DE102018128713A1

DE102018128713A1 - Device for cooling the operating environment of a test bench motor unit

Info

Publication number: DE102018128713A1
Application number: DE102018128713.5A
Authority: DE
Inventors: Manfred Pinger; Jens Noppeney; Marcel Kühnel; Leonhard Schlüper; Daniel Meeßen
Original assignee: FEV Europe GmbH
Current assignee: FEV Europe GmbH
Priority date: 2018-11-15
Filing date: 2018-11-15
Publication date: 2019-05-09

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kältekammer zur Aufnahme und Kühlung der Betriebsumgebung einer zu prüfenden Motoreneinheit umfassend wenigstens eine Brennkraftmaschine, wobei die Kältekammer als eine transportierbare Kältebox ausgebildet ist

The present invention relates to a cold chamber for receiving and cooling the operating environment of a motor unit to be tested comprising at least one internal combustion engine, wherein the cold chamber is designed as a transportable cold box

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kältekammer zur Aufnahme und Kühlung der Betriebsumgebung einer zu prüfenden Motoreneinheit umfassend wenigstens eine Brennkraftmaschine.The present invention relates to a cold chamber for receiving and cooling the operating environment of a motor unit to be tested comprising at least one internal combustion engine.

STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART

Zur Prüfung von Fahrzeugmotoren in kalten Betriebsumgebungen, insbesondere zur Untersuchung der Kaltstarteigenschaften von Verbrennungsmotoren, werden im Stand der Technik Motorenprüfstände im Inneren großräumiger Kältekammem aufgebaut. Solche Kältekammem weisen ein übliches Innenvolumen von etwa 50 m³ auf und beherbergen den gesamten Prüfstandsaufbau inklusive Podest und Halterungen, dem Prüfling, der Messtechnik, sowie peripheren Steuergeräten zur Bedienung durch Bedienpersonal.For testing of vehicle engines in cold operating environments, in particular for the investigation of the cold start characteristics of internal combustion engines, engine test stands are constructed in the interior of large-scale Kältekammem in the prior art. Such Kältekammem have a common internal volume of about 50 m ³ and accommodate the entire test rig structure including pedestal and brackets, the DUT, the measurement technology, as well as peripheral control devices for operation by operating personnel.

Beispielsweise offenbart die DE 10 2015 102 848 A1 einen Prüfstand für eine elektrische Maschine eines Kraftfahrzeugs, worin eine Prüfstandslufttemperatur entsprechend einer Betriebsumgebungslufttemperatur des Kraftfahrzeugs simuliert wird, indem ein Klimagerät innerhalb des zu kühlenden Prüfstandsvolumens angeordnet ist.For example, the DE 10 2015 102 848 A1 a test bench for an electric machine of a motor vehicle, wherein a test bed air temperature is simulated according to an operating ambient air temperature of the motor vehicle by an air conditioner is disposed within the test bench volume to be cooled.

Des Weiteren offenbart die DE 2846742 A1 eine Temperieranlage für Fahrzeugbrennkraftmaschinen, wobei die Anlage aus einem den Prüfling aufnehmenden Kanal, einem Gebläse und einer Kühl- oder Heizvorrichtung für die vom Gebläse geförderte Luft besteht, wobei der Kanal in sich geschlossen ist und das Gebläse und die Kühl- oder Heizvorrichtung als Teil des Kanals beinhaltet. Furthermore, the DE 2846742 A1 a tempering system for vehicle internal combustion engines, wherein the system consists of a DUT receiving channel, a fan and a cooling or heating device for the air supplied by the fan, the channel is self-contained and the fan and the cooling or heating device as part of Includes channels.

Nachteilig an den großvolumigen Kältekammern nach dem Stand der Technik zur Kühlung der Betriebsumgebung einer zu prüfenden Motoreneinheit ist der zur Kühlung der Kältekammer notwendige hohe Energie- und insbesondere Zeitaufwand, wodurch sich die effektive Prüfdauer je Prüfling drastisch verlängert im Vergleich zu Prüfungen ohne Kühlung der Betriebsumgebung. Auch der Auf- oder Umbau des Prüfstandes ist mit hohem Zeit- und Arbeitsaufwand verbunden, da sämtliche Komponenten in das Innere der Kältekammer transportiert und dort installiert werden müssen.A disadvantage of the large-volume refrigeration chambers according to the prior art for cooling the operating environment of a motor unit to be tested is the necessary for cooling the cold chamber high energy and in particular time, whereby the effective test duration per DUT drastically extended compared to tests without cooling the operating environment. The construction or conversion of the test stand is associated with high time and effort, since all components must be transported into the interior of the cold chamber and installed there.

Des Weiteren ist in einer Kältekammer die Verwendung einer Drehstrommaschine zur Aufnahme der Motorenleistung bzw. zum Schleppen des zu prüfenden Motors nur sehr eingeschränkt möglich, da Drehstrommaschinen nicht für den Betrieb bei sehr kalten Temperaturen geeignet sind und dort Schaden nehmen können.Furthermore, in a cold chamber, the use of a three-phase machine for receiving the engine power or towing the engine to be tested only very limited possible because three-phase machines are not suitable for operation in very cold temperatures and can take damage there.

Schließlich ist für den Betreiber von Motorenprüfständen das Vorhalten einer großvolumigen Kältekammer mit einem beträchtlichen Aufwand hinsichtlich der anfallenden Investitionskosten und des abzudeckenden Platzbedarfes verbunden.Finally, for the operator of engine test stands, the provision of a large-volume refrigeration chamber with a considerable effort in terms of investment costs incurred and space to be covered connected.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNGDISCLOSURE OF THE INVENTION

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung die vorgenannten Nachteile von Kältekammem zur Aufnahme und Kühlung der Betriebsumgebung einer Motoreneinheit zu überwinden und somit eine Weiterbildung zur ökonomischeren und flexibleren Einsetzbarkeit solcher Kältekammern vorzuschlagen.It is therefore the object of the present invention to overcome the aforementioned disadvantages of Kältekammem for receiving and cooling the operating environment of a motor unit and thus to propose a development for more economical and flexible applicability of such cold chambers.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Kältekammer gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 mit den kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved on the basis of a cold chamber according to the preamble of claim 1 with the characterizing features. Advantageous developments of the invention are specified in the dependent claims.

Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass die Kältekammer als eine transportierbare Kältebox ausgebildet ist.The invention includes the technical teaching that the cold chamber is designed as a transportable cold box.

Der Grundgedanke der Erfindung ist es, die Dimensionen des zu kühlenden Volumens mittels der Kältebox im Vergleich zu den im Stand der Technik verwendeten Kältekammern stark zu reduzieren. Durch die Verringerung der räumlichen Abmessung der Kältebox wird das zu kühlende Volumen auf das Bauvolumen des Prüflings und seiner unmittelbaren Umgebung reduziert, während der Großteil der Prüfstandskomponenten außerhalb der Kältebox angeordnet ist. Der Zeitaufwand für die Einstellung eines Sollwertes der Betriebsumgebungstemperatur des Prüflings wird durch die Verwendung der Kältebox signifikant reduziert. Dank der erfindungsgemäßen Transportierbarkeit der Kältebox kann eine Vielzahl an Motorenprüfständen durch Bereitstellung der mobilen Kältebox für Tests bei tiefen Temperaturen umgerüstet werden. Dabei ist ferner die freie Konfigurierbarkeit des gesamten Prüfstandsaufbaus und seiner Umgebung deutlich erhöht, da im Gegensatz zu Aufbauten nach dem Stand der Technik die Zwangsbedingungen durch eine den gesamten Prüfstand samt seiner Peripherie einhausende Kältekammer entfallen.The basic idea of the invention is to greatly reduce the dimensions of the volume to be cooled by means of the cold box in comparison to the cold chambers used in the prior art. By reducing the spatial dimension of the cold box volume to be cooled is reduced to the volume of construction of the specimen and its immediate environment, while the majority of the test stand components is located outside the cold box. The time required for setting a target value of the operating environment temperature of the test object is significantly reduced by the use of the cold box. Thanks to the transportability of the refrigeration box according to the invention, a large number of engine test benches can be retrofitted by providing the mobile refrigeration box for tests at low temperatures. Furthermore, the free configurability of the entire test rig structure and its surroundings is significantly increased since, in contrast to prior art constructions, the constraints are eliminated by a cold chamber that encloses the entire test bench together with its periphery.

In vorteilhafter Ausführungsform weist die erfindungsgemäße Kältebox eine Zuluftöffnung auf, über die das Innere der Kältebox mittels eines außerhalb der Kältebox anordenbaren Gebläses mit Luft beaufschlagbar ist und/oder wobei die einblasbare Luft mittels eines außerhalb der Kältebox anordenbaren Wärmetauschers und einer außerhalb der Kältebox anordenbaren Kältemaschine temperierbar ist.In an advantageous embodiment, the refrigeration box according to the invention has a supply air opening via which the interior of the refrigeration box can be acted upon by means of a blower which can be arranged outside the cold box and / or wherein the inflatable air can be tempered by means of a heat exchanger which can be arranged outside the cold box and a refrigerator which can be arranged outside the cold box is.

Vorzugsweise umfasst die erfindungsgemäße Kältebox eine Haube und eine Palette, wobei die Haube auf der Palette angeordnet und lösbar mit der Palette verbunden ist. Derartige Paletten stellen standardisierte Träger für den Prüfling dar und können zwischen unterschiedlichen Prüfstandsaufbauten ausgetauscht werden, typischerweise unter Verwendung eines Flurfördergerätes. Durch die Ausbildung der Kältebox als eine solche transportierbare Palette mit einer daran lösbar befestigten Haube wird ihre Handhabbarkeit und Einsetzbarkeit weiter erhöht. Insbesondere ist es damit möglich einen auf der Palette montierten Prüfling wahlweise Tests bei Raumtemperatur oder bei tiefen Temperaturen zu unterziehen, wobei sich die Umrüstarbeiten auf die Montage der Haube und ihre Verbindung mit der Kühlvorrichtung, bestehend aus Gebläse, Wärmetauscher und Kältemaschine, beschränkt. Vorzugsweise umfasst die Haube dabei vier vereinzelbare Seitenwände und einen Deckel, wobei die Seitenwände und der Deckel lösbar miteinander verbunden sind. Dadurch wird die Montage der Haube auf der Palette weiter vereinfacht und kann beispielsweise von nur einer einzigen Person durchgeführt werden. Des Weiteren wird durch die Aufteilung der Haube in einzelne, voneinander lösbare Seiten und einen Deckel die Zugänglichkeit des Inneren der Kältebox verbessert, so dass der darin angeordnete Prüfling bei Bedarf, etwa zur nachträglichen Montage eines Sensors, sehr einfach für das Bedienpersonal erreichbar ist, ohne dass dazu die gesamte Haube samt der daran angeschlossenen Zuleitungen demontiert werden muss. Preferably, the cold box according to the invention comprises a hood and a pallet, wherein the hood is arranged on the pallet and releasably connected to the pallet. Such pallets are standardized supports for the test specimen and can be exchanged between different test rig constructions, typically using a material handling equipment. Due to the design of the cold box as such a transportable pallet with a hood releasably secured thereto, its operability and applicability is further increased. In particular, it is thus possible to subject a sample mounted on the pallet optionally tests at room temperature or at low temperatures, with the conversion work on the assembly of the hood and its connection to the cooling device consisting of blower, heat exchanger and chiller limited. Preferably, the hood comprises four isolatable side walls and a lid, wherein the side walls and the lid are releasably connected to each other. As a result, the assembly of the hood on the pallet is further simplified and can for example be performed by a single person. Furthermore, the accessibility of the interior of the cold box is improved by the division of the hood into individual, mutually detachable sides and a lid, so that the sample is arranged therein, for example, for retrofitting a sensor, very easily accessible to the operator, without that the entire hood including the connected leads must be dismantled.

Vorteilhaft weist die Haube der Kältebox eine Außenhaut aus Metall und eine innenliegende Wärmedämmschicht in Anordnung an der Außenhaut auf. Die Verwendung einer metallischen Außenhaut, etwa aus Aluminium, sorgt für die zu Transport und Handling der Kältebox notwendige Robustheit. Die Außenhaut kann dabei auch als ein Lochblech ausgebildet sein. Wahlweise kann auch eine Sandwich-Struktur aus einer Wärmedämmschicht zwischen einer Außen- und einer Innenhaut aus Metall Verwendung finden.Advantageously, the hood of the cold box on an outer skin made of metal and an inner thermal barrier coating in arrangement on the outer skin. The use of a metallic outer skin, for example made of aluminum, ensures the robustness required for transporting and handling the cold box. The outer skin can also be designed as a perforated plate. Optionally, a sandwich structure of a thermal barrier coating between an outer and an inner skin of metal use find.

In vorteilhafter Ausführungsform weist die Kältebox eine Länge von 1500-1800 mm, eine Breite von 900-1300 mm und eine Höhe von 1200-1700 mm auf, insbesondere die Abmessungen 1600 × 1000 × 1300 mm³ oder 1700 × 1170 × 1600 mm³. Entsprechend des erfindungsgemäßen Grundgedankens einer signifikanten Verringerung des Kühlvolumens im Vergleich zu Kältekammern aus dem Stand der Technik sind die räumlichen Abmessungen der Kältebox vorteilhaft an die räumlichen Abmessungen der Motoreneinheit angepasst. Typischerweise beläuft sich das Volumen der Kältebox auf das 2-fache bis 20-fache des Bauvolumens des Prüflings.In an advantageous embodiment, the cold box has a length of 1500-1800 mm, a width of 900-1300 mm and a height of 1200-1700 mm, in particular the dimensions 1600 × 1000 × 1300 mm ³ or 1700 × 1170 × 1600 mm ³ . According to the inventive concept of a significant reduction of the cooling volume in comparison to refrigeration chambers of the prior art, the spatial dimensions of the cold box are advantageously adapted to the spatial dimensions of the motor unit. Typically, the volume of the cold box amounts to 2 times to 20 times the construction volume of the specimen.

Vorzugsweise umfasst die Kältebox eine Lastöffnung, durch die die Motoreneinheit mittels einer Prüfstandswelle mit einem außerhalb der Kältebox angeordneten Verbraucher, beispielsweise einer Drehstrommaschine, verbindbar ist. Da Drehstrommaschinen üblicherweise nicht zum Betrieb bei niedrigen Temperaturen geeignet sind und dort Schaden nehmen, sind sie auf Prüfständen in Kältekammern nach dem Stand der Technik nicht einsetzbar. Die Kombination der erfindungsgemäßen Kältebox mit einer außerhalb angeordneten, und damit nicht gekühlten, Drehstrommaschine stellt somit einen großen Vorteil der Erfindung dar und ermöglicht einen größeren Umfang an durchführbaren Motorenprüfungen. Beispielsweise kann der Prüfling mittels der Drehstrommaschine nach erfolgtem Kaltstart belastet warmgefahren werden, wodurch ein Versotten des Prüflings vermieden wird.Preferably, the cold box comprises a load opening, by means of which the motor unit can be connected by means of a test bench shaft to a consumer arranged outside the cold box, for example a three-phase machine. Since three-phase machines are usually not suitable for operation at low temperatures and take damage there, they are not applicable to test benches in cold chambers according to the prior art. The combination of the refrigeration box according to the invention with an outside arranged, and thus not cooled, three-phase machine thus represents a great advantage of the invention and allows a larger scope of feasible engine tests. For example, the test specimen can be hot-driven by means of the three-phase machine after a cold start, whereby a spotting of the test specimen is avoided.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Kältebox betreffen die separate Kühlung der Betriebsmedien der Brennkraftmaschine, das heißt, des Kühlwassers, des Motoröls und der Ansaugluft. Damit kann die Motoreneinheit nicht nur hinsichtlich ihrer Kaltstarteigenschaften untersucht werden, sondern auch hinsichtlich ihrer Eigenschaften unter dauerhaft kalten Betriebsbedingungen. In einer entsprechenden Ausführungsform ist das Kühlwasser der Brennkraftmaschine mittels einer Kühlwasserpumpe durch einen Wärmetauscher förderbar, wobei der Wärmetauscher mit einer außerhalb der Kältebox angeordneten Kalt-Warm-Anlage verbunden ist und die Kältebox zwei Kühlwasseröffnungen für den Zulauf von temperiertem Fluid bzw. den Ablauf von zu temperierendem Fluid umfasst. In einer erfindungsgemäßen Weiterbildung ist das Motoröl aus der Ölwanne der Brennkraftmaschine mittels einer Ölpumpe durch einen Wärmetauscher förderbar, wobei der Wärmetauscher mit einer außerhalb der Kältebox angeordneten Kältemaschine verbunden ist und die Kältebox zwei Ölöffnungen für Zulauf von temperiertem Fluid bzw. den Ablauf von zu temperierendem Fluid umfasst. Die Wärmetauscher zur Temperierung des Kühlwassers bzw. des Motoröls können dabei sowohl innerhalb als auch außerhalb der Kältebox angeordnet sein, dementsprechend werden durch die Kühlwasser- bzw. Ölöffnungen entweder Steuerfluide oder die Betriebsmedien selbst gefördert. Zur Kühlung der Ansaugluft der Brennkraftmaschine umfasst die Kältebox in weiterer vorteilhafter Ausführung eine Ansaugöffnung, wobei die Ansaugöffnung mittels eines Wärmetauschers und einer außerhalb der Kältebox angeordneten Kältemaschine temperierbar ist.Further advantageous embodiments of the refrigeration box according to the invention relate to the separate cooling of the operating media of the internal combustion engine, that is, the cooling water, the engine oil and the intake air. Thus, the engine unit can be examined not only in terms of their cold start properties, but also in terms of their properties under permanently cold operating conditions. In a corresponding embodiment, the cooling water of the internal combustion engine by means of a cooling water pump can be conveyed through a heat exchanger, wherein the heat exchanger is connected to a cold-warm system arranged outside the cold box and the cold box two cooling water holes for the supply of temperature-controlled fluid or the flow of comprises tempering fluid. In a further development of the invention, the engine oil from the oil pan of the internal combustion engine by means of an oil pump through a heat exchanger can be conveyed, the heat exchanger is connected to an outside of the refrigeration box arranged chiller and the cold box two oil holes for supply of temperature-controlled fluid or the flow of temperierendem fluid includes. The heat exchanger for temperature control of the cooling water or the engine oil can be arranged both inside and outside of the cold box, accordingly be promoted by the cooling water or oil holes either control fluids or the operating media itself. In order to cool the intake air of the internal combustion engine, the refrigeration box in a further advantageous embodiment comprises an intake opening, wherein the intake opening can be temperature-controlled by means of a heat exchanger and a refrigerator arranged outside the refrigeration box.

Figurenlistelist of figures

Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand derer Figuren näher dargestellt. Es zeigt die

1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Kältebox,
2 eine schematische Darstellung eines Motorenprüfstandes mit erfindungsgemäßer Kältebox,
3 eine schematische Darstellung eines Motorenprüfstandes mit erfindungsgemäßer Kältebox und Kühlwasser-Kühlung,
4 eine schematische Darstellung eines Motorenprüfstandes mit erfindungsgemäßer Kältebox und Motoröl-Kühlung, und
5 eine schematische Darstellung eines Motorenprüfstandes mit erfindungsgemäßer Kältebox und Ansaugluft-Kühlung.

Other measures improving the invention will be described below, along with the description of preferred Embodiments of the invention with reference to those figures shown in more detail. It shows the

1 a schematic representation of a cold box according to the invention,
2 a schematic representation of a motor test bench with inventive cold box,
3 a schematic representation of an engine test stand with inventive cold box and cooling water cooling,
4 a schematic representation of an engine dynamometer with inventive cold box and engine oil cooling, and
5 a schematic representation of an engine dynamometer with inventive cold box and intake air cooling.

Die 1 zeigt eine erfindungsgemäße Kältebox 1 als Teil eines Motorenprüfstandes 100 auf dem Podest 9. Die zu prüfende Motoreneinheit 8 ist im Inneren der Kältebox 1 angeordnet, wobei die räumlichen Abmessungen der Kältebox 1 an die Abmessungen der Motoreneinheit 8 erfindungsgemäß angepasst sind und diese nur wenig übersteigen. Auf dieser Reduktion des zu kühlenden Volumens basiert ein wesentlicher erfindungsgemäßer Vorteil gegenüber der Verwendung von großvolumigen Kältekammem nach dem Stand der Technik. Einerseits wird dadurch eine schnelle Temperierung der Betriebsumgebung des Prüflings 8 auf Solltemperatur ermöglicht, wodurch sich die Dauer der Prüfungsdurchführung stark verringert, andererseits ist die Handhab- und Umrüstbarkeit eines Prüfstandes mit erfindungsgemäßer, kompakter und mobiler Kältebox 1 deutlich verbessert. Die Kältebox 1 umfasst die vier vereinzelbaren Seitenwände 12, welche untereinander mittels der Verbindungsmittel 16 lösbar verbunden sind, den aufklappbaren und mittels der Verschlussmittel 15 verschließbaren Deckel 11, sowie die Palette 3 als Unterseite. Der Aufbau der zu prüfenden Motoreneinheit 8 erfolgt üblicherweise auf der vereinzelten Palette 3 und erst nach vollzogener Montage werden die Seitenwände 12 und der Deckel 11 angebracht. Die Palette 3 kann von einem Flurförderfahrzeug, etwa einem Gabelstapler, zwischen unterschiedlichen Prüfständen transportiert werden. Dies stellt für den Betreiber von Motorenprüfständen einen ökonomischen Vorteil dar, da das Vorhalten einer mobilen und vielseitig einsetzbaren Kältebox 1 wesentlich kostengünstiger ist, als eine Mehrzahl unterschiedlicher Motorenprüfständen mit großvolumigen Kältekammem aus dem Stand der Technik einzuhausen.The 1 shows a cold box according to the invention 1 as part of a motor test bench 100 on the pedestal 9 , The engine unit to be tested 8th is inside the cold box 1 arranged, the spatial dimensions of the cold box 1 to the dimensions of the motor unit 8th are adapted according to the invention and these exceed only slightly. On this reduction of the volume to be cooled is based on a significant inventive advantage over the use of large-volume refrigeration chambers according to the prior art. On the one hand, this results in a rapid temperature control of the operating environment of the test object 8th allows on set temperature, whereby the duration of the test execution is greatly reduced, on the other hand, the handling and upgradeability of a test stand with inventive, compact and mobile cold box 1 clearly improved. The cold box 1 includes the four separate sidewalls 12 , which communicate with each other by means of the connecting means 16 are detachably connected, the hinged and by means of the closure means 15 lockable lid 11 , as well as the pallet 3 as a base. The structure of the motor unit to be tested 8th usually takes place on the isolated pallet 3 and only after completed assembly, the side walls 12 and the lid 11 appropriate. The pallet 3 can be transported by an industrial truck, such as a forklift, between different test stands. This represents an economic advantage for the operator of engine test stands, as the provision of a mobile and versatile cold box 1 is much cheaper than einhausen a plurality of different engine test benches with large-volume Kältekammem from the prior art.

Der Aufbau der Kältebox 1 besteht vorzugsweise aus einem robusten Metallgehäuse 13, insbesondere aus leichtem Aluminium, und einer innenliegenden Wärmedämmschicht 14, beispielsweise aus Polystyrol. An den Wandungen der Kältebox 1 ist eine Mehrzahl von Öffnungen 120, 140, 150a, 150b, 160a, 160b, 170, 180, 190 vorgehalten, durch welche das Inneren der Kältebox 1 auch bei geschlossenem Deckel 11 zugänglich ist. Sämtliche Öffnungen 120, 140, 150a, 150b, 160a, 160b, 170, 180, 190 sind vorzugsweise mit Flanschen als Verbindungsmittel versehen. Die Zuluftöffnung 120 dient der Beaufschlagung des Inneren der Kältebox 1 mit gekühlter Luft zur Einstellung der gewünschten Solltemperatur der Betriebsumgebung der Motoreneinheit 8 während der Prüfung. Die Zuluftöffnung 120 ist dazu über eine Zuleitung mit dem außerhalb der Kältebox angeordneten Gebläse verbunden, welches die Zuluft über einen mit einer Kältemaschine verbundenen Wärmetauscher in das Innere der Kältebox 1 einbläst. Die Lastöffnung 140 dient der Durchführung einer Prüfstandswelle zur Verbindung der Motoreneinheit 8 mit einer außerhalb der Kältebox 1 angeordneten Drehstrommaschine. Drehstrommaschinen sind üblicherweise nicht zum Betrieb bei niedrigen Temperaturen geeignet, und es stellt daher einen besonderen Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung 100 dar, dass die Verwendung einer Drehstrommaschine unabhängig von der gewünschten Betriebsumgebungslufttemperatur des Prüflings 8 möglich ist ohne eine kältebedingte Beschädigung der Drehstrommaschine riskieren zu müssen. Mittels der Kühlwasseröffnungen 150a, 150b ist eine Temperierung des Kühlwassers des Verbrennungsmotors der Motoreneinheit 8 möglich, wie nachstehend anhand von 3 erläutert wird. Gleichfalls ist eine Kühlung des Motoröls des Verbrennungsmotors der Motoreneinheit 8 mittels der Ölöffnungen 160a, 160b möglich, wie nachstehend anhand von 4 erläutert wird. Die Ansaugöffnung 170 ist im Inneren der Kältebox 1 über eine Zuleitung mit der Ansaugung des Verbrennungsmotors der Motoreneinheit 8 verbunden, so dass die vom Verbrennungsmotor angesaugte Luft vorkonditioniert, insbesondere gekühlt, werden kann, wie nachstehend anhand von 5 erläutert wird. Die Abgasöffnung 180 ist im Inneren der Kältebox 1 über eine Zuleitung mit der Abgasanlage des Verbrennungsmotors der Motoreneinheit 8 verbunden und dient somit der Abgasausfuhr während der Prüfung. Die Sensoröffnungen 190 erlauben die Durchführung diverser Sensoren zur Messung der Betriebsumgebungslufttemperatur im Inneren der Kältebox 1 sowie von für die Prüfung relevanten Betriebsparametern der Motoreneinheit 8.The structure of the cold box 1 preferably consists of a robust metal housing 13 , in particular of lightweight aluminum, and an internal thermal barrier coating 14 , for example, polystyrene. On the walls of the cold box 1 is a plurality of openings 120 . 140 . 150a . 150b . 160a . 160b . 170 . 180 . 190 held by which the interior of the cold box 1 even with the lid closed 11 is accessible. All openings 120 . 140 . 150a . 150b . 160a . 160b . 170 . 180 . 190 are preferably provided with flanges as connecting means. The supply air opening 120 serves to pressurize the interior of the cold box 1 with cooled air to set the desired setpoint temperature of the operating environment of the motor unit 8th during the exam. The supply air opening 120 For this purpose, it is connected via a supply line to the fan arranged outside the refrigeration box, which feed air via a heat exchanger connected to a refrigerating machine into the interior of the refrigeration box 1 blows. The load opening 140 serves to carry out a test shaft for connecting the motor unit 8th with one outside the cold box 1 arranged three-phase machine. Three-phase machines are usually not suitable for operation at low temperatures, and therefore it represents a particular advantage of the device according to the invention 100 indicates that the use of a three-phase machine is independent of the desired operating ambient air temperature of the DUT 8th is possible without having to risk a cold-induced damage to the three-phase machine. By means of the cooling water openings 150a . 150b is a temperature of the cooling water of the engine of the engine unit 8th possible, as described below by means of 3 is explained. Likewise, a cooling of the engine oil of the engine of the engine unit 8th by means of oil holes 160a . 160b possible, as described below by means of 4 is explained. The intake opening 170 is inside the cold box 1 via a supply line with the intake of the engine of the engine unit 8th connected, so that the intake air from the engine preconditioned, in particular cooled, can, as described below with reference to 5 is explained. The exhaust opening 180 is inside the cold box 1 via a supply line with the exhaust system of the engine of the engine unit 8th connected and thus serves the exhaust gas export during the test. The sensor openings 190 allow the implementation of various sensors to measure the ambient operating air temperature inside the cold box 1 as well as relevant for the test operating parameters of the motor unit 8th ,

2 zeigt eine schematische Anordnung einer erfindungsgemäßen Kältebox 1 in einem Motorenprüfstand 100 mit einem zur Kühlung des Inneren der Kältebox 1 vorgesehenen Aufbau. Das Gebläse 20 beaufschlagt das Innere der Kältebox 1 über die Zuluftöffnung 120 mit Luft, welche über den Wärmetauscher 21 und die daran angeschlossene Kältemaschine 22 gekühlt wird, um den gewünschten Sollwert der Betriebsumgebungslufttemperatur der Motoreneinheit 8 einzustellen. Im vorliegenden Beispiel umfasst die Motoreneinheit 8 den Verbrennungsmotor 81, die zugehörige Fahrzeugbatterie 82 sowie den Kraftstofftank 83. Die von dem Gebläse 20 angesaugte Luft wird zunächst durch einen Trockner 23 geleitet und dort entfeuchtet, wodurch ein Zufrieren des Wärmetauschers 21 verhindert werden kann. 2 shows a schematic arrangement of a cold box according to the invention 1 in an engine test bench 100 with a for cooling the interior of the cold box 1 provided structure. The fan 20 impinges on the inside of the cold box 1 over the supply air opening 120 with air passing through the heat exchanger 21 and the attached chiller 22 is cooled to the desired set point of the operating ambient air temperature of motor unit 8th adjust. In the present example, the engine unit comprises 8th the internal combustion engine 81 , the associated vehicle battery 82 as well as the fuel tank 83 , The blower 20 sucked air is first through a dryer 23 directed and dehumidified, thereby freezing the heat exchanger 21 can be prevented.

3 zeigt eine schematische Anordnung einer erfindungsgemäßen Kältebox 1 in einem Motorenprüfstand 100 mit einem zur Temperierung des Kühlwassers des zu prüfenden Verbrennungsmotors 81 vorgesehenen Aufbau. Mittels der zusätzlichen Kühlwasserpumpe 50 wird das Kühlwasser durch einen Kreislauf zwischen dem Verbrennungsmotor 81 und dem Wärmetauscher 51 gepumpt, wobei der Wärmetauscher 51 mit einer außerhalb der Kältebox 1 angeordneten Kalt-Warm-Anlage 52 verbunden ist. Die Verwendung einer zusätzlichen Kühlwasserpumpe 50 ist vorteilhaft, da die zur Motoreneinheit typischerweise zugehörige Kühlwasserpumpe bei Motorstillstand nicht aktiv ist und den erfindungsgemäßen Kühlkreislauf in diesem Fall nicht versorgt. Die Ventile 53 dienen der detaillierten Regelung des Kühlwasserflusses. In der dargestellten Ausführungsform sind die Kühlwasserpumpe 50 und der Wärmetauscher 51 innerhalb der Kältebox 1 angeordnet, d.h. dass durch die Kühlwasseröffnungen 150a, 150b in diesem Fall nicht das Kühlwasser selbst fließt, sondern ein Steuerfluid, welches in einem Kreislauf zwischen Wärmetauscher 51 und Kalt-Warm-Anlage 52 zirkuliert. Alternativ können die Kühlwasserpumpe 50 und der Wärmetauscher 51 auch außerhalb der Kältebox 1 angeordnet sein. 3 shows a schematic arrangement of a cold box according to the invention 1 in an engine test bench 100 with a temperature for the cooling water of the engine to be tested 81 provided structure. By means of the additional cooling water pump 50 the cooling water is circulated between the internal combustion engine 81 and the heat exchanger 51 pumped, the heat exchanger 51 with one outside the cold box 1 arranged cold-warm plant 52 connected is. The use of an additional cooling water pump 50 is advantageous because the motor unit typically associated cooling water pump is not active at engine standstill and the cooling circuit according to the invention is not supplied in this case. The valves 53 serve the detailed control of the cooling water flow. In the illustrated embodiment, the cooling water pump 50 and the heat exchanger 51 inside the cold box 1 arranged, ie that through the cooling water holes 150a . 150b in this case, not the cooling water itself flows, but a control fluid, which in a circuit between the heat exchanger 51 and cold-warm plant 52 circulated. Alternatively, the cooling water pump 50 and the heat exchanger 51 also outside the cold box 1 be arranged.

4 zeigt eine schematische Anordnung einer erfindungsgemäßen Kältebox 1 in einem Motorenprüfstand 100 mit einem zur Kühlung des Motoröls des zu prüfenden Verbrennungsmotors 81 vorgesehenen Aufbau. Mittels der Ölpumpe 60 wird das Motoröl durch einen Kreislauf zwischen der Ölwanne des Verbrennungsmotor 81 und dem Wärmetauscher 61 gepumpt, wobei der Wärmetauscher 61 mit einer außerhalb der Kältebox 1 angeordneten Kältemaschine 62 verbunden ist. Die durch die Sensoröffnungen 190 geführten Sensoren 63 dienen der Messung von Temperatur und Druck des Motoröls. In der dargestellten Ausführungsform sind die Ölpumpe 60 und der Wärmetauscher 61 innerhalb der Kältebox 1 angeordnet, d.h. dass durch die Ölöffnungen 160a, 160b in diesem Fall nicht das Motoröl selbst fließt, sondern ein Steuerfluid, welches in einem Kreislauf mit dem Ventil 64 zwischen Wärmetauscher 61 und Kältemaschine 62 zirkuliert. Alternativ können die Ölpumpe 60 und der Wärmetauscher 61 auch außerhalb der Kältebox 1 angeordnet sein. 4 shows a schematic arrangement of a cold box according to the invention 1 in an engine test bench 100 with a for cooling the engine oil of the engine to be tested 81 provided structure. By means of the oil pump 60 The engine oil is circulated through the oil sump of the internal combustion engine 81 and the heat exchanger 61 pumped, the heat exchanger 61 with one outside the cold box 1 arranged chiller 62 connected is. The through the sensor openings 190 guided sensors 63 are used to measure the temperature and pressure of engine oil. In the illustrated embodiment, the oil pump 60 and the heat exchanger 61 inside the cold box 1 arranged, ie that through the oil holes 160a . 160b In this case, not the engine oil itself flows, but a control fluid which is in a circuit with the valve 64 between heat exchangers 61 and chiller 62 circulated. Alternatively, the oil pump 60 and the heat exchanger 61 also outside the cold box 1 be arranged.

5 zeigt eine schematische Anordnung einer erfindungsgemäßen Kältebox 1 in einem Motorenprüfstand 100 mit einem zur Konditionierung der Ansaugluft des zu prüfenden Verbrennungsmotors 81 vorgesehenen Aufbau. Die durch die Ansaugöffnung 170 angesaugte Luft wird in dem Wärmetauscher 71, welcher mit der Kältemaschine 72 verbunden ist, auf Solltemperatur gekühlt, wobei die Ventile 75, 76 und der durch die Sensoröffnung 190 eingeführte Temperatursensor 77 zur Temperaturregelung dienen. Dem Wärmetauscher 71 ist in der dargestellten Ausführungsform ein Trockner 73 zum Entfeuchten der Ansaugluft vorgeschaltet. Das Entfeuchten der Ansaugluft verhindert einerseits ein Zufrieren des Wärmetauschers 71, und kann andererseits auch eine gewünschte Vorgabe für die Motorenprüfung selbst darstellen. Der vor dem Wärmetauscher 71 angeordnete Gasdurchflußmesser 74 dient der Bestimmung der angesaugten Luftmenge während der Prüfung. 5 shows a schematic arrangement of a cold box according to the invention 1 in an engine test bench 100 with a for conditioning the intake air of the engine to be tested 81 provided structure. The through the intake 170 sucked air is in the heat exchanger 71 , which with the chiller 72 is connected, cooled to target temperature, the valves 75 . 76 and the through the sensor opening 190 introduced temperature sensor 77 serve for temperature control. The heat exchanger 71 is a dryer in the illustrated embodiment 73 upstream of the dehumidifying the intake air. Dehumidifying the intake air prevents the one hand, a freezing of the heat exchanger 71 On the other hand, it can also be a desired specification for the engine test itself. The front of the heat exchanger 71 arranged gas flow meter 74 is used to determine the intake air volume during the test.

Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf das vorstehend angegebene bevorzugte Ausführungsbeispiel. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder den Zeichnungen hervorgehenden Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten oder räumlicher Anordnungen, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein.The invention is not limited in its execution to the above-mentioned preferred embodiment. Rather, a number of variants is conceivable, which makes use of the illustrated solution even with fundamentally different types of use. All of the claims, the description or the drawings resulting features and / or advantages, including structural details or spatial arrangements may be essential to the invention both in itself and in various combinations.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

100100: Motorenprüfstandengine test stand
11: Kältebox, KältekammerCold box, cold chamber
1010: HaubeHood
1111: Deckelcover
1212: SeitenwandSide wall
1313: Außenhautshell
1414: Wärmedämmschichtthermal barrier
1515: Verschlussmittel für DeckelClosure means for lids
1616: Verbindungsmittel für SeitenwändeConnecting means for side walls
120120: Zuluftöffnungair intake opening
140140: Lastöffnungload opening
150a,150b150a, 150b: KühlwasseröffnungCooling water opening
160a, 160b160a, 160b: Ölöffnungoil port
170170: Ansaugöffnungsuction
180180: Abgasöffnungexhaust port
190190: Sensoröffnungsensor opening
2020: Gebläsefan
2121: Wärmetauscher für ZuluftHeat exchanger for supply air
22 22: Kältemaschine für ZuluftCooling machine for supply air
2323: Lufttrockner für ZuluftAir dryer for supply air
33: Palettepalette
5050: KühlwasserpumpeCooling water pump
5151: Wärmetauscher für KühlwasserHeat exchanger for cooling water
5252: Kalt-Warm-Anlage für KühlwasserCold-warm system for cooling water
5353: Ventil für KühlwasserkreislaufValve for cooling water circuit
6060: Ölpumpeoil pump
6161: Wärmetauscher für MotorölHeat exchanger for engine oil
6262: Kältemaschine für MotorölCooling machine for engine oil
6363: Sensoren für MotorölkreislaufSensors for engine oil circulation
6464: Ventil für SteuerfluidkreislaufValve for control fluid circuit
7171: Wärmetauscher für AnsaugluftHeat exchanger for intake air
7272: Kältemaschine für AnsaugluftCooling machine for intake air
7373: Lufttrockner für AnsaugluftAir dryer for intake air
7474: Gasdurchflußmesser AnsaugluftGas flow meter intake air
7575: Ventile für AnsaugluftValves for intake air
7676: Ventil für SteuerfluidkreislaufValve for control fluid circuit
7777: Temperatursensor für AnsaugluftTemperature sensor for intake air
88th: Motoreneinheitmotor unit
8181: BrennkraftmaschineInternal combustion engine
8282: Batteriebattery
8383: KraftstofftankFuel tank
99: Podestpodium

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102015102848 A1 [0003]
DE 2846742 A1 [0004]

Claims

Cold chamber (1) for receiving and cooling the operating environment of a motor unit to be tested (8) comprising at least one internal combustion engine (81), characterized in that the cold chamber (1) is designed as a portable cold box (1).

Cold chamber (1) after Claim 1 , characterized in that the cold box (1) has a supply air opening (120) through which the interior of the cold box (1) by means of an outside of the cold box (1) can be arranged blower (20) can be acted upon with air and / or wherein the inflatable air by means of a heat exchanger (21) which can be arranged outside the cold box (1) and a cooling machine (22) which can be arranged outside the cold box (1).

Cold chamber (1) after Claim 1 or 2 , characterized in that the cold box (1) comprises a hood (10) and a pallet (3), wherein the hood (10) on the pallet (3) and releasably connected to the pallet (3).

Cold chamber (1) after Claim 3 , characterized in that the hood (10) comprises four isolatable side walls (12) and a lid (11), wherein the side walls (12) and the lid (11) are releasably connected together.

Cold chamber (1) after Claim 3 or 4 , characterized in that the hood (10) comprises an outer skin (13) made of metal and an inner thermal barrier coating (14) arranged on the outer skin (13).

Cold chamber (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the cold box (1) - a length of 1500 mm to 1800 mm or 1600 mm to 1700 mm and / or a - width of 900 mm to 1300 mm or 1000 mm to 1170 mm, and / or a height of 1200 mm to 1700 mm or from 1300 mm to 1600 mm.

Cold chamber (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that the cold box (1) comprises a load opening (140) through which the motor unit (8) by means of a test shaft with an outside of the cold box (1) can be connected consumers connected.

Cold chamber (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that the cold box (1) comprises two cooling water openings (150a, 150b) for the supply of tempered fluid or for the passage of fluid to be tempered, so that for the internal combustion engine (81) provided cooling water by means of a cooling water pump (50) through a heat exchanger (51) can be conveyed, wherein the heat exchanger (51) with a outside of the cold box (1) can be arranged cold-warm system (52) is connectable.

Cold chamber (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the cold box (1) comprises two oil openings (160a, 160b) for the supply of temperature-controlled fluid or the flow of fluid to be tempered, so that engine oil from the oil pan of the internal combustion engine ( 81) by means of an oil pump (60) through a heat exchanger (61) can be conveyed, wherein the heat exchanger (61) with an outside of the cold box (1) can be arranged in the refrigerator (62) is connectable.

Cold chamber (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that the cold box (1) comprises an intake opening (170) for the intake air of the internal combustion engine (81), wherein the intake air by means of a heat exchanger (71) and one outside the cold box (1 ) can be tempered chiller (72) can be arranged.

Engine test bench (100) with a motor unit to be tested (8) comprising at least one internal combustion engine (81) and with a cold chamber (1) for cooling the operating environment of the motor unit (8) according to one of Claims 1 to 10 ,

Engine test bench (100) according to Claim 11 , characterized in that the cold chamber (1) is formed with the recorded motor unit to be tested (8) as a portable cold box (1), wherein the cold box (1) has a supply air opening (120) through which the interior of the cold box (1 ) is acted upon by means of a blower (20) arranged outside the cold box (1), wherein the injected air can be tempered by means of a heat exchanger (21) arranged outside the cold box (1) and a chiller (22) arranged outside the cold box (1) is.