本實(shí)用新型涉及一種新型的車輛冷卻系統(tǒng)冷側(cè)阻力模擬測(cè)試試驗(yàn)臺(tái)，特別涉及一種通過模擬動(dòng)力艙內(nèi)部各部件冷卻時(shí)冷卻液流動(dòng)情況來模擬實(shí)車運(yùn)行工況并進(jìn)行測(cè)試的試驗(yàn)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著現(xiàn)代車用發(fā)動(dòng)機(jī)采用更加緊湊的設(shè)計(jì)和具有更大的升功率,強(qiáng)化程度越來越高,發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的熱流密度也隨之明顯增大,同時(shí)市場(chǎng)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的需求也不斷提高,既要滿足不斷提高的輸出功率,又要具有良好的經(jīng)濟(jì)性,此外,日益嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)也對(duì)冷卻系統(tǒng)提出了新的要求。目前幾乎所有的發(fā)動(dòng)機(jī)型都面臨著如何解決高功率密度下冷卻及熱平衡問題,冷卻系統(tǒng)的工作性能的優(yōu)劣,直接影響著動(dòng)力系統(tǒng)的整體性能。開發(fā)高效率、高可靠性的冷卻系統(tǒng),已成為發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)一步提高功率、改善經(jīng)濟(jì)性和排放性所必須突破的關(guān)鍵技術(shù)問題。因此,對(duì)車輛冷卻系統(tǒng)的深入研究,采用先進(jìn)的冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)和更加有效的研究開發(fā)方法,應(yīng)用于現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)提出解決的設(shè)計(jì)規(guī)范與策略就變得越來越迫切,具有十分重要的實(shí)際意義。

發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水流動(dòng)的合理分布直接影響到發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性與正常運(yùn)行。如果冷卻水量過多,冷卻溫度低,會(huì)增加機(jī)油粘度和磨擦功率,造成零件間的磨損加劇，同時(shí)增加了水泵的功率損耗帶走了可利用能，散熱損失增加,會(huì)降低發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性。如果冷卻水量過少,冷卻水溫過高,冷卻水掠過冷卻水腔側(cè)的水流速度過小,使氣缸蓋及有關(guān)零部件得不到足夠的冷卻,影響它們的使用壽命。如果冷卻水分布不當(dāng),在水流區(qū)有流動(dòng)死區(qū)或微渦,也會(huì)造成局部熱應(yīng)力過高,導(dǎo)致零件過早損壞。因此尋求適當(dāng)?shù)睦鋮s水量與合理的流場(chǎng)分布在發(fā)動(dòng)機(jī)研究中占據(jù)著相當(dāng)重要的位置,而這也正是對(duì)冷卻水流動(dòng)進(jìn)行研究的意義所在。對(duì)冷卻系統(tǒng)冷卻液的研究主要包括冷卻液的速度、溫度和壓力三個(gè)方面的內(nèi)容。

在冷卻液流動(dòng)研究中，冷卻系統(tǒng)的流動(dòng)阻力是一個(gè)重要的影響因素。其阻力包括發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部水套阻力、各主要部件阻力(散熱器、機(jī)油冷卻器、節(jié)溫器)、管路阻力等。一般汽車、拖拉機(jī)、工程機(jī)械的內(nèi)燃機(jī)中，水冷式冷卻系的管道流動(dòng)阻力(當(dāng)管道中流速等于3～5m/s時(shí))一般為7.5×103～12.5×103Pa，氣缸水套阻力一般為13×103～15×103Pa，水散熱器阻力20×103～25×103Pa，總阻力為40×103～53×103Pa。由此可以看出，冷卻系統(tǒng)中各部件與管道的阻力都是相同數(shù)量級(jí)，對(duì)整個(gè)冷卻系統(tǒng)的效率都有著重要的影響。在閉式強(qiáng)制循環(huán)冷卻系統(tǒng)中，使用水泵克服較大的流動(dòng)阻力來維持必要的循環(huán)流量的,若冷卻系統(tǒng)流動(dòng)阻力過大將造成不必要的能量損失,而且由于總阻力過大而導(dǎo)致了水泵進(jìn)口處的靜壓過低。這不僅會(huì)造成水泵穴蝕,而且在熱機(jī)工作時(shí)易產(chǎn)生蒸氣,導(dǎo)致水泵流量和冷卻能力的急劇下降。同時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)水套內(nèi)的壓力分布直接影響冷卻液的流動(dòng)以及分布情況，極大的影響冷卻系統(tǒng)的效率。因此，對(duì)冷卻系統(tǒng)流動(dòng)阻力的研究，對(duì)保證冷卻液流量的合理分配以及各主要部件匹配有著相當(dāng)重要的意義。

在混合動(dòng)力車應(yīng)用越來越廣泛的時(shí)代，該種車型的冷卻系統(tǒng)也日益受到關(guān)注?；旌蟿?dòng)力型電傳動(dòng)車輛主要冷卻對(duì)象為發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)、電池組和控制系統(tǒng)等?？紤]到高低溫?zé)嵩床考ぷ鳒夭钶^大的特點(diǎn),整個(gè)冷卻系統(tǒng)由高溫循環(huán)回路和低溫循環(huán)回路構(gòu)成,將高溫?zé)嵩簇?fù)載和低溫?zé)嵩簇?fù)載分開,提高冷卻系統(tǒng)的工作效率,使各部件在最佳溫度下工作。

因此，為了能夠達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊约拜^少實(shí)驗(yàn)成本，提出一種車輛冷卻系統(tǒng)冷側(cè)阻力模擬測(cè)試試驗(yàn)臺(tái)是大有裨益的，該試驗(yàn)臺(tái)有兩高低溫兩種循環(huán)，可適用于各種車型。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種車輛冷卻系統(tǒng)冷側(cè)阻力模擬測(cè)試試驗(yàn)臺(tái)。

車輛冷卻系統(tǒng)冷側(cè)阻力模擬測(cè)試試驗(yàn)臺(tái)包括高溫循環(huán)、低溫循環(huán)和試驗(yàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集控制設(shè)備,所述的高溫循環(huán)包括用于升降被模擬高溫工件的升降臺(tái)、設(shè)置在第一膨脹水箱上的第一減壓閥以及順次相連構(gòu)成循環(huán)的高溫加熱水箱、第一水泵、穩(wěn)壓箱、第一高溫電磁閥、第一熱電阻、第一壓力傳感器、被模擬高溫工件、第二壓力傳感器、第二熱電阻、第二高溫電磁閥、第一流量計(jì)、第一膨脹水箱；

低溫循環(huán)包括：用于升降被模擬低溫工件的升降臺(tái)、設(shè)置在第二膨脹水箱上的第二減壓閥以及順次相連構(gòu)成循環(huán)的低溫加熱水箱、第二水泵、第三高溫電磁閥、被模擬低溫工件、第四高溫電磁閥、第二流量計(jì)、第二膨脹水箱、第三熱電阻、第三壓力傳感器。

所述的被模擬高溫工件包括用于模擬實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)的蝶閥、實(shí)車的散熱器和中冷器。

所述試驗(yàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集和控制設(shè)備采用美國(guó)NI公司的PXI機(jī)箱及信號(hào)調(diào)理箱。

所述的高溫加熱水箱并聯(lián)安裝有功率分別為20KW和30KW的兩個(gè)加熱管，所述的低溫加熱水箱并聯(lián)安裝有功率分別為10KW和20KW的兩個(gè)加熱管。

本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1.本試驗(yàn)臺(tái)是一個(gè)柔性模擬，它可以通過附件(升降臺(tái))高度的不同，各種轉(zhuǎn)接口，以及各種阻力模擬器(蝶閥)開度的不同，來模擬出各種不同車型的冷卻系統(tǒng)的阻力分布情況。適應(yīng)于各種車型，包括商用車、普通轎車或者其他工程機(jī)械。

2.本試驗(yàn)臺(tái)擁有兩個(gè)循環(huán)，高溫以及低溫循環(huán)。高溫循環(huán)可模擬實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)工作過程中，冷卻液沸騰蒸發(fā)的情況，流動(dòng)氣阻的現(xiàn)象。低溫循環(huán)可模擬溫度較低冷卻要求較低的部件的阻力情況。

3.適用于同一車型時(shí)，可通過工控計(jì)算機(jī)輸入該車實(shí)際的阻力map圖，通過阻力模擬器(蝶閥)的改變來模擬實(shí)車發(fā)動(dòng)機(jī)及變速箱情況，并通過調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速，結(jié)合散熱要求找出水泵與發(fā)動(dòng)機(jī)的最佳匹配。

4.本實(shí)用新型所提供的車輛冷卻系統(tǒng)冷側(cè)阻力模擬測(cè)試試驗(yàn)臺(tái)控制及數(shù)據(jù)采集設(shè)備采用美國(guó)NI公司的PXI-1042Q機(jī)箱及SCXI-1000信號(hào)調(diào)理箱，可以對(duì)溫度，壓力，流量、轉(zhuǎn)速等物理量進(jìn)行高精度的實(shí)時(shí)測(cè)量，同時(shí)CAN總線讀取發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)功機(jī)的測(cè)量數(shù)據(jù)。同時(shí)采集系統(tǒng)軟件的實(shí)時(shí)監(jiān)控，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)分析采用labview軟件編寫，可以對(duì)所有的被測(cè)物理量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，對(duì)水溫異?？梢赃M(jìn)行自動(dòng)報(bào)警；可以將試驗(yàn)過程中的所有測(cè)量數(shù)據(jù)自動(dòng)保存，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析從而對(duì)車輛冷卻系統(tǒng)各部件阻力進(jìn)行相關(guān)測(cè)定。

4.本實(shí)用新型所提供的車輛冷卻系統(tǒng)冷側(cè)阻力模擬測(cè)試試驗(yàn)臺(tái)相對(duì)于實(shí)車試驗(yàn)，采集數(shù)據(jù)全面，測(cè)量精度高、試驗(yàn)效果良好、成本低、系統(tǒng)整體可靠性高。

附圖說明

圖1為車輛冷卻系統(tǒng)阻力模擬測(cè)試試驗(yàn)臺(tái)示意圖；

圖2為工件19的示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述，但不作為對(duì)本實(shí)用新型的限定。

首先見圖1，車輛冷卻系統(tǒng)冷側(cè)阻力模擬測(cè)試試驗(yàn)臺(tái)包括高溫循環(huán)、低溫循環(huán)和試驗(yàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集控制設(shè)備,所述的高溫循環(huán)包括用于升降被模擬高溫工件5的升降臺(tái)、設(shè)置在第一膨脹水箱8上的第一減壓閥以及順次相連構(gòu)成循環(huán)的高溫加熱水箱1、第一水泵2、穩(wěn)壓箱3、第一高溫電磁閥4、第一熱電阻10、第一壓力傳感器11、被模擬高溫工件5、第二壓力傳感器13、第二熱電阻12、第二高溫電磁閥6、第一流量計(jì)7、第一膨脹水箱8；

低溫循環(huán)包括：用于升降被模擬低溫工件19的升降臺(tái)、設(shè)置在第二膨脹水箱22上的第二減壓閥以及順次相連構(gòu)成循環(huán)的低溫加熱水箱16、第二水泵17、第三高溫電磁閥18、被模擬低溫工件19、第四高溫電磁閥20、第二流量計(jì)21、第二膨脹水箱22、第三熱電阻23、第三壓力傳感器24。

作為優(yōu)選的，所述的被模擬高溫工件5包括用于模擬實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)的蝶閥、實(shí)車的散熱器和中冷器。

作為優(yōu)選的，所述試驗(yàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集和控制設(shè)備采用美國(guó)NI公司的PXI機(jī)箱及信號(hào)調(diào)理箱。

作為優(yōu)選的，所述的高溫加熱水箱1并聯(lián)安裝有功率分別為20KW和30KW的兩個(gè)加熱管，所述的低溫加熱水箱16并聯(lián)安裝有功率分別為10KW和20KW的兩個(gè)加熱管。

作為優(yōu)選的，所述的排氣與補(bǔ)水箱由膨脹水箱、減壓閥、熱電阻、壓力計(jì)組成，擁有排除回路中的氣體、減小回路中的壓力以及及時(shí)補(bǔ)充冷卻水作用。

所述試驗(yàn)臺(tái)的測(cè)試方法如下:

高溫測(cè)試過程：打開第一高溫電磁閥3和第二高溫電磁閥6，高溫加熱水箱1根據(jù)不同要求實(shí)現(xiàn)不同功率段的加熱，通過調(diào)節(jié)第一水泵2的轉(zhuǎn)速將水從高溫加熱水箱1中排出進(jìn)入穩(wěn)壓箱3，水通過穩(wěn)壓箱3的穩(wěn)定后進(jìn)入被模擬高溫工件5，被模擬高溫工件按照實(shí)車上的第一流量計(jì)測(cè)量整個(gè)回路中的流量，第一膨脹水箱8負(fù)責(zé)水路中的排氣與補(bǔ)水作用，試驗(yàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集控制設(shè)備采集高溫測(cè)試過程中的壓力、流量、溫度和第一水泵的轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)，控制第一水泵轉(zhuǎn)速，第一、第二高溫電磁閥的開關(guān)，第一高溫加熱水箱的加熱功率；

低溫測(cè)試過程：打開第三高溫電磁閥18和第四高溫電磁閥20低溫加熱水箱根據(jù)不同要求實(shí)現(xiàn)不同功率段的加熱，通過調(diào)節(jié)第二水泵的轉(zhuǎn)速將水從低溫加熱水箱泵入被模擬低溫工件，被模擬低溫工件根據(jù)實(shí)車布置且模擬低溫工件每個(gè)部件兩端均裝置壓力傳感器，每個(gè)回路裝有流量調(diào)節(jié)閥和流量計(jì)，第二流量計(jì)測(cè)量整個(gè)回路中的流量，第二膨脹水箱8負(fù)責(zé)水路中的排氣與補(bǔ)水作用，試驗(yàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集控制設(shè)備采集低溫測(cè)試過程中的壓力、流量、溫度和第二水泵的轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)，控制第二水泵轉(zhuǎn)速，第三、第四高溫電磁閥的開關(guān)，第二高溫加熱水箱的加熱功率；

試驗(yàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集控制設(shè)備對(duì)采集到的溫度，壓力，流量、轉(zhuǎn)速進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量，對(duì)水溫異常進(jìn)行自動(dòng)報(bào)警；將試驗(yàn)過程中的所有測(cè)量數(shù)據(jù)自動(dòng)保存。

作為優(yōu)選的，被模擬高溫工件5一般包括發(fā)動(dòng)機(jī)用蝶閥模擬，散熱器，中冷器等，具體部件根據(jù)實(shí)車來布置，并且每個(gè)部件兩段均裝置壓力傳感器。

作為優(yōu)選的，被模擬低溫工件19一般包括電機(jī)，電機(jī)控制器，油冷器等，具體部件以及回路的布置均按照實(shí)車，并且每個(gè)部件兩段均裝置壓力傳感器，每個(gè)支路中均裝置流量調(diào)節(jié)閥可以調(diào)節(jié)各個(gè)支路的流量，每各支路裝有流量計(jì)。圖2即為本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例中某車型的被模擬低溫工件19的示意圖。