CN212458883U - 一种发动机水流量测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种发动机水流量测量装置，安装于冷却器，冷却器具有进水管和出水管，发动机水流量测量装置包括：机体管，机体管与进水管连通，机体管沿水流方向依次安装有静压测试组件和总压测试组件；压差传感器，压差传感器同时连接至静压测试组件和总压测试组件；进水温度传感器以及出水温度传感器。本实用新型中，通过检测冷却水进入冷却器前的静压和总压计算得到冷却水的动压，结合密度可以确定冷却水的流速，再根据机体管的截面积能够精确测量冷却水的流量，进而利用得到的冷却水流量以及冷却器进出水的温度可以计算得到冷却器中冷却水带走的热量，检测过程更加简单准确。

Description

一种发动机水流量测量装置

技术领域

本实用新型涉及车辆发动机技术领域，尤其涉及一种发动机水流量测量装置。

背景技术

在发动机设计阶段，需要匹配设计废气再循环系统(EGR)中的冷却器，以保证匹配EGR的冷却器能够满足冷却废气的需求，使进入进气管的废气温度不太高也不太低。评估冷却器冷却水带走热量的方法一般是通过测试EGR流量和冷却前后温度后计算得到，计算期间需要利用EGR气体的温度、压力、成分等各种因素评估EGR气体的比热容参数。

为测量不同工况下冷却器中水流量，以精确评估发动机冷却系统的设计是否满足要求，同时为了详细分析采用EGR技术的发动机的能量平衡，也需要评估冷却器中的冷却水带走的热量值。因此需要测量EGR冷却器安装在发动机后不同发动机负荷工况下的冷却水流量，并且根据流量、温度参数计算冷却水带走的热量值。

现有冷却器测试一般都是单独安装在冷却器试验台架上，以测量冷却器在不同温度、流量下的换热特性和阻力特性。但在发动机开发过程，还需要测量EGR冷却器安装到发动机上之后，不同发动机工况下的冷却水流量和冷却水带走的热量。而现有技术中的EGR冷却器冷却水流量通过流量计测量，由于实际应用中流量计会遇到工作条件复杂、空间复杂、温度高等问题，导致在不同发动机工况下无法准确测量EGR冷却器中冷却水流量并计算冷却水带走的热量。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供发动机水流量测量装置，以解决现有技术中，在不同发动机工况下无法准确测量EGR冷却器中冷却水流量并计算冷却水带走热量的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

提供一种发动机水流量测量装置，安装于冷却器，所述冷却器具有进水管和出水管，包括：

机体管，所述机体管与所述进水管连通，所述机体管沿水流方向依次安装有用于检测冷却水静压的静压测试组件、用于检测冷却水总压的总压测试组件以及用于检测冷却水动压的压差传感器，所述压差传感器同时连接至所述静压测试组件、所述总压测试组件；

进水温度传感器，安装于所述进水管且位于所述机体管与所述冷却器之间；

出水温度传感器，安装于所述出水管。

可选地，所述静压测试组件包括安装于所述机体管的静压测试基座，以及安装于所述静压测试基座的静压测试接头和静压测试管，所述静压测试管一端连接至所述压差传感器，另一端穿过所述机体管且与所述机体管内壁平齐。

可选地，所述静压测试基座上开设有贯通至所述机体管内的静压测试孔，所述静压测试管与所述静压测试接头密封连接，并安装至所述静压测试孔。

可选地，所述总压测试组件包括安装于所述机体管的总压测试基座，以及安装于所述总压测试基座的总压测试接头和总压测试管，所述总压测试管一端连接至所述压差传感器，另一端穿过所述机体管。

可选地，所述总压测试基座上开设有贯通至所述机体管内的总压测试孔；

所述总压测试管弯折呈L形，所述总压测试管的长端安装于所述总压测试孔，所述总压测试管的短端位于所述机体管中心轴线上且管口朝向来流方向。

可选地，所述总压测试管的长端与所述总压测试接头密封连接，所述总压测试孔安装至所述总压测试基座。

可选地，所述机体管的内径与所述进水管的内径相同。

可选地，所述机体管的内壁光滑。

可选地，所述机体管的两端设有过渡锥面。

可选地，所述发动机水流量测量装置还包括：

数据收集分析显示仪，连接于所述压差传感器、所述进水温度传感器以及所述出水温度传感器。

本实用新型还提供了一种冷却器，包括进水管、出水管以及上述的发动机水流量测量装置。

本实用新型提供的发动机水流量测量装置的有益效果在于：通过检测冷却水进入冷却器前的静压和总压，能够计算得到其动压，根据伯努利方程以及查表获得的冷却水密度可以确定冷却水的流速，再根据密度和机体管的截面积能够精确测量冷却器安装到发动机后，在不同工况下冷却器中冷却水的流量。利用得到的冷却水流量以及冷却器进出水的温度可以计算得到冷却器中冷却水带走的热量，由于冷却水的比热容确定更加简单和准确，相比之前通过评估气体流量、气体比热容和气体冷却前后温度差的方法更加准确。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为发动机水流量测量装置的示意图；

图2为机体管、静压测试组件、总压测试组件的内部结构示意图。

其中，图中各附图标记：

1-机体管；11-压差传感器；13-数据收集分析显示仪；

121-进水温度传感器；121-出水温度传感器；

14-静压测试组件；141-静压测试基座；142-静压测试接头；143-静压测试管；

15-总压测试组件；151-总压测试基座；152-总压测试接头；153-总压测试管；

2-冷却器；21-进水管；22-出水管。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”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实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

请一并参阅图1至图2，现对本实施例提供的一种发动机水流量测量装置进行说明。发动机水流量测量装置安装于冷却器2，冷却器2具有进水管21和出水管22，该发动机水流量测量装置包括：机体管1，机体管1与进水管21连通，机体管1沿水流方向依次安装有用于检测冷却水静压的静压测试组件14，以及用于检测冷却水总压的总压测试组件15；用于检测冷却水动压的压差传感器11，压差传感器11同时连接至静压测试组件14和总压测试组件15；进水温度传感器121，安装于进水管21且位于机体管1与冷却器2之间；出水温度传感器122，安装于出水管22。

其中，进水管21分为两段管路，机体管1的两端分别与进水管21的两段管路连接，即进水管21的一段管路的一端与机体管1的一端连接，另一端与发动机出水口连接；进水管21的另一段管路的一端与机体管1的另一端连接，另一端与冷却器2连接。

本实施例中的冷却器2指的是EGR的冷却器2，也即废气再循环系统中的冷却器2。

发动机水流量测量装置包括机体管1、压差传感器11、进水温度传感器121以及出水温度传感器122。其中，机体管1和进水温度传感器121沿水流方向依次安装在进水管21上，进水温度传感器121安装于进水管21上且位于机体管1与冷却器2之间，出水温度传感器122安装在出水管22上，能够获得精确的冷却器2的进出水温度，提高了温度的准确度，进而提高冷却水带走的热量的准确性。

可选地，机体管1可以为硬质材料管，以便静压测试组件14和总压测试组件15安装于机体管1上，此外，机体管1能够承受最高150度左右的温度。机体管1两端可以通过胶管与进水管21连接，以提高将机体管1与进水管21连通的可操作性。

机体管1两端与进水管21连接，其沿水流方向依次安装有用于检测冷却水静压的静压测试组件14和用于检测冷却水总压的总压测试组件15，静压测试组件14和总压测试组件15分别连接至压差传感器11，由压差传感器11根据冷却水的静压和总压计算得到动压。

在发动机处于不同工况下，冷却水从进水管21进入冷却器2，从出水管22流出，在进水过程中，静压测试组件14能够测试获得冷却水的静压，总压测试组件15能够测试获得冷却水的总压，连接到压差传感器11后即可测得冷却水的动压，根据伯努利方程以及查表获得的冷却水密度可以确定冷却水的流速，再根据密度和机体管1的截面积可计算出冷却水流量。同时，进水温度传感器121测得进入冷却器2前的冷却水温度，出水温度传感器122测得离开冷却器2的冷却水温度，将此两个温度数据结合冷却水流量，再根据比热容定义以及冷却水的比热容即可以反向计算冷却水带走的热量。

可以看出，本实施例中的发动机水流量测量装置通过检测压力推导冷却水流量，结合冷却前后的温度差，反推出冷却水带走的热量，无需流量计，对测试环境要求低，也不需要额外管路，降低了成本。而且无需检测气体比热容，能最终精确的计算得出冷却水所带走的热量。

本实施例中，通过检测冷却水进入冷却器2前的静压和总压，能够计算得到冷却器2动压，根据伯努利方程以及查表获得的冷却水密度可以确定冷却水的流速，再根据密度和机体管的截面积能够精确测量冷却器2安装到发动机后，在不同发动机工况下冷却器2中冷却水的流量。利用得到的冷却水流量以及冷却器2进出水的温度可以计算得到冷却器2中冷却水带走的热量，由于冷却水的比热容确定更加简单和准确，相比之前通过评估气体流量、气体比热容和气体冷却前后温度差的方法更加准确。

可选地，静压测试组件14包括安装于机体管1的静压测试基座141，以及安装于静压测试基座141的静压测试接头142和静压测试管143，静压测试管143一端连接至压差传感器11，另一端穿过机体管1且与机体管1内壁平齐，以提高测量精度。

可选地,静压测试基座141上开设有贯通至机体管1内的静压测试孔，静压测试孔具有内螺纹，静压测试管143与静压测试接头142密封连接，并通过螺纹安装至静压测试孔，保证静压测试管143的轴向固定和密封，以尽可能提高静压检测精度。

可选地，总压测试组件15包括安装于机体管1的总压测试基座151，以及安装于总压测试基座151的总压测试接头152和总压测试管153。总压测试管153一端连接至压差传感器11，另一端穿过机体管1，伸入机体管1内检测水流的总压。

可选地，总压测试基座151上开设有贯通至机体管1内的总压测试孔，总压测试管153弯折呈L形，总压测试管153的长端安装于总压测试孔，总压测试管153的短端位于机体管1的中心轴线上且管口朝向来流方向。总压测试基座151上开设有贯通至机体管1内的总压测试孔。总压测试管153以弯折处为界，总压测试管153的长端安装于总压测试孔，总压测试管153的短端位于机体管1的中心轴线上且管口朝向来流方向。短端位于进水管21的中心轴线上并且朝向来流方向，能够精确地检测来流方向的冷却水总压。

可选地，总压测试孔具有内螺纹，总压测试管153的长端与总压测试接头152密封连接，并通过螺纹安装至总压测试基座151。与静压测试孔相似，总压测试孔也具有内螺纹，总压测试管153的长端与总压测试接头152密封连接，并通过螺纹连接至总压测试基座151。

可选地，机体管1的内径与进水管21的内径相同，且内壁光滑，机体管1的两端设有过渡锥面，机体管1的长度为18-22倍机体管1内径。机体管1的内径与进水管21的内径相同，且内壁光滑，能够减少进水管21的水流进入机体管1产生的波动，从而提高测量精度。机体管1两端设有过渡锥面，能够与现有进水管21的管路兼容，并稳定流动，尽量降低压力损失。为了保证静压测试基座141和总压测试基座151能够有足够的安放空间，示例性的，机体管1的长度为18-22倍自身内径；机体管1的外径大于进水管的外径以使机体管1更加坚固可靠，机体管1表面粗糙度低于Ra3.2。

示例性的，静压测试基座141与机体管1上游管端为6-10倍机体管1内径；总压测试基座151与静压测试基座141的距离为6-10倍机体管1内径；总压测试管153的短端长度为其自身内径的2-3倍，保证每个测试位置流动稳定并且不会相互干扰，提高测量精度。

示例性的，静压测试管143的内径为1-2mm，外径为2-3mm，安装后静压测试管143端面不能插入机体管1内，与机体管1内壁平齐，保证准确测量静压，并且不会对下游造成影响。

示例性的，总压测试管153内径为1-2mm，外径为2-3mm，以L形直角弯为基准，总压测试管153的短端长度为2-3倍总压测试管153内径，能够稳定测试总压，而且结构紧凑。

可选地，发动机水流量测量装置还包括数据收集分析显示仪13，其通过信号传递线分别电连接于压差传感器11、进水温度传感器121以及出水温度传感器122，根据前述的原理，通过内置的数据处理系统，自动计算并显示分析结果，精确得出冷却水流量和所带走的热量。

本实施例还提供了一种冷却器2，包括上述的发动机水流量测量装置。

本实施例中的发动机水流量测量装置的工作原理：冷却水从外部通过进水管21进入冷却器2，在此过程中，冷却水先流经机体管1的位置，此时安装在静压测试孔的静压测试管143测得冷却水的静压，安装在总压测试孔的总压测试管153伸入进水管21并且具有朝向来流方向的短端，能够测得冷却水的总压，压差传感器11与静压测试管143、总压测试管153连接，能够计算得出冷却水的动压。冷却水流过机体管1进入冷却器2前，通过进水温度传感器121测得冷却水此时的温度。冷却水在冷却器2中完成换热后，从出水管22流出，通过出水温度传感器122测得其此时的温度。将进水温度传感器121、出水温度传感器122、压差传感器11的数据全部输入数据收集分析显示仪13，并且根据伯努利方程以及查表获得的冷却水密度，可以确定冷却水的流速，然后根据密度和机体管1截面积可计算出冷却水的流量，再根据比热容定义以及冷却水的比热容即可反向计算冷却水带走的热量。

综上，本实施例中的发动机水流量测量装置具有以下技术效果：

1)利用伯努利方程，能够精确测量冷却器2安装到发动机后不同工况下冷却器2中冷却水的流量；

2)利用得到的冷却水流量以及冷却器2进出水的温度可以计算得到冷却器2中冷却水带走的热量，由于冷却水的比热容确定更加简单和准确，相比之前通过评估气体流量、气体比热容和气体冷却前后温度差的方法更加准确。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种发动机水流量测量装置，安装于冷却器，所述冷却器具有进水管和出水管，其特征在于，包括：

机体管，所述机体管与所述进水管连通，所述机体管沿水流方向依次安装有用于检测冷却水静压的静压测试组件、用于检测冷却水总压的总压测试组件

以及用于检测冷却水动压的压差传感器，所述压差传感器同时连接至所述静压测试组件、所述总压测试组件；

进水温度传感器，安装于所述进水管且位于所述机体管与所述冷却器之间；

出水温度传感器，安装于所述出水管。

2.根据权利要求1所述的发动机水流量测量装置，其特征在于，所述静压测试组件包括安装于所述机体管的静压测试基座，以及安装于所述静压测试基座的静压测试接头和静压测试管，所述静压测试管一端连接至所述压差传感器，另一端穿过所述机体管且与所述机体管内壁平齐。

3.根据权利要求2所述的发动机水流量测量装置，其特征在于，所述静压测试基座上开设有贯通至所述机体管内的静压测试孔，所述静压测试管与所述静压测试接头密封连接，并安装至所述静压测试孔。

4.根据权利要求1所述的发动机水流量测量装置，其特征在于，所述总压测试组件包括安装于所述机体管的总压测试基座，以及安装于所述总压测试基座的总压测试接头和总压测试管，所述总压测试管一端连接至所述压差传感器，另一端穿过所述机体管。

5.根据权利要求4所述的发动机水流量测量装置，其特征在于，所述总压测试基座上开设有贯通至所述机体管内的总压测试孔；

所述总压测试管弯折呈L形，所述总压测试管的长端安装于所述总压测试孔，所述总压测试管的短端位于所述机体管中心轴线上且管口朝向来流方向。

6.根据权利要求5所述的发动机水流量测量装置，其特征在于，所述总压测试管的长端与所述总压测试接头密封连接，所述总压测试孔安装至所述总压测试基座。

7.根据权利要求1-6任一项所述的发动机水流量测量装置，其特征在于，所述机体管的内径与所述进水管的内径相同。

8.根据权利要求1-6任一项所述的发动机水流量测量装置，其特征在于，所述机体管的内壁光滑。

9.根据权利要求1-6任一项所述的发动机水流量测量装置，其特征在于，所述机体管的两端设有过渡锥面。

10.根据权利要求1-6任一项所述的发动机水流量测量装置，其特征在于，所述发动机水流量测量装置还包括：

数据收集分析显示仪，连接于所述压差传感器、所述进水温度传感器以及所述出水温度传感器。

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