CN216978371U - 一种智能发动机滚流气道试验系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型一种智能发动机滚流气道试验系统，其包括：控制系统和机械系统，上位机采用RS485串口通信的方式与PLC控制器、单片机进行实时通信，采集现场状态参数值，控制阀门开启关闭，进行数据分析处理，显示状态曲线和试验报告，实现多个气道试验台间的自由切换，节省大量人力，提升试验效率；试验人员只需按下启动按钮并配置参数，试验全过程实现自动化，智能化，由系统自动完成，采用程序脚本自动进行参数计算的方式，试验结果精度更高，更加符合真实值。

Description

一种智能发动机滚流气道试验系统

技术领域

本实用新型涉及发动机进排气试验领域，特别涉及一种智能发动机滚流气道试验系统。

背景技术

在能源危机和低碳环保的双重压力下，提升发动机热效率成为汽车行业各大车企主要任务之一，滚流对提高发动机燃烧效率起着关键的作用，通过测量气体流量系数和滚流比等主要参数，改变发动机进、排气道结构，改善燃烧特性，使燃油更加充分燃烧，提升发动机热效率。

在现有技术中，采用人工机械调节相关试验设备方式，进、排气试验系统硬件相对独立，在发动机进、排气切换的过程中，需要操作人员暂停试验，将设备停止运行后，再进入试验室中，手动关闭进气阀门和排气阀门中的一个，打开另一个，改变气体流通方向，进而切换至另一种模式，来完成模式切换。在试验过程中，操作人员依靠经验确定部分试验参数，试验误差较大，影响试验结果的准确性。

在试验任务较多时，需要工作人员反复上、下楼切换，严重影响试验效率；同时，每次试验过程中的部分关键数据依靠经验取值，试验结果需要手动存储，无法实时自动保存至本地数据库中，试验周期长。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术存在的问题，设计了一种智能发动机滚流气道试验系统，利用上位机与现场PLC进行串口通信，与单片机进行实时通信，采集现场状态参数值，进行数据分析处理，显示状态曲线和试验报告，远程遥控阀门开关，将现场两套气道试验台进行集成，共用同一套控制系统，一用一备，根据试验需要及现场工况切换使用，可以对不同机型发动机缸盖进排气试验，减少停机时间，缩短试验周期，试验精度更高，效率更高，结果更加准确可靠。

实现本实用新型所采用的技术方案是：一种智能发动机滚流气道试验系统，其特征是，它包括：控制系统和机械系统，所述的控制系统包括：上位机、单片机、PLC控制器、变频器，所述的机械系统包括：真空泵、叶片传感器、第一试验台、第二试验台、第一开关阀、第二开关阀、第三开关阀、第四开关阀，在所述的第一试验台和第二试验台上分别设置传感器，所述的第一试验台、第二试验台的入气口分别与第一开关阀的第一、第二气口通过管路连通，在所述的第一开关阀的第三气口与第二开关阀的第一气口的管路上设置叶片传感器，所述的第二开关阀的第二气口与第四开关阀的第一气口通过管路连通，所述的第四开关阀的第二气口与真空泵入口通过管路连通，在所述的第四开关阀的第三气口设置进气阀，所述的真空泵出口于第三开关阀第一气口通过管路连通，所述的第三开关阀第二气口与第二开关阀的第三气口通过管路连通，在所述的第三开关阀的第三气口设置出气阀，所述的上位机采用RS485串口通信的方式与PLC控制器、单片机进行实时通信，所述的单片机与叶片传感器电连接，所述的PLC控制器与传感器电连接，所述的PLC控制器分别于第一开关阀、第二开关阀、第三开关阀、第四开关阀电连接，所述的变频器与真空泵电连接，所述的变频器与PLC控制器电连接。

进一步，所述的传感器为温度传感器、湿度传感器、压力传感器和压差传感器。

进一步，所述的第一开关阀、第二开关阀、第三开关阀、第四开关阀为电磁三通阀。

进一步，所述的PLC控制器为西门子1500PLC控制器。

进一步，所述的变频器为电流型变频器。

进一步，所述的单片机为STC单片机。

进一步，所述的叶片传感器为旋转叶片流量传感器。

进一步，所述的真空泵为罗茨泵。

本实用新型一种智能发动机滚流气道试验系统的有益效果体现在：

1、一种智能发动机滚流气道试验系统，将进气和排气管路系统集成在一起，当需要进行进、排气模式切换时，按下一键切换按钮，通过系统程序脚本控制，自动完成进、排气试验模式切换；同时，可以实现多个气道试验台间的自由切换，省去了人员现场手动操作阀门的工作，节省大量人力，提升试验效率；

2、一种智能发动机滚流气道试验系统，根据试验需要及现场工况切换使用，使用不同机型发动机缸盖进排气试验，提高切换效率，减少停机时间，缩短试验周期，同时减少操作人员现场接触设备次数，降低作业风险，进一步保障操作人员人身安全，试验精度更高，效率更高；

3、一种智能发动机滚流气道试验系统，通过程序运算自动判断试验参数值是否在合理区间范围内，如果误差在合理范围内，则自动完成变量赋值，且在规定时间内，根据程序脚本自动计算得出试验结果，并完成数据记录和数据库存储，生成试验曲线和试验报告，试验全过程实现自动化，智能化，试验人员只需按下启动按钮并配置参数，由系统自动完成，试验效率大大提升，试验过程采用程序脚本自动进行参数计算的方式，试验结果精度更高，更加符合真实值。

附图说明

图1是一种智能发动机滚流气道试验系统的结构示意图；

图2是图1中PLC控制器接线图；

图3是一种智能发动机滚流气道试验系统工艺流程图；

图中：1.第一开关阀，2.第二开关阀，3.第三开关阀，4.第四开关阀。

具体实施方式

以下结合附图1至3和具体实施方式对本发明作进一步详细说明，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如附图1所示，一种智能发动机滚流气道试验系统，其包括：控制系统和机械系统，所述的控制系统包括：上位机、单片机、PLC控制器、变频器，所述的机械系统包括：真空泵、叶片传感器、第一试验台、第二试验台、第一开关阀、第二开关阀、第三开关阀、第四开关阀，在所述的第一试验台和第二试验台上分别设置传感器，所述的第一试验台、第二试验台的入气口分别与第一开关阀的第一、第二气口通过管路连通，在所述的第一开关阀的第三气口与第二开关阀的第一气口的管路上设置叶片传感器，所述的第二开关阀的第二气口与第四开关阀的第一气口通过管路连通，所述的第四开关阀的第二气口与真空泵入口通过管路连通，在所述的第四开关阀的第三气口设置进气阀，所述的真空泵出口于第三开关阀第一气口通过管路连通，所述的第三开关阀第二气口与第二开关阀的第三气口通过管路连通，在所述的第三开关阀的第三气口设置出气阀，所述的上位机采用RS485串口通信的方式与PLC控制器、单片机进行实时通信，所述的单片机与叶片传感器电连接，所述的PLC控制器与传感器电连接，所述的PLC控制器分别于第一开关阀、第二开关阀、第三开关阀、第四开关阀电连接，所述的变频器与真空泵电连接，所述的变频器与PLC控制器电连接。

上位机利用labview自主开发控制界面，采用RS485串口通信的方式与PLC控制器、单片机进行实时通信，采集现场状态参数值，控制阀门开启关闭，进行数据分析处理，显示状态曲线和试验报告，真空泵为试验缸盖提供稳定的气源，控制系统采集温度、湿度、压力、气体流速等参数，PLC控制进排气阀门开启关闭，改变气流方向；上位机通过程序编写制作控制系统画面，包括启动停止按钮，显示温度压力等环境参数，设定驱动压差、气门升程，显示滚流比、流量系数、试验状态参数、叶片转速等参数，且实时更新显示升程曲线，在程序中编制数据处理计算的公式，对系统接收到的数据进行运算处理，利用现有参数，计算得出平均滚流比和平均流量系数。制作独立页面，显示发动机缸径、缸数、冲程、进排气门数、进排气面积比、进排气密封面锥角、连杆长度等参数，试验结束时通过程序自动生成试验报告，将试验数据自动以TXT数据库的形式保存到本地，实现数据实时存储记录。

如附图2所示，将西门子1500PLC控制器的DO点分别与4个开关阀连接，通过输出开关量信号控制阀门开启和关闭，通过DI点采集阀门当前的位置状态，当上位机按下启动按钮后，PLC通过DO点输出一个数字量信号，使状态指示灯常亮，系统运行过程中，当升程变化时，PLC通过AO点控制变频器，改变电机的运行频率，利用PID闭环控制策略，实时反馈气道压差值，快速响应，精准调节，保证气道内部气体压差恒定，满足试验要求。

如附图3所示，一种智能发动机滚流气道试验系统工艺流程如下：

1、启动系统；

2、进行参数设置，设定发动机缸径、缸数、冲程、进排气门数、进排气面积比、进排气密封面锥角、连杆长度、额定转速，配置测量方式，气门开启数量和空气压缩性，选择试验方式为热膜；

3、手动调节气门升程至初始位置，输入升程值为1，系统自动检测升程值是否大于8，如果升程值大于8，则系统自动保存数据并生成试验报告，试验结束；

4、如果升程值不大于8，则系统运行1分钟，之后自动取1分钟内的压差平均值，与标准值进行比较，如果误差范围在±2％范围内，则视为环境压差满足要求，此时输入压差设定值，回车确认；

5、如果误差范围在±2％范围外，则系统继续运行1分钟，之后重复上述动作，直至误差满足要求；

6、输入设定压差后，系统以接收到的各项环境参数及发动机虚拟转速为基础，通过程序内部编辑的计算公式进行数据运算处理，由于运算过程涉及温湿度和大气压力等变量，所以计算得出的滚流比和流量系数一直处于变化状态，数值上下波动；

7、系统运行2分钟后，自动进行第二次判断，将2分钟内的滚流比和流量系数取平均值，得出最终结果，自动进行数据存储，将数据保存到本地数据库中；

8、接着系统自动将升程值加1，然后重复上述流程，直至试验结束。

当需要进行进排气试验模式切换时，首先按下试验停止按钮，然后在主界面上按下切换按钮，系统自动控制对应三通阀门开启和关闭，完成模式切换，最后重新启动试验。

当需要进行第一试验台和第二试验台切换时，方法类似模式切换过程停止试验，按下主界面上的试验台切换按钮，通过改变三通阀门的开启方向，完成试验台切换。

通过自主开发上位机，在控制间利用上位机与现场PLC控制器进行串口通信，远程遥控阀门开启关闭，完成试验模式切换省去操作人员手动操作阀门的时间，提高切换效率；同时，将现场两套气道试验台进行集成，共用同一套控制系统，一用一备，根据试验需要及现场工况切换使用，使用不同机型发动机缸盖进排气试验，减少停机时间，缩短试验周期，同时减

少操作人员现场接触设备次数，降低作业风险，进一步保障操作人员人身安全。试验过程采用程序脚本自动进行参数计算的方式，试验精度更高，效率更高，结果更加准确可靠。

以上所述仅是本实用新型的优选方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应该视为本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种智能发动机滚流气道试验系统，其特征是，它包括：控制系统和机械系统，所述的控制系统包括：上位机、单片机、PLC控制器、变频器，所述的机械系统包括：真空泵、叶片传感器、第一试验台、第二试验台、第一开关阀、第二开关阀、第三开关阀、第四开关阀，在所述的第一试验台和第二试验台上分别设置传感器，所述的第一试验台、第二试验台的入气口分别与第一开关阀的第一、第二气口通过管路连通，在所述的第一开关阀的第三气口与第二开关阀的第一气口的管路上设置叶片传感器，所述的第二开关阀的第二气口与第四开关阀的第一气口通过管路连通，所述的第四开关阀的第二气口与真空泵入口通过管路连通，在所述的第四开关阀的第三气口设置进气阀，所述的真空泵出口于第三开关阀第一气口通过管路连通，所述的第三开关阀第二气口与第二开关阀的第三气口通过管路连通，在所述的第三开关阀的第三气口设置出气阀，所述的上位机采用RS485串口通信的方式与PLC控制器、单片机进行实时通信，所述的单片机与叶片传感器电连接，所述的PLC控制器与传感器电连接，所述的PLC控制器分别于第一开关阀、第二开关阀、第三开关阀、第四开关阀电连接，所述的变频器与真空泵电连接，所述的变频器与PLC控制器电连接。

2.根据权利要求1所述的一种智能发动机滚流气道试验系统，其特征是，所述的传感器为温度传感器、湿度传感器、压力传感器和压差传感器。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的一种智能发动机滚流气道试验系统，其特征是，所述的第一开关阀、第二开关阀、第三开关阀、第四开关阀为电磁三通阀。

4.根据权利要求1所述的一种智能发动机滚流气道试验系统，其特征是，所述的PLC控制器为西门子1500PLC控制器。

5.根据权利要求1所述的一种智能发动机滚流气道试验系统，其特征是，所述的变频器为电流型变频器。

6.根据权利要求1、2、4或5所述的一种智能发动机滚流气道试验系统，其特征是，所述的单片机为STC单片机。

7.根据权利要求1所述的一种智能发动机滚流气道试验系统，其特征是，所述的叶片传感器为旋转叶片流量传感器。

8.根据权利要求1或7所述的一种智能发动机滚流气道试验系统，其特征是，所述的真空泵为罗茨泵。

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