SE530247C2 - System för dynamometertestning av motorfordon innefattande en kylanordning samt metod för kylning i ett system för dynamometertestning - Google Patents

Description

25 30 35 5301 247 _2_ högre och högre effekt, och högre och högre vridmoment, blir värmen som alstras av det effektabsorberande organet när des- sa motorer testas, t.ex. då en temperaturhöjning av den hyd- rauliska vätskan när den går genom styrventilen, svårare att kyla bort.

Sammanfattning av uppfinningen och de viktigaste karakteris- tiska egenskaperna Ett syfte med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla en kylanordning som löser det ovanstående problemet. I syn- nerhet är det ett syfte med föreliggande uppfinning att till- handahålla en kylanordning som tillåter effektivare bortkyl- ning av alstrad värme i effektabsorberande organ och/eller effektalstrande organ.

Detta syfte uppnås med en kylanordning i enlighet med den kännetecknande delen av patentkrav l.

I enlighet med uppfinningen innefattar kylanordningen ett fläktarrangemang för att generera en luftström, varvid nämnda luftström är avsedd för att riktas mot bromsanordningen och/eller det effektalstrande organet och/eller en värmeväx- lare för att tillhandahålla en kylande effekt. Fläktarrange- manget innefattar två fläktar, vilka är väsentligen axiellt inriktade, varvid kylanordningen innefattar organ för att ro- tera fläktarna i motsatt riktning relativt varandra.

Användningen av motsatt roterande fläktar, vilka är axiellt inriktade eller åtminstone väsentligen axiellt inriktade, har fördelen av att den resulterande luftströmmen, till den roterande, turbulenta luftströmmen hos ett system med endast en fläkt, utgör en relativt icke-turbulent, icke- roterande parallell luftström. Detta har, i sin tur, en mång- fald fördelar. Den icke-turbulenta parallella luftströmmen kan riktas mer precist mot en önskad punkt, och, på grund av den parallella och icke-turbulenta luftströmmen, kylande effekten av den utnyttjas effektivare, d.v.s. en i kontrast kan den 10 15 20 25 30 35 530 247 _3_ större del av den genererade luftströmmen når den effektab- sorberande och/eller effektalstrande organet och/eller värme- växlaren.

Vidare är det resulterande lufttrycket med tvåstegsfläktar- rangemanget 2-3 gånger så högt som det statiska trycket med en enda fläkt, vilket, de, ger en väsentligt högre kylande effekt jämfört med tekni- speciellt med tanke på det ovanståen- kens ståndpunkt.

Vidare, än mer, då fordonsmotorer alstrar högre och högre ef- fekt ökar även behovet av kylning för dessa motorer. Före- liggande uppfinning kan med fördel användas för att rikta luftströmmen mot motorkylaren. I en utföringsform kan luft- strömmen riktas så att den träffar både bilens motor och det effektabsorberande organet. I en alternativ utföringsform kan den kylande anordningen, som kommer att diskuteras nedan, in- (eller fler) ligt att rikta separata luftströmmar mot bilmotorn respektive nefatta två fläktarrangemang, så att det är möj- det effektabsorberande organet.

Likaså, på grund av de högre lufthastigheterna som kan uppnås med föreliggande uppfinning, är luftströmmen lämplig för att simulera vindmotstånd relaterat till fordonshastighet efter- som mottryck, t.ex. genom motorkylaren, kan övervinnas med lufttrycket som alstras av föreliggande uppfinning.

Det effektabsorberande organet kan bestå av en hydraulpump eller av en hydraulpumpenhet innefattande åtminstone två hyd- raulpumpar, och varje fläkt kan drivas av en hydraulisk mo- tor. Detta har fördelen av att höga effekter kan absorberas, och att relativt höga utgående lufteffekter kan uppnås med relativt små komponenter.

I en utföringsform leds en kontrollerad del av det utgående flödet från pumpen eller pumpenheten av till fläktmotorerna.

Detta har fördelen av att samma hydraulsystem kan användas för effektabsorption och luftflödesalstring. 10 15 20 25 30 35 530 24? _4._ En styrventil kan kontrollera flödet och/eller trycket (fràn pumpen) till fläktmotorerna. Detta har fördelen av att den kylande effekten kan regleras, d.v.s. när ingen eller små mängder effekt alstras, av t.ex. en motor på tomgång, varvid flödet till fläktmotorerna kan strypas helt, medan styrventi- len kan vara helt öppen för en rusande motor på högsta växel.

Som ett alternativ till styrventilen kan en hydraulpump med fast eller varierbar slagvolym användas för att avleda en kontrollerad del av det utgående flödet från pumpen eller pumpenheten till fläktmotorerna. Som ytterligare ett annat alternativ kan fläktmotorer med fast eller varierbar slagvo- lym i sig själva arrangeras för att avleda en kontrollerad del av det utgående flödet från pumpen eller pumpenheten.

Flödet och/eller trycket till varje fläktmotor kan kontrolle- ras separat. Detta har fördelen av att en fläkt kan drivas maximalt, medan den andra används för att justera flödet.

Uppfinningen hänför sig vidare till en metod för att kyla en bromsanordning och/eller ett effektalstrande organ.

Kortfattad beskrivning av ritningarna Fig. 1 visar ett system i vilket föreliggande uppfinning med fördel kan användas.

Fig. 2 visar en del av systemet som offentliggörs i fig. l.

Fig. 3 visar en alternativ typisk utföringsform av en kylan~ ordning i enlighet med föreliggande uppfinning.

Fig. 4 visar en annan typisk utföringsform av föreliggande uppfinning" Detaljerad beskrivning av typiska utföringsformer Fig. l visar ett dynamometertestsystem i vilket föreliggande uppfinning med fördel kan användas. Systemet är sammankopplat 10 15 20 25 30 35 530 247 ...5.. till ett fordon 10, och innefattar ett par testenheter 11, 12. Varje testenhet 11, 12 är hopkopplad med en kylanordning 20, 30. Varje kylanordning 20, 30 innefattar kylfläktar 21, 22 (31, 32) 24 (33, 34). De två testenheterna 11, associerade kylanordningarna 20, 30 är anslutna till ett gemensamt mät- och styrsystem 40. som drivs hydrauliskt av hydrauliska motorer 23, 12 och de motsvarande Testenheterna 11, 12 liknar varandra, och det gör också kyl- anordningarna 20, 30, och som det går att se i större detalj i fig. 2, vilken visar testenheten 11 och kylanordningen 20, innefattar varje testenhet 11, 12 en dynamometer i form av en effektabsorberande hydrostatisk pumpenhet, bestående av två gemensamt drivna hydraulpumpar 13, 14 och organ för att mäta vridmomentet som appliceras på pumpens ingående axel 15, vil- ken är arrangerad för att vara stelt förbunden till en driv- axel 16 hos fordonet.

Pumparna 13, 14 är förbundna med en hydrauloljetank 18, och under användning används en styrventil 19 för att kontrollera hydraulpumpflödet och -trycket. Det utgående flödet från pum- parna begränsas med styrventilen 19, så att ett tryck byggs upp. Det här trycket försöker att vrida pumparna kring sin egen axel. Som förklaras mer detaljerat i EP O 210 979, be- gränsas denna vridrörelse av en belastningscell utrustad med en töjningsmätare (visas inte), och signalen från töjningsmä- taren sänds till det gemensamma mät- och styrsystemet 40. Ge- nom att kalibrera signalen från töjningsmätaren mot ett kant vridmoment kommer signalen att vara proportionell mot vridmo- mentet. Styrventilen 19 utgörs företrädesvis av en ultrasnabb styrventil, såsom den som beskrivs i den internationella pa- tentansökan WO 2004/111739 Al, med vars användning både små och stora vätskeflöden och tryck kan justeras noggrant. På det här sättet kan fordonet 10 testas under snabba accelera- tioner och, dessutom, kan hjulvridmomentet i hela fordonsmo- torns hastighetsintervall enkelt mätas upp. 10 15 20 25 30 35 530 247 _6_ När den hydrauliska oljan har gått igenom pumparna 13, 14 går den tillbaka till oljetanken 18 för senare användning. Som det går att se i fig. 2 avleds en del av vätskeflödet, emel- lertid, till de hydrauliska motorerna 23, 24 som driver fläk- tarna 21, 22 hos kylanordningen 20. För att kontrollera flö- det till och/eller trycket på fläktmotorerna 23, 24, tillhan- dahålls en andra styrventil 26 (36) i den hydrauliska kret- sen, mellan högtryckssidan av pumparna 13, 14 och fläktmoto- rerna 23, 24. Med denna andra styrventil 26 kan luftströmmen Till exempel kan, när fordonsmotorn 50 går på tomgång och, följ- som genereras av fläktarna 21, 22 kontrolleras separat. aktligen, den alstrade effekten endast utgör en del av den maximala effekten hos motorn 50, flödet till fläktmotorerna 23, 24 strypas helt, d.v.s. styrventilen 26 stängs, eller stängs till en låg nivå, eftersom den erforderliga kylande effekten i det här fallet är låg, både med avseende på for- donsmotorn 50 och med avseende på hydraulpumpenheten. Å andra sidan, när motorn 50 rusar, i synnerhet på högsta växeln, och den erforderliga kylande effekten är maximal för både fordonsmotorn 50 och pumpenheten, så kan styrventilen 26 öppnas helt och hållet, och luftströmmen som genereras av fläktarna 21, 22 således vara maximal. Användningen av styr- ventilen 26 har dessutom fördelen av att risken att driva fläktmotorerna för fort blir lägre, eftersom styrventilen kan fungera som en säkerhetsventil för fläktmotorerna. I en al- ternativ utföringsform, i synnerhet för användning vid krä- vande tester av högpresterande motorer, kan styrventilen 26 utelämnas, det kommer alltid att vara ett flöde till fläktmotorerna. Styrventilen 26 kan med fördel vara av typen som beskrivs i WO 2004/111739 A1. d.v.s.

Storleken på fläktmotorerna 23, 24, och således den generera- de effekten från varje fläktmotor 23, 24, kan bestämmas base- rat på bromsningseffekten hos testanordningen. Som ett exem- pel kan effekten som genereras av varje fläktmotor t.ex. vara 120 kW när testanordningen klarar att bromsa effekter på upp till t.ex. 1000 kW. 10 15 20 25 30 35 530 247 _']_ Som visas i fig. 2 kan inriktningen av fläktarna 21, 22 vara sådan att en del av luftströmmen träffar pumpenheten, och en del av luftströmmen träffar fordonsmotorn 50 (fordonskylare 51). Alternativt kan luftströmmen riktas mot endera av de två, beroende på var den kylande effekten behövs.

De två fläktarna är arrangerade för att rotera i motsatt riktning relativt varandra. Som uppges ovan resulterar an- vändning av motsatt roterande fläktar, vilka är axiellt eller åtminstone väsentligen axiellt inriktade, i en relativt icke- turbulent, icke-roterande parallell luftström. Med andra ord, när luftströmmen från fläktenheten i fig. 2 riktas mot pump- enheten och/eller fordonsmotorns kylare 51, när en större del av den genererade luftströmmen sitt önskade mål och därigenom kan den kylande effekten av luftströmmen utnyttjas effektiva- re.

Vidare, vilket också anges ovan, är det resulterande luft- trycket med det motroterande tvåstegsfläktarrangemanget 2-3 gånger så högt som det statiska trycket med en enda fläkt, vilken gör det möjligt att mottrycket genom kylaren 51 kan övervinnas, och därigenom att tillräckligt med kylande effekt kan tillhandahållas fordonsmotorn även när motorn är mycket hårt belastad. Till exempel kan racerbilsmotorer utveckla upp till 1100 kW eller högre effekt, vilket resulterare i större krav på kylanordningar. Det uppnåbara högre trycket kan också användas för att simulera höghastighetskörning, d.v.s. luft- strömmens tryck som riktas mot fordonet kan kontrolleras med fläktmotorer för att motsvara, eller väsentligen motsvara, vindmotståndet som fordonet kan utsättas för under verklig körning med den simulerade hastigheten. Företrädesvis kon- trolleras luftströmstrycket med mät- och styrsystemet 40 ge- nom att kontrollera den andra styrventilen 26.

Som det går att se i figurerna, när den avledda delen flödet av hydraulpumpolja har passerat fläktmotorerna, går den här avledda delen genom en värmeväxlare 25 innan den leds vidare till oljetanken 18. Som det visas i figuren kan värmeväxlaren 10 15 20 25 30 35 530 247 _8._ 25 företrädesvis placeras precis bakom fläktarrangemanget 20 så att luften som dras ut av fläktarna 21, 22 går igenom vär- meväxlaren 25 och kyler oljan. I en alternativ utföringsform kan värmeväxlaren 25 lokaliseras framför, eller delvis fram- för, fläktarrangemanget, så att luftströmmen tillhandahåller den kylande effekten. I den ovanstående utföringsformen kan luften som sugits genom värmeväxlaren 25 av fläktarna, och således luften som blåses av fläktarna mot pumpenheten, bli ganska varm på grund av värmen från den avledda oljan. För att förkyla den avledda delen av det hydrauliska pumpoljeflö- det, kan det ledas genom en andra värmeväxlare 25, schema- tiskt visad i fig. 2 med streckade linjer, t.ex. en vat- ten/olje-kylare, i vilken vatten används för att kyla olje- flödet, vilket i sin tur resulterar i att oljan som går genom värmeväxlaren 25, och därmed luften i luftströmmen, kommer att ha en lägre temperatur. Den andra värmeväxlaren kan lika väl vara lokaliserad mellan fläktmotorerna och värmeväxlaren 25.

I fig. 3 visas en alternativ utföringsform, i vilken varje kylanordning tillhandahålls med två fläktarrangemang 20a, 20b. Denna utföringsform tillåter att åtskilda luftströmmar alltid riktas mot bilmotorn 50a respektive testanordningen lla. Detta är speciellt fördelaktigt när högpresterande moto- rer utsätts för testning med tung belastning under en bety- dande tid, och både fordonsmotorn och testanordningen kräver en större kylande effekt. I det här exemplet kan fläktmoto- rerna 23a-b, 24a-b vara mindre.

I stället för två fläktarrangemang kan även fler användas för att göra det möjligt att rikta luftströmmar mot önskade punk- ter. Fläktarrangemangen kan placeras på olika höjd för att på bästa sätt tillhandahålla en önskad kylande effekt i en öns- kad lokalisering. Till exempel, om värmeväxlaren för det av- ledda flödet är lokaliserad framför fläktarrangemangen, kan luftströmmen för ett av fläktarrangemangen riktas mot varme- växlaren. 10 l5 20 25 30 35 530 247 _9_ Alternativt kan, när fläktarrangemangen utplaceras, fläktar- rangemangen från båda testanordningarna beaktas, exempelvis kan fläktarrangemang placeras ovanpå varandra, med ett fläkt- arrangemang från varje drivaxel.

I ytterligare en annan utföringsform kan bilen innefatta en fyrhjulsdrivning, och, följaktligen, tillhandahållas med fyra testenheter under testning. I det här fallet kan fläktarran- gemangen från alla fyra testenheterna beaktas som en helhet under positioneringen av dem, t.ex. kan mer kylande effekt koncentreras till fordonets framdel än till bakdelen.

Vidare, som visas i fig. 4, kan en andra värmeväxlare 60 ar- rangeras pà tillbakavägen från högtryckssidan av hydraulpum- parna till tanken. Detta möjliggör ännu effektivare kylning, eftersom, som det visas i figuren, ett fläktarrangemang 20a' kan riktas direkt mot denna andra värmeväxlare 60.

I stället för att använda en styrventil för att kontrollera flödet till/trycket på fläktmotorerna, kan en hydraulpump med fast eller varierbar slagvolym användas för att avleda en kontrollerad del av det utgående flödet från pumpen eller pumpenheten till fläktmotorerna. Som ytterligare ett annat alternativ kan fläktmotorer med fast eller varierbar slagvo- lym i sig själva arrangeras för att avleda en kontrollerad del av det utgående flödet från pumpenheten.

Vidare, i den ovanstående beskrivningen har fläktmotorerna visats som parallellt kopplade. Dessa kan, naturligtvis, al- ternativt kopplas i serie. Vidare, än mer, i stället för att ha en styrventil som kontrollerar alla fläktmotorer för en testanordning, kan varje fläktmotor kontrolleras separat av en separat styrventil. På det här sättet kan styrsystemet kontrollera fläktarna så att en fläkt i varje par drivs maxi- malt, medan den andra används för att justera luftströmmen.

Likaså har styrventilen (styrventilerna) för kontroll av fläktmotorerna visats som om den (de) är lokaliserad upp- 10 15 20 530 247 _10- ströms fläktmotorerna. Denna styrventil(er) kan, naturligt- vis, även vara lokaliserad nedströms fläktmotorerna.

I den ovanstående beskrivningen har fläktarrangemangen för- setts med energi med en avledd del av bromsapparatens hyd- raulpumpflöde. Vilket är uppenbart för en fackman inom tek- nikområdet kan, emellertid, fläktarrangemanget lika väl få energi från en separat hydraulisk krets, men med nackdelen av extra apparatur.

Vidare, kylanordningen har beskrivits i samband med ett dyna- mometertestsystem. Som är uppenbart för en fackman inom tek- nikområdet kan, emellertid, kylanordningen också användas i andra tillämpningar, i vilka en lättkontrollerad kylande ef- fekt behövs. Vidare, i den ovanstående beskrivningen har luftströmmen(strömmarna) riktats mot bromsapparaturen och/eller fordonet och/eller en värmeväxlare. I en alternativ utföringsform kan luftströmmen riktas i en godtycklig rikt- ning, eftersom fläktarrangemanget i enlighet med uppfinningen i sig självt är mycket effektivt för kylning av den avledda delen av hydraulpumpflödet.

Claims (20)

10 15 20 25 30 35 530 247 _11- PATENTKRAV

1. l. System för dynamometertestning av motorfordon innefattande en kylanordning för en bromsanordning och/eller ett effektalstrande organ, med effektabsorberande organ för absorption av en effekt som appliceras därpå av effektalstrande organ, varvid kylanordningen innefattar ett fläktarrangemang för generering av en luftström, och nämnda luftström är avsedd för att tillhandahålla en kylande effekt, kännetecknad av att nämnda fläktarrangemang innefattar två fläktar, vilka är väsentligen axiellt inriktade, och att kylanordningen innefattar organ för att rotera fläktarna i motsatt riktning relativt varandra.

2. System i enlighet med patentkrav 1, kännetecknad av att nämnda luftström är avsedd för att riktas mot bromsanordning- en och/eller det effektalstrande organet och/eller en värme- växlare.

3. System i enlighet med patentkrav l eller 2, kännetecknad av att varje fläkt drivs av en hydraulisk motor eller hydrau- liska motorer, direkt eller indirekt med en transmission.

4. System i enlighet med något av patentkraven l-3, varvid nämnda effektabsorberande organ utgörs av en hydraulpump.

5. System i enlighet med något av patentkraven l-4, varvid nämnda effektabsorberande organ utgörs av en hydraulpumpenhet innefattande åtminstone två hydraulpumpar.

6. System i enlighet med patentkrav 4 eller 5 när de beror av patentkrav 3, varvid en första styrventil tillhandahålls för att avleda en kontrollerad del av utflödet från pumpen eller pumpenheten till fläktmotorerna.

7. System i enlighet med patentkrav 6, kännetecknad av att den första styrventilen kontrollerar flödet till och/eller trycket på fläktmotorerna. 10 15 20 25 30 35 530 247 _12-

8. System i enlighet med patentkrav 4 eller 5 när de beror av patentkrav 3, kännetecknad av att en hydraulpump med fast el- ler varierbar slagvolym tillhandahålls för att avleda en kon- trollerad del av utflödet från pumpen eller pumpenheten till fläktmotorerna.

9. System i enlighet med patentkrav 4 eller 5 när de beror av patentkrav 3, kännetecknad av att fläktmotorer med fast eller varierbar slagvolym är arrangerade för att avleda en kontrol- lerad del av utflödet från pumpen eller pumpenheten.

10. System i enlighet med något av patentkraven 7-9, känne- tecknad av att flödet till och/eller trycket på varje fläkt- motor kan kontrolleras separat.

11. System i enlighet med något av patentkraven 6-10, känne- tecknad av att en första värmeväxlare tillhandahålls, varvid nämnda första värmeväxlare är arrangerad för utsätta den del av utflödet från pumpen eller pumpenheten som tillförs till fläktmotorerna för kylverkan på luftströmmen som genereras av fläktarna, eller på luften som används för att generera luft- strömmen.

12. System i enlighet med något av patentkraven 6-11, varvid en andra värmeväxlare tillhandahålls, varvid nämnda värmeväx- lare är arrangerad för att kyla den delen av utflödet från pumpen eller pumpenheten som tillförs till fläktmotorerna med vatten.

13. System i enlighet med något av patentkraven 11-12, känne- tecknad av att ett hydrauliskt filter tillhandahålls i kyl- ledningen.

14. System i enlighet med något av patentkraven 1-13, varvid kylanordningen utgörs av ett separat fristående system. 10 15 20 25 30 530 24? _13-

15. System i enlighet med något av föregående patentkrav, varvid en andra styrventil används för att kontrollera ef- fektabsorptionen hos pumpen eller pumpenheten i det effektab- sorberande organet.

16. System i enlighet med något av föregående patentkrav, kännetecknad av att den innefattar två eller fler fläktarran- gemang.

17. System i enlighet med något av föregående patentkrav, kännetecknad av att nämnda fläktarrangemang innefattar tre eller fler fläktar, vilka är väsentligen axiellt inriktade.

18. System i enlighet med något av föregående patentkrav, varvid nämnda effektalstrande organ utgörs av motorn i en bil, och varvid nämnda effektabsorberande organ är förbundet med en driven utgående axel från nämnda bil.

19. Metod för kylning av en bromsanordning och/eller ett ef- fektalstrande organ i ett system för dynamometertestning av motorfordon, varvid effektabsorberande organ används för att absorbera en effekt som appliceras därpå av effektalstrande organ, varvid en kylanordning innefattar ett fläktarrangemang för generering av en luftström för att tillhandahålla en kylande effekt, kânnetecknad av att metoden innefattar steget av att rotera två fläktar i nämnda fläktarrangemang, vilka är väsentligen axiellt inriktade, på ett sådant sätt att fläk- tarna roterar i motsatt riktning relativt varandra.

20. Metod i enlighet med patentkrav 19, varvid nämnda luft- ström riktas mot bromsanordningen och/eller det effektalst- rande organet och/eller en värmeväxlare.