CN2874457Y - 乘用车乘座舱密封性能和车用空调风量综合检测台架 - Google Patents

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Abstract

一种乘用车乘座舱密封性能和车用空调风量综合检测台架，由一个变频风机、一个循环管路、一个大流量管路和一个小流量管路构成，小流量管路与大流量管路并联，大流量管路中设置有大阀门和大流量计，小流量管路上设置有小阀门和小流量计，大流量管路的进口端与变频风机的出风口连通，变频风机中的进风口上连接有一个进气管路，循环管路设置在进气管路与大流量管路之间。本实用新型利用变频风机出风口向车辆乘座舱送风，通过检测送风流量和车辆乘座舱压力，可测取乘座舱的密封性能；利用变频风机的抽吸和泵气作用，抵消管道阻力和流量计的阻力，使空调处于正常背压，可准确测量车辆乘座舱空调风量。

Description

乘用车乘座舱密封性能和车用空调风量综合检测台架
技术领域
本实用新型涉及车辆测试设备，尤其涉及乘用车性能检测装置，特别是一种乘用车乘座舱密封性能和车用空调风量综合检测台架。
背景技术
乘用车中乘座舱的密封性能是车身性能的重要参数，乘座舱的密封性能直接影响隔音降噪的效果、空调和暖风系统的作用、外部灰尘和湿气的渗入和有害气体的含量。此外，乘用车中空调风量也是影响舒适性的重要参数，空调本身风量不当会导致空调和暖风系统负荷加重、舱内温度难以控制、燃料经济性能变差。现有技术中，乘座舱的密封性能的试验方式有防雨密封性试验和防尘密封性试验。其中，防雨密封性试验的方法较为原始；防尘密封性试验需要通过道路试验来检测车内的粉尘量，试验方式较为繁琐耗时，对道路环境有一定要求。防雨密封性试验和防尘密封性试验均不能全面反映车身的密封性能。中国第一汽车集团公司的车室气体密封性试验机采用负压法测试乘座舱密封性，结构较复杂，并且不能测量空调风量。美国的Chrysler公司和前苏联的一些汽车生产厂家采用从乘座舱内部吸气的方法，使乘座舱内部形成负压，与外部形成恒定的动态负压差，再测定乘座舱内部空气泄漏量；日本的主要汽车生产厂家如日野、三菱公司，采用向汽车驾驶室内部送气的方法，使内部与外部形成一个恒定动态正压差，再测定车室内部泄漏量。以上方法均不能利用测试乘座舱的密封性能的装置测量车用空调风量。因为空调正常工作时，其出口背压就是乘座舱内压力，近似于大气压，而测量时串联了测试台架，不同直径的管道、控制阀门和流量计等阻力的存在，大大增加了空调出口的背压，改变了空调的工况，测量值就偏离了真实值。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种乘用车乘座舱密封性能和车用空调风量综合检测台架，所述的这种乘用车乘座舱密封性能和车用空调风量综合检测台架要解决现有技术中各车厂的测试装置不具备既能测试乘座舱的密封性能、又能测量车用空调风量能力的技术问题。
本实用新型的这种乘用车乘座舱密封性能和车用空调风量综合检测台架由一个变频风机、一个循环管路、一个大流量管路和一个小流量管路构成，所述的变频风机上设置有控制器，所述的变频风机中设置有一个出风口和一个进风口，所述的大流量管路具有一个进口端和一个出口端，所述的小流量管路与所述的大流量管路并联，所述的小流量管路的两端均与大流量管路连通，所述的大流量管路中设置有一个大阀门和一个大流量计，所述的大阀门和大流量计位于小流量管路与大流量管路的两个连接点之间，所述的小流量管路上设置有一个小阀门和一个小流量计，所述的大流量管路的进口端与变频风机中的出风口连通，变频风机中的进风口上连接有一个进气管路，所述的进气管路具有一个进口端，所述的循环管路设置在进气管路与大流量管路之间，所述的循环管路的一端与进气管路连通，循环管路的另一端连接在大阀门与变频风机出风口之间的大流量管路上。
进一步的，所述的进气管路的进口端设置有压差计。
进一步的，所述的循环管路中设置有一个回流阀门。
进一步的，所述的小流量计的量程为5～60立方米/小时。
进一步的，所述的大流量计的量程为50～1000立方米/小时。
进一步的，所述的大流量管路的出口端外设置有压力计。
进一步的，所述的进气管路的进口端设置有乘座舱空调出口连通适配装置。
进一步的，所述的大流量管路的直径大于所述的小流量管路的直径。
本实用新型的工作原理如下：
需要测量车辆的乘座舱密封性能时，将大流量管路的出口端与乘座舱连通，并将车门、车窗等关闭，大流量管路的出口端外设置的压力计位于乘座舱内，由变频风机向乘座舱内输入一定常流量的气体，当所述的一定常流量为小流量时，打开小阀门，关闭大阀门，由小流量计测取流量(因为此时的一定常流量太小，不在大流量计的量程的范围内)。当所述的一定常流量为大流量时，打开大阀门，关闭小阀门，由大流量计测取流量(因为此时的一定常流量太大，超出了小流量计的量程)。如果出现流量太小，低于风机稳定运行的最小流量的情况，则打开小阀门，关闭大阀门，并且提高风机转速，以提高风机流量，使风机进入稳定运行状态，同时打开循环管路中的回流阀门，通过循环管路构成回流，使多余的气体重新流入风机，不断调整回流阀门的开度，改变回流流量，直至达到测试所需流量。
待乘座舱内压力稳定后，由压力计测之。如乘座舱密封性好，则泄漏的气体较少，因此乘座舱内压力高；反之乘座舱内压力则较低。同理，改变所述的一定常流量，可测得一个新的乘座舱内压力值。不断地改变所述的一定常流量并重复测量，本实用新型的台架即可测取乘座舱的压力—流量特性曲线，而该特性曲线则是评价乘座舱密封性的依据。
需要测量车辆乘座舱的空调风量时，将进气管路的进口端与待检测的乘座舱空调出口连通，当所述的一定常流量为小流量时，打开小阀门，关闭大阀门，由小流量计测取流量(因为此时的一定常流量太小，不在大流量计的量程的范围内)。当所述的一定常流量为大流量时，打开大阀门，关闭小阀门，由大流量计测取流量(因为此时的一定常流量太大，超出了小流量计的量程)。当流量特别小，以致风机工作不稳定时，则打开小阀门，关闭大阀门，加大风机流量，使其进入稳定工作状态，同时开启循环管路阀门，通过循环管路构成回流，使多余的气体重新流入风机，不断调整回流阀门的开度，改变回流流量，直至达到测试所需要的流量。
本台架利用变频风机的抽吸和泵气作用，抵消管道阻力和流量计的阻力，降低空调出口背压，直至压差计读数为零，即空调出口背压为大气压，使之达到正常工况，保证了测试的正常进行。
本实用新型与现有技术相对照，其效果是积极和明显的。本实用新型利用变频风机的出风口通过管路向车辆乘座舱送风，通过检测送风流量和车辆乘座舱压力，可测取乘座舱的密封性能；利用变频风机的抽吸和泵气作用，抵消管道阻力和流量计的阻力，使空调出口处于正常背压，可准确测量车辆乘座舱空调风量，本实用新型可利用一个装置测试乘座舱的密封性能和测量车用空调风量。
附图说明
图1是本实用新型的乘用车乘座舱密封性能和车用空调风量综合检测台架的一个实施例的结构示意图，该实施例工作在测试乘用车乘座舱密封性能的状态中。
图2是本实用新型的乘用车乘座舱密封性能和车用空调风量综合检测台架的另一个实施例的结构示意图，该实施例工作在测量乘用车乘座舱空调风量的状态中。
具体实施方式
如图1和图2所示，本实用新型的乘用车乘座舱密封性能和车用空调风量综合检测台架由一个变频风机1、一个循环管路11、一个大流量管路2和一个小流量管路3构成，所述的变频风机1上设置有控制器9，所述的变频风机1中设置有一个出风口和一个进风口，所述的大流量管路2具有一个进口端和一个出口端，其中，所述的小流量管路3与所述的大流量管路2并联，所述的小流量管路3的两端均与大流量管路2连通，所述的大流量管路2中设置有一个大阀门6和一个大流量计7，所述的大阀门6和大流量计7位于小流量管路3与大流量管路2的两个连接点之间，所述的小流量管路3上设置有一个小阀门4和一个小流量计5，所述的大流量管路2的进口端与变频风机1中的出风口连通，变频风机1中的进风口上连接有一个进气管路10，所述的进气管路10具有一个进口端，循环管路11设置在进气管路10与大流量管路2之间，所述的循环管路11的一端与进气管路10连通，循环管路11的另一端连接在大阀门6与变频风机1出风口之间的大流量管路3上。
进一步的，所述的进气管路10的进口端设置有压差计13。
进一步的，所述的循环管路11中设置有一个回流阀门12。
进一步的，所述的小流量计5的量程为5～60立方米/小时。
进一步的，所述的大流量计7的量程为50～1000立方米/小时。
进一步的，所述的大流量管路2的出口端外设置有压力计。
进一步的，所述的进气管路10的进口端设置有乘座舱空调出口连通适配装置。
进一步的，所述的大流量管路2的直径大于所述的小流量管路3的直径。
本实用新型的具体工作原理如下：
如图1所示，需要测量车辆的乘座舱密封性能时，将大流量管路2的出口端与乘座舱8连通，并将车门、车窗等关闭，大流量管路2出口端外设置的压力计位于乘座舱8内，由变频风机1向乘座舱8内输入某一定常流量Q的气体，当Q为小流量时，关闭大阀门6，打开小阀门4，由小流量计5测取流量。当Q为大流量时，关闭小阀门4，打开大阀门6，由大流量计7读取。当Q为特别小流量，低于变频风机1稳定运行的最小流量的情况，则打开小阀门4，关闭大阀门6，并且提高风机转速，以提高变频风机1流量，使变频风机1进入稳定运行状态，同时打开循环管路11中的回流阀门12，通过循环管路11构成回流，使多余的气体重新流入风机，不断调整回流阀门的开度，改变回流流量，直至达到测试所需流量，保证了测试所需要的流量。待乘座舱内压力Pc稳定后，由压力计测之。如乘座舱密封性好，则泄漏的气体较少，因此Pc高；反之Pc则较低。改变Q，同理，可测得新的Pc值。不断地重复测量，本实用新型即可测取乘座舱8的压力—流量特性曲线。而该特性曲线则是评价乘座舱8密封性的依据。
如图2所示，需要测量车辆乘座舱的空调风量时，将进气管路10的进口端与待检测的乘座舱8空调出口连通，当所述的一定常流量为小流量时，打开小阀门4，关闭大阀门6，由小流量计5测取流量(因为此时的一定常流量太小，不在大流量计的量程的范围内)。当所述的一定常流量为大流量时，打开大阀门6，关闭小阀门4，由大流量计7测取流量(因为此时的一定常流量太大，超出了小流量计的量程)，当流量特别小，变频风机1工作不稳定时，则打开小阀门4，关闭大阀门6，加大变频风机1流量，使其进入稳定工作状态，开启循环管路11的阀门12，通过循环管路11构成回流，使多余的气体重新流入变频风机1，不断调整回流阀门的开度，改变回流流量，保证了测试所需要的流量。
本台架利用变频风机1的抽吸和泵气作用，抵消管道阻力和流量计的阻力，降低空调出口背压，直至压差计13读数为零，即空调出口背压为大气压，使之达到正常工况，保证了测试的正常进行。
根据测试台架所需的气体流量和压力范围等性能指标，对通风机、鼓风机和压气机进行了分析，在变频风机结构和性能方面，对轴流式变频风机、离心式变频风机进行论证，本实施例中的变频风机1优选地采用离心式变频风机。
为了减少台架体积、重量和成本，本实施例中的变频风机1采用了高转速变频风机。变频风机的流量大于台架所需最大流量的1.2倍左右，取1100～1300立方米/小时。
为使气体能够顺利地进入乘座舱8，变频风机1的压力Pp必须满足：克服气体流动过程中所有的压力损失后，进入乘座舱8后的剩余压力大于乘座舱8内所建立的压力Pc。即：
Pp-∑P-Pl＞Pc，或者Pp≥η(∑P+Pc+Pl)                  (1)
式中：η-安全系数，η＝1.1
      ∑P-沿程损失和局部损失
      Pl-流量计压力损失
根据流体力学的原理，在台架中存在着沿程损失和局部损失。其中弯管、变截面管、波纹管、软管、阀门和流量计等处都属于局部损失，而直管段属于沿程损失。
由流体力学理论可知，无论是局部损失还是沿程损失，都与速度的平方成正比。流速越高，其损失越大，即∑P越大。Pc和Pl也有类似规律。因此只需流量最大工况时满足∑P+Pl+Pc＜Pp，亦即只需计算最大流量时的各压力损失即可。
∑P的确定：因为如果最大流量工况的风压能满足车内进风量对压力的要求，由式(1)可知，那么其他流量工况下，压力就不会成为问题。由于流量最大时，小流量计5前端连接的小阀门4是全关的，而大流量计7前端连接的大阀门6是全开的，所以小流量计5和小阀门4侧的支路的损失是不必计算的，只要计算大流量计7和大阀门6侧的支路损失。
根据流体力学原理以及所需气体流量、压力、气体的物性和各部件的材质、形状和表面光洁度，经计算，分别计算出各部分∑P的值。
Pc的确定：在最大流量Q＝1000立方米/小时的情况下，乘座舱内实际究竟能建立多大压力Pc，这很难确定，因为乘座舱内的离合器、加速器、制动器的踏板处、变速杆处和门窗处等均有难以定量的泄漏，本实用新型根据稳定流动方程进行数量级估算，并以实验加以验证和修正。
∑Pl的确定，量程流量计的压力损失根据制造商提供相关图表，经计算而得。
于是根据式(1)，并考虑气体动能的变化，便确定了变频风机的全压。
整个试验需测量的流量量程很大，但是由于高精度的气体流量计的量程较小，因此就需要两只不同量程的流量计来完成试验。根据本台架要求，选择德国产品，量程分别为：5～60立方米/小时和50～1000立方米/小时，它们的直径分别是：40mm和150mm，由于管径不同，就必须设计能够并联这两个大小量程的管路和相应的控制阀门。
乘用车在高速时，乘座舱内外将产生压差，但毕竟属于微压，因此选用高精度微压传感器，并选用了相应功能的SIEMENS公司变频器。
本实用新型中还采用了出口端节流技术，节流调节就是在管路中装设节流部件(各种阀门、挡板等)，利用改变阀门开度来进行调节。
本实用新型中还采用了部分短路回流的再循环技术。本实用新型中的变频风机已改变了变频风机的一般用途，而作为测试乘座舱密封性和空调排风量的气源，流量变化幅度很大，几乎从0至1000立方米/小时，因此很难保证其在本台架的特定使用条件下(与汽车空调风机串联以及复杂管路阻力)，整个流量范围内其能保持稳定。因此，本实用新型采用类似汽车排放控制技术中的“再循环”技术，当所需流量很小，以致风机气体流动发生不稳定时，则通过控制系统，加大流量直至达到变频风机稳定流量。
本实用新型为了减少振动，对于变频风机组与其他附件(包括机座、进出口等)的联接，采用弹性件或柔性件予以隔离。

Claims (8)

1.一种乘用车乘座舱密封性能和车用空调风量综合检测台架，由一个变频风机、一个循环管路、一个大流量管路和一个小流量管路构成，所述的变频风机上设置有控制器，所述的变频风机中设置有一个出风口和一个进风口，所述的大流量管路具有一个进口端和一个出口端，其特征在于：所述的小流量管路与所述的大流量管路并联，所述的小流量管路的两端均与大流量管路连通，所述的大流量管路中设置有一个大阀门和一个大流量计，所述的大阀门和大流量计位于小流量管路与大流量管路的两个连接点之间，所述的小流量管路上设置有一个小阀门和一个小流量计，所述的大流量管路的进口端与变频风机中的出风口连通，变频风机中的进风口上连接有一个进气管路，所述的进气管路具有一个进口端，所述的循环管路设置在进气管路与大流量管路之间，所述的循环管路的一端与进气管路连通，循环管路的另一端连接在大阀门与变频风机出风口之间的大流量管路上。
2.如权利要求1所述的乘用车乘座舱密封性能和车用空调风量综合检测台架，其特征在于：所述的进气管路的进口端设置有压差计。
3.如权利要求1所述的乘用车乘座舱密封性能和车用空调风量综合检测台架，其特征在于：所述的循环管路中设置有一个回流阀门。
4.如权利要求1所述的乘用车乘座舱密封性能和车用空调风量综合检测台架，其特征在于：所述的小流量计的量程为5～60立方米/小时。
5.如权利要求1所述的乘用车乘座舱密封性能和车用空调风量综合检测台架，其特征在于：所述的大流量计的量程为50～1000立方米/小时。
6.如权利要求1所述的乘用车乘座舱密封性能和车用空调风量综合检测台架，其特征在于：所述的大流量管路的出口端外设置有压力计。
7.如权利要求1所述的乘用车乘座舱密封性能和车用空调风量综合检测台架，其特征在于：所述的进气管路的进口端设置有乘座舱空调出口连通适配装置。
8.如权利要求1所述的乘用车乘座舱密封性能和车用空调风量综合检测台架，其特征在于：所述的大流量管路的直径大于所述的小流量管路的直径。
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