一種汽車前端空氣進(jìn)氣量測(cè)試方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及汽車測(cè)試相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種汽車前端空氣進(jìn)氣量測(cè)試方法及 系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 汽車前端進(jìn)氣量是衡量汽車散熱能力、空調(diào)性能和提高發(fā)動(dòng)機(jī)效能的最重要的指 標(biāo)之一，也關(guān)系到整車氣動(dòng)阻力。為了確保汽車的冷卻性能，在汽車設(shè)計(jì)開發(fā)過(guò)程必須對(duì)整 車（包括1 : 3模型車、1 : 1模型車或樣車）的前端進(jìn)氣量及其分布進(jìn)行精確測(cè)量和優(yōu)化 分析，使整車的前端進(jìn)氣量既能滿足發(fā)動(dòng)機(jī)、空調(diào)等散熱要求，又不至于由于進(jìn)氣量的過(guò)設(shè) 計(jì)而導(dǎo)致整車氣動(dòng)阻力、重量、成本等的增加。更是有效的避免了造車后出現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)溫度過(guò) 熱、水箱開鍋、空調(diào)性能不足、或者水箱過(guò)冷等事故的發(fā)生，從而提高整車性能和開發(fā)效率。 為汽車前端進(jìn)氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)、汽車的隔音、隔熱設(shè)計(jì)，W及汽車外形設(shè)計(jì)等，提供了科學(xué)的設(shè) 計(jì)數(shù)據(jù)。
[0003] 目前國(guó)內(nèi)外在送方面的研究和類似產(chǎn)品很少，多數(shù)的文獻(xiàn)資料都集中在汽車發(fā)動(dòng) 機(jī)空氣進(jìn)氣量的研究方面。例如：咎昕武等"在汽車空氣流量傳感技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)"一 文中提出了W空氣流量傳感器測(cè)量獲得的進(jìn)氣量為依據(jù)確定噴油量與點(diǎn)火時(shí)間的電噴系 統(tǒng)；陽(yáng)紅等在"發(fā)動(dòng)機(jī)瞬時(shí)進(jìn)氣量測(cè)量系統(tǒng)的研究"一文中介紹了一種發(fā)動(dòng)機(jī)瞬時(shí)進(jìn)氣量的 測(cè)量系統(tǒng)；李冰等在"基于熱線流量傳感器的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣量測(cè)試方法"一文中提出了一 種測(cè)量汽車發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣量的方法，等等。而IWASAKITETSUYA等則在歐洲專利公開了一種 發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸進(jìn)氣量巧||量（Measurementofenginecylinderinductionairquantity)的 發(fā)明專。巖崎鐵也等公開了 "發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸進(jìn)氣量的測(cè)量"的發(fā)明專利，該發(fā)明涉及發(fā)動(dòng)機(jī)氣 缸進(jìn)氣量的測(cè)量。然而相關(guān)資料均針對(duì)的是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣量，而并未針對(duì)汽車前端的 進(jìn)氣量。
[0004]現(xiàn)有的汽車前端的進(jìn)氣量主要是采用計(jì)算流體力學(xué)軟件進(jìn)行計(jì)算機(jī)輔助工程 (ComputerAided化gineering，CAE：)仿真獲得進(jìn)氣量數(shù)據(jù)，誤差較大。由于缺乏試驗(yàn)手 段支持，為了確保發(fā)動(dòng)機(jī)等散熱性能和空調(diào)的制冷性能，往往保留較大的余量，導(dǎo)致過(guò)度設(shè) 計(jì)，從而影響其它性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 基于此，有必要針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)對(duì)汽車前端的進(jìn)氣量缺乏準(zhǔn)確的測(cè)量方法的技術(shù)問(wèn) 題，提供一種汽車前端空氣進(jìn)氣量測(cè)試方法及系統(tǒng)。
[0006] 一種汽車前端空氣進(jìn)氣量測(cè)試方法，包括：
[0007]啟動(dòng)對(duì)汽車前端的待測(cè)試設(shè)備進(jìn)行進(jìn)氣量測(cè)試的測(cè)試風(fēng)洞；
[0008] 獲取包括至少一個(gè)葉輪的框架中每個(gè)所述葉輪的頻率作為葉輪實(shí)際頻率，將所有 的葉輪實(shí)際頻率進(jìn)行組合得到葉輪實(shí)際頻率組合，所述框架緊貼所述待測(cè)試設(shè)備；
[0009] 獲取葉輪頻率組合與風(fēng)洞實(shí)際風(fēng)速的換算關(guān)系；
[0010] 根據(jù)所述換算關(guān)系，將葉輪實(shí)際頻率組合轉(zhuǎn)換為風(fēng)洞實(shí)際風(fēng)速，W所述風(fēng)洞實(shí)際 風(fēng)速作為所述待測(cè)試設(shè)備的空氣進(jìn)氣量。
[0011] 一種汽車前端空氣進(jìn)氣量測(cè)試系統(tǒng)，包括：
[0012] 風(fēng)洞模塊，用于啟動(dòng)對(duì)汽車前端的待測(cè)試設(shè)備進(jìn)行進(jìn)氣量測(cè)試的測(cè)試風(fēng)洞；
[0013] 頻率組合獲取模塊，用于獲取包括至少一個(gè)葉輪的框架中每個(gè)所述葉輪的頻率作 為葉輪實(shí)際頻率，將所有的葉輪實(shí)際頻率進(jìn)行組合得到葉輪實(shí)際頻率組合，所述框架緊貼 所述待測(cè)試設(shè)備；
[0014] 換算關(guān)系獲取模塊，用于獲取葉輪頻率組合與風(fēng)洞實(shí)際風(fēng)速的換算關(guān)系；
[0015] 進(jìn)氣量換算模塊，用于根據(jù)所述換算關(guān)系，將葉輪實(shí)際頻率組合轉(zhuǎn)換為風(fēng)洞實(shí)際 風(fēng)速，W所述風(fēng)洞實(shí)際風(fēng)速作為所述待測(cè)試設(shè)備的空氣進(jìn)氣量。
[0016] 本發(fā)明通過(guò)獲取緊貼待測(cè)試設(shè)備的框架中的葉輪的頻率，利用葉輪頻率組合與風(fēng) 洞實(shí)際風(fēng)速的換算關(guān)系，將葉輪實(shí)際頻率組合轉(zhuǎn)換為風(fēng)洞實(shí)際風(fēng)速，從而得到汽車前端空 氣進(jìn)氣量。實(shí)現(xiàn)了對(duì)汽車前端空氣進(jìn)氣量的實(shí)際測(cè)試，為汽車前端設(shè)計(jì)提供真實(shí)有效的數(shù) 據(jù)。本發(fā)明所采用的測(cè)試工具簡(jiǎn)單，具有適用性廣、拆裝方便、可靠性高、測(cè)量精度高等優(yōu) 點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0017] 圖1為本發(fā)明一種汽車前端空氣進(jìn)氣量測(cè)試方法的工作流程圖；
[0018] 圖2為本發(fā)明所使用框架一個(gè)例子的示意圖；
[0019] 圖3為本發(fā)明一種汽車前端空氣進(jìn)氣量測(cè)試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模塊圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020] 下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0021] 如圖1所示為本發(fā)明一種汽車前端空氣進(jìn)氣量測(cè)試方法的工作流程圖，包括：
[0022] 步驟S101，啟動(dòng)對(duì)汽車前端的待測(cè)試設(shè)備進(jìn)行進(jìn)氣量測(cè)試的測(cè)試風(fēng)洞；
[0023] 步驟S102,獲取包括至少一個(gè)葉輪的框架中每個(gè)所述葉輪的頻率作為葉輪實(shí)際頻 率，將所有的葉輪實(shí)際頻率進(jìn)行組合得到葉輪實(shí)際頻率組合，所述框架緊貼所述待測(cè)試設(shè) 備；
[0024] 步驟S103,獲取葉輪頻率組合與風(fēng)洞實(shí)際風(fēng)速的換算關(guān)系；
[0025] 步驟S104,根據(jù)所述換算關(guān)系，將葉輪實(shí)際頻率組合轉(zhuǎn)換為風(fēng)洞實(shí)際風(fēng)速，W所述 風(fēng)洞實(shí)際風(fēng)速作為所述待測(cè)試設(shè)備的空氣進(jìn)氣量。
[0026] 其中，步驟S102中的框架，可W采用如圖2所示的框架21實(shí)現(xiàn)，框架3包括了多 個(gè)葉輪1，可按照不同汽車前端（冷凝器、散熱器、CAC等）的結(jié)構(gòu)形狀定制，作為一種例子， 框架3可W包括15個(gè)或者18個(gè)葉輪1。每個(gè)葉輪1的頻率，可W通過(guò)在每個(gè)葉輪1上安 裝的光電傳感器2采集到葉輪的頻率信號(hào)，頻率信號(hào)經(jīng)過(guò)整形放大電路進(jìn)行放大、整形處 理后被頻率采集器4接收，并WRS485通信方式，通過(guò)RS485通信電路5,經(jīng)RS485轉(zhuǎn)RS232 模塊6轉(zhuǎn)換后將頻率信號(hào)傳送到計(jì)算機(jī)7中進(jìn)行運(yùn)算。
[0027] 由于框架緊貼待測(cè)試設(shè)備，因此根據(jù)框架中的葉輪所計(jì)算出的風(fēng)洞實(shí)際風(fēng)速，就 可W作為待測(cè)試設(shè)備的空氣進(jìn)氣量。其中，待測(cè)試設(shè)備優(yōu)選地，可W為水箱，進(jìn)一步的，是水 箱的冷凝器、散熱器、中冷器（CAC)等設(shè)備。
[0028] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述葉輪頻率組合與風(fēng)洞實(shí)際風(fēng)速的換算關(guān)系通過(guò)如下方 式獲得：
[0029] 將每個(gè)所述葉輪單獨(dú)地在單葉輪風(fēng)洞里進(jìn)行標(biāo)定，獲取每個(gè)葉輪的頻率對(duì)應(yīng)葉輪 風(fēng)速關(guān)系；
[0030] 將至少一個(gè)所述葉輪組合成所述框架后在校準(zhǔn)風(fēng)洞中進(jìn)行校準(zhǔn)，得到由所有葉輪 風(fēng)速組合得到的葉輪總風(fēng)速與風(fēng)洞實(shí)際風(fēng)速的差異，從而得到葉輪頻率組合與風(fēng)洞實(shí)際風(fēng) 速的換算關(guān)系。
[0031] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述將每個(gè)所述葉輪單獨(dú)地在單葉輪風(fēng)洞里進(jìn)行標(biāo)定，獲 取每個(gè)葉輪的頻率對(duì)應(yīng)葉輪風(fēng)速關(guān)系，具體包括：
[0032] 將每個(gè)所述葉輪單獨(dú)地在單葉輪風(fēng)洞里進(jìn)行標(biāo)定測(cè)試，得到葉輪的頻率對(duì)應(yīng)單葉 輪風(fēng)洞平均風(fēng)速關(guān)系；
[0033] 對(duì)于每個(gè)所述標(biāo)定測(cè)試，分別對(duì)帶葉輪的單葉輪風(fēng)洞和不帶葉輪的單葉輪風(fēng)洞進(jìn) 行計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)仿真分析，獲得安裝葉輪位置的風(fēng)速與單葉輪風(fēng)洞平均風(fēng)速的修正關(guān) 系，從而得到葉輪的頻率對(duì)應(yīng)葉輪風(fēng)速關(guān)系。
[0034] 其中，校準(zhǔn)風(fēng)洞優(yōu)選為標(biāo)準(zhǔn)AMCA風(fēng)洞。
[0035] 在其中一個(gè)實(shí)施例中：
[0036] 所述葉輪的頻率對(duì)應(yīng)單葉輪風(fēng)洞平均風(fēng)速關(guān)系為
i= 1，2,...， η,式中，為帶第i個(gè)葉輪的單葉輪風(fēng)洞平均風(fēng)速，曰1為第i個(gè)葉輪的頻率對(duì)應(yīng)單葉輪風(fēng) 洞平均風(fēng)速關(guān)系根據(jù)最小二乘法得到的第一系數(shù)，bi為第i個(gè)葉輪的頻率對(duì)應(yīng)單葉輪風(fēng)洞 平均風(fēng)速關(guān)系根據(jù)最小二乘法得到的第二系數(shù)，為第i個(gè)葉輪的頻率，η為所述框架所包 括的葉輪數(shù)量；
[0037] 所述葉輪的頻率對(duì)應(yīng)葉輪風(fēng)速關(guān)系為；Vi=k(aifi+bi)，i= 1，2, . . .，η,其中，所 述Vi為第i個(gè)葉輪風(fēng)速，k為反映安裝葉輪位置的風(fēng)速與單葉輪風(fēng)洞平均風(fēng)速的修正關(guān)系 的單修正系數(shù)；
[0038] 所述葉輪頻率組合與風(fēng)洞實(shí)際風(fēng)速的換算關(guān)系為：
其中，K為反映葉輪總風(fēng)速與風(fēng)洞實(shí)際風(fēng)速的差異的總 修正系數(shù)，A為所述框架的面積，且
其中化為在校準(zhǔn)風(fēng)洞進(jìn)行校準(zhǔn)時(shí)的基準(zhǔn) 流量。
[0039] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述葉輪均勻設(shè)置在所述框架。
[0040] 作為一個(gè)例子，采用如圖2所示的框架，具體步驟如下：
[00川測(cè)試方法：
[004引 1)葉輪標(biāo)定
[0043] a)首先，分別對(duì)單個(gè)葉輪在小風(fēng)洞（單葉輪風(fēng)洞）里進(jìn)行標(biāo)定，得到葉輪頻率與小 風(fēng)洞平均風(fēng)速的關(guān)系，即；
[0044]
( 1 )
[0045]式中：
[0046] 而-為第i個(gè)葉輪的小風(fēng)洞平均風(fēng)速；
[0047]曰1為第i個(gè)葉輪的頻率對(duì)應(yīng)小風(fēng)洞平均風(fēng)速關(guān)系根據(jù)最小二乘法得到的第一系 數(shù)；
[0048] bi為第i個(gè)葉輪的頻率對(duì)應(yīng)小風(fēng)洞平均風(fēng)速關(guān)系根據(jù)最小二乘法得到的第二系 數(shù)；
[0049] 為第i個(gè)葉輪的頻率；
[0050] η為所述框架所包括的葉輪數(shù)量。
[0051]b)分別對(duì)帶單個(gè)葉輪的小風(fēng)洞和不帶葉輪的空風(fēng)洞進(jìn)行計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)（CFD) 仿真分析，獲得安裝葉輪位置的風(fēng)速與小風(fēng)洞平均風(fēng)速的修正關(guān)系。從而得到通過(guò)葉輪風(fēng) 速與頻率關(guān)系：
[0052] Vi=k(aifi+bi),i= 1,2, . . . ,η似
[005引 c)將η個(gè)葉輪組合成框架式后，再在標(biāo)準(zhǔn)AMCA風(fēng)洞中進(jìn)行第二次校準(zhǔn)，得到多葉 輪測(cè)得的風(fēng)速數(shù)據(jù)與實(shí)際風(fēng)速的差異，取得修正系數(shù)K，即：
[0054]
[005引式中，QS-為風(fēng)洞的基準(zhǔn)流量（m3/h)，
[0056] A-為框架的面積（m2)。
[0057]d)在各種實(shí)驗(yàn)工況下，采集器測(cè)得η個(gè)葉輪的頻率fi，根據(jù)校準(zhǔn)結(jié)果，采用W下公 式計(jì)算出汽車在該工況下的前端進(jìn)氣量：
[0058]
[00則。設(shè)備安裝
[0060] 將15 (或18)個(gè)均勻分布的光電傳感器2 (測(cè)速葉輪傳感器）安裝在定制的框架3 上，然后將該框架3緊貼在被測(cè)的部件（冷凝器、