景技术

汽车发动机涡轮增压后的高温气体一般要经过冷却后送至发动机进气口，在汽车整车上一般采用空/空中冷器进行冷却，而发动机台架试验中一般借用船舶发动机用水/空中冷器进行冷却。

汽车发动机试验台模拟中冷恒温装置是在发动机台架试验时，用于废气涡轮增压后的高温气体进行冷却和温度控制设备。行内中冷恒温控制装置控制比如，方案一、通过控制单元控制温度传感器采集发动机进气口的温度，并与设定值比对，再由控制单元控制冷却水给回水流量，使得水/空换热器中进行冷却水-增压后空气进行换热，从而实现中冷温度的恒温控制；另外也可以如方案二、通过闭式循环系统，由循环水泵将储液罐中的水加压送至水/空换热器进行换热，由控制单元采集发动机进气口传感器的温度，并与设定值进行比对，再由控制单元控制比例调节阀开度，使得外界冷却水进入循环系统中，替换整个系统的部分热水，通过液位开关保护循环水泵，通过流量调节阀调节供给水/空换热器的流量，通过稳压减压阀调节外界冷却水的压力。该两种方式均是采用置换冷却水的方法来进行热交换降温。

其中，方案一中供给水/空换热器的介质等于冷却水压力给水口处温度，当水温与中冷目标温度相差较大时，会导致降温过多或温度波动大。

而方案二虽对温度控制的稳定性有一定改善，但由于比例调节阀受PID调节原理影响略有延迟，加之一般比例调节阀初始开度与流量线性上的差异，另系统管路有一定长度，加剧了系统的延迟性；当比例调节阀受控由0％开度逐渐增大阀门开度时，系统逐渐补充冷水进入系统，置换出系统中的热水。当控制单元检测到中冷温度接近目标值时，比例调节阀逐渐关闭至0％，而此时整个系统中已被大量的冷却水置换，故导致冷却过度、温度波动、升温时间长。

以上两种方案尤其在冬季或使用冷冻水时，受外界水温影响，控制更差。

终上所述，行内中冷恒温控制装置在台架试验实际操作过程中，中冷温度控制装置控制存在以下控制不足和缺陷：

1、中冷恒温控制装置控制波动较大，不易稳定，例如控制目标为35℃，在发动机稳态下中冷温度会在30℃-35℃来回、缓慢波动，受发动机转速、负荷、外界冷却水的影响，温度波动范围不尽一样，但大致都在4℃-6℃下波动；

2、在提高中冷温度设定值即控制目标时，升温过程缓慢，在需要升温时，温度上升较为缓慢；

3、在降低中冷温度设定值即控制目标时，降温过度，一般也会低于控制目标4℃-6℃。

以上不足和缺陷会造成以下影响：

a.温度的不稳定和升温缓慢，影响试验效率，增加无价值的试验等待时间；

b.升温和温度波动过程，增加了燃油的额外消耗。

发明内容

针对上述现有技术中的不足之处，本实用新型旨在提供一种汽车发动机试验台模拟中冷恒温装置，中冷温度控制稳定性好，目标值与实际值非常接近，经试验证明，能够实现稳态工况下，中冷温度±0.5℃的控制精度，温度波动小，且升温速度更快，整体提升了试验准确性和重复性，节约了试验过程中的能源消耗。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案：一种汽车发动机试验台用高精度模拟中冷恒温装置，其包括可与发动机的增压器出口、进气口相连通且形成空气循环通道的水/空换热器，所述水/空换热器的介质水出口依次经由储液罐、三通比例调节阀、循环水泵、流量调节阀后连通至该水/空换热器的介质水进口，所述水/空换热器的介质水出口还通过管道经水/水板式热交换器连通至所述三通比例调节阀的另一进口，所述水/水板式热交换器的换热介质进口连通冷却水压力给水口、换热介质出口连通冷却水回水口，其中，所述储液罐上具有电加热器。

进一步的，所述发动机的进气口位置设有中冷温度检测传感器；所述储液罐的进口位置设有温度传感器；控制装置还包括有控制单元，该控制单元分别与所述电加热器、三通比例调节阀、中冷温度检测传感器电性连接，其中，该中冷温度检测传感器的输出端连接所述控制单元的一输入端，该控制单元的两输出端分别连接所述电加热器、三通比例调节阀的控制输入端。

进一步的，所述储液罐上还设置有液位开关，该液位开关的输出端连接所述控制单元的另一输入端，其中，所述储液罐上还连通有补液压力给水口，该补液压力给水口与所述储液罐之间的管路上具有电磁阀。

进一步的，所述发动机的进气口与所述水/空换热器之间具有中冷压降调节蝶阀，其中，所述中冷温度检测传感器处于该中冷压降调节蝶阀与所述发动机的进气口之间。

进一步的，所述水/水板式热交换器的换热介质进口与所述冷却水压力给水口之间具有稳压减压阀。

进一步的，所述水/空换热器上设置有自动排气阀。

本实用新型的有益效果：中冷温度控制稳定性好，目标值与实际值非常接近，经试验证明，能够实现稳态工况下，中冷温度±0.5℃的控制精度，温度波动小，且升温速度更快，整体提升了试验准确性和重复性，节约了试验过程中的能源消耗。

附图说明

图1是本实用新型的控制原理图。

具体实施方式

下面结合具体实施例及附图来进一步详细说明本实用新型。

一种如图1所述汽车发动机试验台用高精度模拟中冷恒温装置，其包括可与发动机的增压器出口、进气口相连通且形成空气循环通道的水/空换热器8，该水/空换热器8的介质水出口依次经由储液罐1、三通比例调节阀4、循环水泵5、流量调节阀6后连通至该水/空换热器8的介质水进口，水/空换热器8的介质水出口还通过管道经水/水板式热交换器13连通至三通比例调节阀4的另一进口，水/水板式热交换器13的换热介质进口连通冷却水压力给水口Ⅰ、换热介质出口连通冷却水回水口Ⅱ，其中，储液罐1上具有电加热器2。

具体地，发动机的进气口位置设有中冷温度检测传感器11；储液罐1的进口位置设有温度传感器16；储液罐1上还设置有液位开关3；控制装置还包括有控制单元15，该控制单元15分别与电加热器2、液位开关3、三通比例调节阀4、中冷温度检测传感器11电性连接，其中，该中冷温度检测传感器11的输出端连接控制单元15的一输入端，液位开关3的输出端连接控制单元15的另一输入端，而该控制单元15的输出端分别连接电加热器2、三通比例调节阀4的控制输入端。储液罐1上还连通有补液压力给水口Ⅲ，该补液压力给水口Ⅲ与储液罐1之间的管路上具有电磁阀12。

发动机的进气口与水/空换热器8之间具有中冷压降调节蝶阀10，其中，中冷温度检测传感器11处于该中冷压降调节蝶阀10与发动机的进气口之间。水/水板式热交换器13的换热介质进口与冷却水压力给水口Ⅰ之间具有稳压减压阀14。水/空换热器8上设置有自动排气阀9。最后，在各管路的关键位置均具有手动球阀7，用于手动控制各管路的通与断。

使用时，水/水板式热交换器13中换热介质一直保持常通冷却水，使得该水/水板式热交换器1中的冷却介质处于低温。

当中冷温度检测传感器11位置的温度低于设定值时，控制单元15控制三通比例调节阀4，使得该三通比例调节阀4的B-AB流向全开，冷却介质在循环水泵5的作用下，从储液罐1、三通比例调节阀4供给至水/空换热器8进行换热后，再回至储液罐1，此时储液罐1和管路中水温在增压后的高温气体换热下逐渐升高，从而保证中冷温度接近目标设定值；

在小负荷、增压后发动机空气温度不足，不能加热储液罐1和管路中的水时，在控制单元15的控制下，利用电加热器2来进行加热，间接提升中冷温度，当不需要使用电加热器来提升中冷温度时，关闭该电加热器2即可；

当中冷温度接近或大于控制目标设定值时，控制单元15直接比对中冷温度检测传感器11与设定值差距，并输出信号控制三通比例调节阀4，使得A口部分或全开，A-AB流通，三通比例调节阀4中A、B口形成合流状态，即冷热水混合比例流通，通过三通比例调节阀4的开度动态调整实现控制中冷温度恒定。

各器件的作用：液位开关3用于检测储液罐1中的液位，当液位过低时报警并停止循环水泵5、电加热器2的运作，同时可通过补液压力给水口Ⅲ进行补液；温度传感器16将储液罐1中的水温传送至控制单元15，由控制单元15采用加热温控功能保证整个装置的安全；流量调节阀6为多档流量调节阀，用于调节供给水/空换热器8的流量；手动球阀7，也可作稳压减压阀，用于调节外界冷却水的压力。

经试验证明，本装置的中冷温度控制效果好，且能够实现稳态公开下，中冷温度±0.5℃的控制精度，温度波动小，且对比背景两方案来说，升温速度更快。由于装置引入加热控制，低速、低负荷时均可以通过加热来控制中冷温度至目标设定值，稳定性好。

因改进后的装置控温更快速，可以提高整个试验的试验效率，节约试验过程中的能源消耗；较之传统的中冷温度控温更精确，提升了试验准确性和重复性，最后引入的加热功能，可以保证发动机全工况下，中冷温度目标设定值与实际值相吻合。

以上对本实用新型实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本实用新型实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (6)

1.一种汽车发动机试验台用高精度模拟中冷恒温装置，包括可与发动机的增压器出口、进气口相连通且形成空气循环通道的水/空换热器(8)，其特征在于：所述水/空换热器(8)的介质水出口依次经由储液罐(1)、三通比例调节阀(4)、循环水泵(5)、流量调节阀(6)后连通至该水/空换热器(8)的介质水进口，所述水/空换热器(8)的介质水出口还通过管道经水/水板式热交换器(13)连通至所述三通比例调节阀(4)的另一进口，所述水/水板式热交换器(13)的换热介质进口连通冷却水压力给水口(Ⅰ)、换热介质出口连通冷却水回水口(Ⅱ)，其中，所述储液罐(1)上具有电加热器(2)。

2.根据权利要求1所述的汽车发动机试验台用高精度模拟中冷恒温装置，其特征在于：所述发动机的进气口位置设有中冷温度检测传感器(11)；所述储液罐(1)的进口位置设有温度传感器(16)；控制装置还包括有控制单元(15)，该控制单元(15)分别与所述电加热器(2)、三通比例调节阀(4)、中冷温度检测传感器(11)电性连接，其中，该中冷温度检测传感器(11)的输出端连接所述控制单元(15)的一输入端，该控制单元(15)的两输出端分别连接所述电加热器(2)、三通比例调节阀(4)的控制输入端。

3.根据权利要求2所述的汽车发动机试验台用高精度模拟中冷恒温装置，其特征在于：所述储液罐(1)上还设置有液位开关(3)，该液位开关(3)的输出端连接所述控制单元(15)的另一输入端，其中，所述储液罐(1)上还连通有补液压力给水口(Ⅲ)，该补液压力给水口(Ⅲ)与所述储液罐(1)之间的管路上具有电磁阀(12)。

4.根据权利要求2所述的汽车发动机试验台用高精度模拟中冷恒温装置，其特征在于：所述发动机的进气口与所述水/空换热器(8)之间具有中冷压降调节蝶阀(10)，其中，所述中冷温度检测传感器(11)处于该中冷压降调节蝶阀(10)与所述发动机的进气口之间。

5.根据权利要求1所述的汽车发动机试验台用高精度模拟中冷恒温装置，其特征在于：所述水/水板式热交换器(13)的换热介质进口与所述冷却水压力给水口(Ⅰ)之间具有稳压减压阀(14)。

6.根据权利要求1所述的汽车发动机试验台用高精度模拟中冷恒温装置，其特征在于：所述水/空换热器(8)上设置有自动排气阀(9)。