CN203732277U - 一种中重型柴油机深度冷热冲击试验系统 - Google Patents

Abstract

一种中重型柴油机深度冷热冲击试验系统，包括高温储能循环系统、常温储能循环系统、低温循环系统、机油温度循环系统、加压泄压装置和发动机入口换热器，紧邻被试发动机冷却液入口和出口设有穿过所述发动机入口换热器的短通，所述加压泄压装置的出口通过加压泄压控制阀与所述发动机冷却液入口连通，所述高温储能循环系统、常温储能循环系统、低温循环系统各自设有循环管道，并在被试发动机冷却液入口和出口处相互并联，所述高温储能循环系统、常温储能循环系统和低温循环系统在与所述发动机冷却液主管道连通处的系统侧各自设有带水阀的短通。本实用新型可实现对于中重型柴油机进行全面的深度冷热冲击试验。

Description

一种中重型柴油机深度冷热冲击试验系统

技术领域

本实用新型涉及柴油发动机可靠性试验技术，具体说是一种中重型柴油机深度冷热冲击试验系统。

背景技术

发动机冷热冲击试验是模拟发动机整车处于满载全负荷道路工况时上坡、下坡过程中发动机水套内冷却液急速升温、降温，对发动机及其零部件性能劣化，复合机能劣化，零件劣化等进行评价考核。

根据GB/T19055-2003《汽车发动机可靠性试验方法》和福特标准深度冷热冲击试验项目要求对中重型柴油机的深度冷热冲击试验进行全面试验涉及到温控、流体、材料等多学科系统，如何更加高效、系统、紧凑地实现对柴油发动机的深度全面试验一直是本领域工程师们的不断研究的课题。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种能够全面试验柴油发动机温度性能的中重型柴油机深度冷热冲击试验系统。

所述中重型柴油机深度冷热冲击试验系统，在被试发动机冷却液入口和出口位置分别设有温度传感器，其特征是：包括高温储能循环系统、常温储能循环系统、低温循环系统、机油温度循环系统、加压泄压装置和发动机入口换热器，紧邻被试发动机冷却液入口和出口设有穿过所述发动机入口换热器的短通，所述加压泄压装置的出口通过加压泄压控制阀与所述发动机冷却液入口连通，所述高温储能循环系统、常温储能循环系统、低温循环系统各自设有循环管道，并在被试发动机冷却液入口和出口处相互并联，其中所述高温储能循环系统通过第一进水切换阀和第一回水切换阀分别与所述发动机冷却液入口主管道和出口主管道连通，所述常温储能循环系统和低温循环系统通过第二进水切换阀和第二回水切换阀与所述发动机冷却液主管道连通，所述高温储能循环系统、常温储能循环系统和低温循环系统在与所述发动机冷却液主管道连通处的系统侧各自设有带水阀的短通。

作为实施例，连接所述发动机入口换热器的短通经过入口换热器出水阀与所述发动机冷却液入口连通，在与发动机冷却液入口连接处通过入口换热调节阀调节，所述发动机入口换热器的入口换热器外循环接口连接外部恒温的循环水。

作为实施例，所述机油温度循环系统设有机油循环换热器，所述机油循环换热器将机油温度循环系统分为相互隔离的机油温控内循环和机油温控外循环，所述机油温控外循环与外部低温储能罐通过循环泵连通，机油温控内循环并接机油内循环加热器，加热器与机油温控外循环的入口管道的连接处同时通过机油内循环温度调节阀与机油循环换热器的出口管道连通。

作为实施例，所述高温储能循环系统设有高温储能进水罐和高温储能回水罐，在进水侧通过高温进水循环泵将设有温控的高温储能进水罐罐内液体经过高温进水循环水阀接入所述第一进水切换阀，在回水侧通过高温回水循环水阀和高温回水循环泵将回水由所述第一回水切换阀接入高温储能回水罐，并循环回所述高温储能进水罐。

作为实施例，所述常温储能循环系统设有常温储能进水罐、常温循环进水换热器和常温储能回水罐，在进水侧通过常温进水循环泵将设有温控的常温储能进水罐罐内液体经过常温循环进水换热器、常温进水循环水阀接入所述第二进水切换阀，在回水侧通过常温回水循环水阀和常温回水循环泵将回水由所述第二回水切换阀接入常温储能回水罐，并循环回所述常温储能进水罐。

作为实施例，所述低温循环系统设有冷媒储能进水罐和低温储能回水罐，在进水侧通过低温进水循环泵将设有温控的冷媒储能进水罐罐内液体经过低温进水循环水阀接入所述第二进水切换阀，在回水侧通过低温回水循环水阀和低温回水循环泵将回水由所述第二回水切换阀接入低温储能回水罐，并通过超低温冷水机组循环回所述冷媒储能进水罐。

作为优化方案，所述冷媒储能进水罐可以同时作为机油温控外循环的外部低温储能罐。

本实用新型可实现在试验基础上进行试验摸索和理论计算的更新化设计和匹配，满足普通冷热冲击试验能力和预留，以及可以进行常规可靠性试验中的水温控制和机油温度控制。回水罐的设置适合在有限的空间中进行冷热冲击试验，可将进水罐可放置在较远的位置。可以适合禁止外部加热、-40度冲击、外部加热功能模块的情况下使用，也可在要求使用外部强制加热的情况下使用。

附图说明

图1是本实用新型整体管路结构示意图。

图中：1—发动机，2—发动机入口换热器，3—加压泄压装置，4—入口换热器外循环流量调节阀，5—入口换热器外循环接口，10—高温储能进水罐，11—高温进水循环泵，12—高温进水循环水阀，13—高温回水循环水阀，14—高温回水循环泵，15—高温储能回水罐，18—高温循环短通水阀，20—常温储能进水罐，21—常温循环进水换热器，22—常温进水循环泵，23—常温进水循环水阀，24—常温回水循环水阀，25—常温回水循环泵，26—常温储能回水罐，29—常温循环短通水阀，30—冷媒储能进水罐，31—超低温冷水机组，32—低温进水循环泵，33—低温回水循环水阀，34—低温进水循环水阀，35—低温回水循环泵，36—低温储能回水罐，38—低温循环短通水阀，41—机油外循环进水阀，42—机油外循环回水阀，43—机油循环换热器，44—机油内循环温度调节阀，45—机油内循环加热器，46—机油内循环进水阀，47—机油内循环回水阀，48—发动机油底壳温控管进口，49—发动机油底壳温控管出口，51—加压泄压控制阀，52—第一回水切换阀，53—第二回水切换阀，54—第二进水切换阀，55—第一进水切换阀，56—入口换热器出水阀，57—入口换热调节阀。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步说明：如图中所示，中重型柴油机深度冷热冲击试验系统，在被试发动机冷却液入口和出口位置分别设有温度传感器，其特征是：包括高温储能循环系统、常温储能循环系统、低温循环系统、机油温度循环系统、加压泄压装置3和发动机入口换热器2，紧邻被试发动机冷却液入口和出口设有穿过所述发动机入口换热器2的短通，所述加压泄压装置3的出口通过加压泄压控制阀51与所述发动机冷却液入口连通，所述高温储能循环系统、常温储能循环系统、低温循环系统各自设有循环管道，并在被试发动机冷却液入口和出口处相互并联，其中所述高温储能循环系统通过第一进水切换阀55和第一回水切换阀52分别与所述发动机冷却液入口主管道和出口主管道连通，所述常温储能循环系统和低温循环系统通过第二进水切换阀54和第二回水切换阀与所述发动机冷却液主管道连通，所述高温储能循环系统、常温储能循环系统和低温循环系统在与所述发动机冷却液主管道连通处的系统侧各自设有带水阀的短通。

连接所述发动机入口换热器2的短通经过入口换热器出水阀56与所述发动机冷却液入口连通，在与发动机冷却液入口连接处通过入口换热调节阀57调节，所述发动机入口换热器2的入口换热器外循环接口5连接外部恒温的循环水。

所述机油温度循环系统设有机油循环换热器43，所述机油循环换热器43将机油温度循环系统分为相互隔离的机油温控内循环和机油温控外循环，所述机油温控外循环与外部低温储能罐通过循环泵连通，机油温控内循环并接机油内循环加热器45，加热器与机油温控外循环的入口管道的连接处同时通过机油内循环温度调节阀44与机油循环换热器43的出口管道连通。

作为实施例，所述高温储能循环系统设有高温储能进水罐10和高温储能回水罐15，在进水侧通过高温进水循环泵11将设有温控的高温储能进水罐10罐内液体经过高温进水循环水阀12接入所述第一进水切换阀55，在回水侧通过高温回水循环水阀13和高温回水循环泵14将回水由所述第一回水切换阀52接入高温储能回水罐15，并循环回所述高温储能进水罐10。

作为实施例，所述常温储能循环系统设有常温储能进水罐20、常温循环进水换热器21和常温储能回水罐26，在进水侧通过常温进水循环泵22将设有温控的常温储能进水罐20罐内液体经过常温循环进水换热器21、常温进水循环水阀23接入所述第二进水切换阀54，在回水侧通过常温回水循环水阀24和常温回水循环泵25将回水由所述第二回水切换阀53接入常温储能回水罐26，并循环回所述常温储能进水罐20。

作为实施例，所述低温循环系统设有冷媒储能进水罐30和低温储能回水罐36，在进水侧通过低温进水循环泵32将设有温控的冷媒储能进水罐30罐内液体经过低温进水循环水阀34接入所述第二进水切换阀54，在回水侧通过低温回水循环水阀33和低温回水循环泵35将回水由所述第二回水切换阀53接入低温储能回水罐36，并通过超低温冷水机组31循环回所述冷媒储能进水罐30。作为优化方案，所述冷媒储能进水罐30可以同时作为机油温控外循环的外部低温储能罐。

下面举例说明具体实施过程：

高温储能进水罐10和高温储能回水罐15的容积分别设为1500L和800L，各内设12KW加热器六支，其中三支作为备用。冷媒储能进水罐30，容积约2000L；低温储能回水罐36，容积约1200L。

热冲击试验：

加热罐内设定温度为95摄氏度～100摄氏度。在允许使用外部强制加热时，热冲击开始后通过循环水泵将95度～100度的防冻防锈液输送至发动机进水口。热冲开始后，即：第一回水切换阀52、第一进水切换阀55由关转开时，入口换热调节阀57冷端关闭，全部高温冷却液冲入发动机。

热冲调控状态：1.系统根据发动机出水口温度传感器温度，控制入口换热调节阀57，当发动机出水口温度达到控温点附近时入口换热器出水阀56打开，控制入口换热调节阀57开始PID调节控温。

2.此时发动机回水经由第一回水切换阀52、高温回水循环水阀13返回至高温储能回水罐15内。

高温回水罐内、出口均安装有温度传感器、用于控制高温回水罐内温度，通常高温回水罐出口温度控制为95摄氏度，罐体内温度保护区间为98摄氏度。高温进水罐内、出口均安装有温度传感器、用于控制高温进水罐内温度，通常高温回水罐出口温度控制为98摄氏度，罐体内温度保护区间为105摄氏度。

此状态下系统冷媒管路系统中进行自身小循环：

低温循环通过循环泵至低温进水循环水阀34，通过低温循环短通水阀38、低温回水循环水阀33返回冷媒储能进水罐30，第二进水切换阀54、第二回水切换阀53的超低温段关闭。

常温循环通过循环泵至常温进水循环水阀23通过常温循环短通水阀29、常温回水循环水阀24返回常温储能进水罐20，第二回水切换阀53、第二进水切换阀54常温段打开，第一回水切换阀52、第一进水切换阀55的该段关闭。

低温冲击试验：

进行冷却循环时，储存于冷媒储能进水罐的冷媒通过循环泵、低温进水循环水阀34、第二进水切换阀54、第一进水切换阀55、入口换热调节阀57输送至发动机；冷却液经发动机冷却液出口流经第一回水切换阀52、第二回水切换阀53、经低温回水循环水阀33返回低温储能回水罐36。

此状态下系统高温管路系统、常温管路系统中进行自身小循环，分别通过高温循环短通水阀18、常温循环短通水阀29进行循环，以进行能力储备，通常高温储能罐在第一进水切换阀55处传感器控制为98度，常温储能罐为全流降温，其通过热交换器与外界7度制冷水交换。

冷水机组控温传感器以安装于冷媒储能进水罐罐体出口位置为监控点，冷冲击开始后，冷却液冲入发动机，通常罐体储能温度需低于发动机出水控制温度15度以上。

当接近控制点时，入口换热器出水阀56打开，入口换热调节阀57根据发动机回水处温度传感器开始调节PID进行控制，此时发动机入口换热器处的电动2通比例阀门为全开状态，此时发动机入口换热器外循环32度循环水相对低温冲击为加热源。

常温循环控制：

通常常温循环为充分冷却，即通过常温循环进水换热器21连接的7度制冷水，将常温储能回水罐26、常温储能进水罐20储能至8度左右，与外界冷冻水无温差。

当接近控制点时，V6阀门打开，入口换热器出水阀56打开，入口换热调节阀57根据发动机回水处温度传感器开始调节PID进行控制，此时发动机入口换热器处的电动2通比例阀门为全开状态，此时外循环32度循环水相对低温冲击为加热源，进行所需的20度、25度温度控制。

国标禁止外部加热、-40度冲击时：外部加热功能模块在试验中被停用，则关闭球阀高温回水循环水阀13、高温进水循环水阀12、低温回水循环水阀33、低温进水循环水阀34。

加压泄压控制阀51开启，进行发动机小循环升温；该模块于安装时应离发动机越近越好，避免额外的水容积。

热冲击时，冷循环依靠循环水泵在装置管路内进行自冷却循环，等待冷冲击切换信号；通过常温循环短通水阀29、入口换热器出水阀56，发动机入口换热器在各个循环中均起到高、低点恒温控制作用。

如标准要求使用外部强制加热：则启动第一进水切换阀55、入口换热调节阀57阀门动作、打开热循环即可参与试验系统工作。

机油温度控制：

由于机油温度受发动机冷却液温度影响较大，标准中特殊低温机油温度点均在发动机停机时。

系统通过内循环进行温度控制，该系统自带机油内循环加热器45，机油内循环加热器45为2组9KW加热器。

控温根据工况需求，采用比例阀调节和切断停止外循环水泵形式进行。

Claims (6)

1.一种中重型柴油机深度冷热冲击试验系统，在被试发动机冷却液入口和出口位置分别设有温度传感器，其特征是：包括高温储能循环系统、常温储能循环系统、低温循环系统、机油温度循环系统、加压泄压装置（3）和发动机入口换热器（2），紧邻被试发动机冷却液入口和出口设有穿过所述发动机入口换热器（2）的短通，所述加压泄压装置（3）的出口通过加压泄压控制阀（51）与所述发动机冷却液入口连通，所述高温储能循环系统、常温储能循环系统、低温循环系统各自设有循环管道，并在被试发动机冷却液入口和出口处相互并联，其中所述高温储能循环系统通过第一进水切换阀（55）和第一回水切换阀（52）分别与所述发动机冷却液入口主管道和出口主管道连通，所述常温储能循环系统和低温循环系统通过第二进水切换阀（54）和第二回水切换阀与所述发动机冷却液主管道连通，所述高温储能循环系统、常温储能循环系统和低温循环系统在与所述发动机冷却液主管道连通处的系统侧各自设有带水阀的短通。

2.根据权利要求1所述的中重型柴油机深度冷热冲击试验系统，其特征是：连接所述发动机入口换热器（2）的短通经过入口换热器出水阀（56）与所述发动机冷却液入口连通，在与发动机冷却液入口连接处通过入口换热调节阀（57）调节，所述发动机入口换热器（2）的入口换热器外循环接口（5）连接外部恒温的循环水。

3.根据权利要求1所述的中重型柴油机深度冷热冲击试验系统，其特征是：所述机油温度循环系统设有机油循环换热器（43），所述机油循环换热器（43）将机油温度循环系统分为相互隔离的机油温控内循环和机油温控外循环，所述机油温控外循环与外部低温储能罐通过循环泵连通，机油温控内循环并接机油内循环加热器（45），加热器与机油温控外循环的入口管道的连接处同时通过机油内循环温度调节阀（44）与机油循环换热器（43）的出口管道连通。

4.根据权利要求1所述的中重型柴油机深度冷热冲击试验系统，其特征是：所述高温储能循环系统设有高温储能进水罐（10）和高温储能回水罐（15），在进水侧通过高温进水循环泵（11）将设有温控的高温储能进水罐（10）罐内液体经过高温进水循环水阀（12）接入所述第一进水切换阀（55），在回水侧通过高温回水循环水阀（13）和高温回水循环泵（14）将回水由所述第一回水切换阀（52）接入高温储能回水罐（15），并循环回所述高温储能进水罐（10）。

5.根据权利要求1所述的中重型柴油机深度冷热冲击试验系统，其特征是：所述常温储能循环系统设有常温储能进水罐（20）、常温循环进水换热器（21）和常温储能回水罐（26），在进水侧通过常温进水循环泵（22）将设有温控的常温储能进水罐（20）罐内液体经过常温循环进水换热器（21）、常温进水循环水阀（23）接入所述第二进水切换阀（54），在回水侧通过常温回水循环水阀（24）和常温回水循环泵（25）将回水由所述第二回水切换阀（53）接入常温储能回水罐（26），并循环回所述常温储能进水罐（20）。

6.根据权利要求1所述的中重型柴油机深度冷热冲击试验系统，其特征是：所述低温循环系统设有冷媒储能进水罐（30）和低温储能回水罐（36），在进水侧通过低温进水循环泵（32）将设有温控的冷媒储能进水罐（30）罐内液体经过低温进水循环水阀（34）接入所述第二进水切换阀（54），在回水侧通过低温回水循环水阀（33）和低温回水循环泵（35）将回水由所述第二回水切换阀（53）接入低温储能回水罐（36），并通过超低温冷水机组（31）循环回所述冷媒储能进水罐（30）。