CN113607421B - 一种车辆冷却系性能试验测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车辆冷却系性能试验测试装置，该测试装置的环境舱具有测试空间、进风口和出风口；在环境舱外侧的通风管道中安装有第一压力传感器、第一温度传感器、风量测试单元、平衡风机、空气调节器、送风风机、第二温度传感器以及第二压力传感器；散热器的进水口和出水口之间通过循环管道连通，循环管道中安装有第三压力传感器、第三温度传感器、加热单元、流量计、换热器、水泵以及第四温度传感器；控制单元确保散热器入口处的气压为大气压；控制单元确保导热流体的温度为设定温度。上述测试装置能够保证散热器的进风模式和进出口的环境状态与实车保持一致，有利于提升试验精度。

Description

一种车辆冷却系性能试验测试装置

技术领域

本发明涉及车辆工程技术领域，具体涉及一种车辆冷却系性能试验测试装置。

背景技术

在车辆散热器的散热性能试验中，通常采用加热装置对循环管路中的导热油、水进行加热，使其达到一定的温度之后进行模拟实际工况中散热器的导热油、水进口温度。该试验原理是通过锅炉燃烧或电加热装置加热导热油，通过中间换热器将导热油的热量传递给试验所需的导热油或水，利用PID控制(Proportional-integral-derivative control，比例积分微分控制)导热油的流量进而对试验所需的油温与水温进行调节，将其稳定在较小的温度波动范围(±0.2℃)，以满足散热器性能试验的精度要求。同时，采用变频风机加冷却风道的形式对散热器的入口风量进行精确调控。该装置的原理是：变频风机根据散热器的入口风量进行转速调节，进而确保通过散热器的风量满足试验要求，采用该试验方法时，散热器入口的进风量是通过仿真计算或经验值得出的，且散热器试验过程中散热器的进风量均匀且稳定，而实际车辆的冷却***散热器进风是不均匀的，且风量也与设计值有偏差，因此散热器试验的结果往往无法代替真实的冷却***试验，因此，如何模拟实车状态下冷却系的工作状况，对车辆冷却系性能测试及设计具有重要意义。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种车辆冷却系性能试验测试装置，能够保证散热器的进风模式和进出口的环境状态与实车保持一致，有利于提升试验精度。

本发明采用以下具体技术方案：

一种车辆冷却系性能试验测试装置，该测试装置包括环境舱、第一压力传感器、第一温度传感器、风量测试单元、平衡风机、空气调节器、送风风机、第二温度传感器、第二压力传感器、第三压力传感器、第三温度传感器、加热单元、流量计、换热器、水泵、第四温度传感器以及控制单元；

所述环境舱具有用于容置待测试的散热器和风扇的测试空间、以及与所述测试空间连通的进风口和出风口；

在所述环境舱外侧的所述进风口与所述出风口之间连通有通风管道，在所述通风管道中安装有用于检测所述出风口的风压的所述第一压力传感器、用于检测所述出风口的气温的所述第一温度传感器、用于检测所述通风管道内风量的所述风量测试单元、用于控制所述出风口的风速的所述平衡风机、用于控制所述通风管道内气温的所述空气调节器、用于控制所述进风口的风速的所述送风风机、用于检测所述进风口的气温的所述第二温度传感器以及用于检测所述进风口的风压的所述第二压力传感器；

所述散热器的进水口和出水口之间通过循环管道连通，所述循环管道内填充有导热流体，所述循环管道中安装有用于检测所述进水口的流体压力的所述第三压力传感器、用于检测所述进水口的流体温度的所述第三温度传感器、用于加热所述导热流体的所述加热单元、用于检测所述导热流体的流量的所述流量计、用于通过热交换对所述导热流体进行加热的所述换热器、用于控制所述循环管道内流体流量的所述水泵以及用于检测所述出水口的流体温度的所述第四温度传感器；

所述控制单元与所述第一压力传感器、所述第一温度传感器、所述风量测试单元、所述平衡风机、所述空气调节器、所述送风风机、所述第二温度传感器、所述第二压力传感器、所述第三压力传感器、所述第三温度传感器、所述加热单元、所述流量计、所述水泵以及所述第四温度传感器之间均信号连接；

根据所述第一压力传感器、所述第二压力传感器以及所述风量测试单元的检测结果，所述控制单元调节所述平衡风机和所述送风风机的转速，确保所述散热器入口处的气压为大气压；

根据所述第三温度传感器和所述第四温度传感器的检测结果，所述控制单元调节所述加热单元与所述换热器，确保所述导热流体的温度为设定温度。

更进一步地，所述平衡风机安装于所述空气调节器与所述出风口之间；

所述第一压力传感器和所述第一温度传感器依次安装于所述出风口与所述平衡风机之间；

所述送风风机安装于所述空气调节器与所述进风口之间；

所述第二温度传感器和所述第二压力传感器依次安装于所述送风风机与所述进风口之间。

更进一步地，所述风量测试单元位于所述平衡风机与所述第一温度传感器之间。

更进一步地，所述第三压力传感器、所述第三温度传感器、所述加热单元、所述流量计、所述换热器、所述水泵以及所述第四温度传感器依次安装于所述进水口与所述出水口之间。

更进一步地，所述换热器具有互不连通的第一热交换通道和第二热交换通道，所述第一热交换通道与所述循环管道连通，所述第二热交换通道内循环流动有热交换介质。

更进一步地，还包括用于加热所述热交换介质的有机热载体炉；

所述有机热载体炉与所述第二热交换管道之间通过管路连通，用于加热所述热交换介质。

更进一步地，所述加热单元为电加热丝。

更进一步地，所述平衡风机和所述送风风机均为变频风机。

更进一步地，还包括安装于所述出风口与所述风量测试单元之间的均流器。

更进一步地，还包括安装于所述风量测试单元与平衡风机之间的过滤网。

有益效果：

1、本发明的车辆冷却系性能试验测试装置可通过对原有的散热器台架进行简单改造，即可实现车辆冷却系的性能试验，无需搭建单独的试验台架，不需要占用新的场地，节省空间，具有良好的经济性；

2、控制单元根据进风口和出风口的压力调节平衡风机和送风风机的转速，保证散热器的进风口和出风口始终保持为大气压，使试验过程中的进风口和出风口的环境状态与实车保持一致，能够有效缩短调控时间并提升试验精度，使试验结果更接近于真实工况；

3.本发明的车辆冷却系性能试验测试装置采用上述结构，通过实车风扇送风代替原来风机送风的模式，使得散热器的进风更加符合实际工况，进一步提高试验精度，保证试验结果的真实性和可靠性。

附图说明

图1为本发明的车辆冷却系性能试验测试装置的原理结构示意图；

图2为本发明的车辆冷却系性能试验测试装置的控制原理示意图。

其中，1-环境舱，2-散热器，3-风扇，4-第一压力传感器，5-第一温度传感器，6-风量测试单元，7-平衡风机，8-空气调节器，9-送风风机，10-第二温度传感器，11-第二压力传感器，12-第三压力传感器，13-第三温度传感器，14-加热单元，15-流量计，16-换热器，17-水泵，18-第四温度传感器，19-控制单元，20-进风口，21-出风口，22-通风管道，23-进水口，24-出水口，25-循环管道，26-第一热交换通道，27-第二热交换通道，28-均流器，29-过滤网

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

参考图1和图2，本发明提供了一种车辆冷却系性能试验测试装置，该测试装置包括环境舱1、第一压力传感器4、第一温度传感器5、风量测试单元6、平衡风机7、空气调节器8、送风风机9、第二温度传感器10、第二压力传感器11、第三压力传感器12、第三温度传感器13、加热单元14、流量计15、换热器16、水泵17、第四温度传感器18以及控制单元19；

环境舱1具有用于容置待测试的散热器2和风扇3的测试空间、以及与测试空间连通的进风口20和出风口21；环境舱1用于为待测试的散热器2和风扇3提供封闭的测试空间；

在环境舱1外侧的进风口20与出风口21之间连通有通风管道22，在通风管道22中安装有用于检测出风口21的风压的第一压力传感器4、用于检测出风口21的气温的第一温度传感器5、用于检测通风管道22内风量的风量测试单元6、用于控制出风口21的风速的平衡风机7、用于控制通风管道22内气温的空气调节器8、用于控制进风口20的风速的送风风机9、用于检测进风口20的气温的第二温度传感器10以及用于检测进风口20的风压的第二压力传感器11；通过通风管道22与环境舱1的连通，为环境舱1内的散热器2和风扇3提供符合试验标准的环境风，使得散热器2和风扇3能够模拟实车工况下冷却***的工作状态；平衡风机7和送风风机9均可以采用变频风机，并且控制单元19可以采用PID控制对平衡风机7和送风风机9的转速进行调节；

散热器2的进水口23和出水口24之间通过循环管道25连通，循环管道25内填充有导热流体，循环管道25中安装有用于检测进水口23的流体压力的第三压力传感器12、用于检测进水口23的流体温度的第三温度传感器13、用于加热导热流体的加热单元14、用于检测导热流体的流量的流量计15、用于通过热交换对导热流体进行加热的换热器16、用于控制循环管道25内流体流量的水泵17以及用于检测出水口24的流体温度的第四温度传感器18；通过循环管道25为散热器2提供冷却***的实车工况，在试验过程中，通过换热器16对循环管道25中的导热流体的温度进行粗略调控，并通过加热单元14对循环管道25中的导热流体的温度进行精确控制，经过换热器16和加热单元14的共同作用使散热器2进水口23处的导热流体温度达到目标值；

控制单元19与第一压力传感器4、第一温度传感器5、风量测试单元6、平衡风机7、空气调节器8、送风风机9、第二温度传感器10、第二压力传感器11、第三压力传感器12、第三温度传感器13、加热单元14、流量计15、水泵17以及第四温度传感器18之间均信号连接；

根据第一压力传感器4、第二压力传感器11以及风量测试单元6的检测结果，控制单元19调节平衡风机7和送风风机9的转速，确保散热器2入口处的气压为大气压；

根据第三温度传感器13和第四温度传感器18的检测结果，控制单元19调节加热单元14与换热器16，确保导热流体的温度为设定温度。

上述车辆冷却系性能试验测试装置在试验过程中，通风管道22用于提供环境风，循环管道25用于模拟车辆的发热，第一压力传感器4测量散热器2的出风口21端的压力，并将测量值传递至控制单元19中，控制单元19根据第一压力传感器4检测的风压信号控制平衡风机7的转速，利用平衡风机7平衡***中的管道阻力，使环境舱1的出风口21端的压力为大气压；循环风经第一压力传感器4及第一温度传感器5后，可以通过均流器28进行均流，并通过均流后流入风量测试单元6，通过风量测试单元6测出***的实时风量，循环风还可以通过过滤网29进行过滤，并在过滤后进入平衡风机7，平衡风机7将循环风送入空气调节器8中，通过空气调节器8对循环风的温度进行调控，使循环风的温度达到目标温度，经过温度调控后的循环风流入送风风机9中，通过第二温度传感器10与第二压力传感器11后流入环境舱1，并流经散热器2，送风风机9的转速根据第二压力传感器11的测量值进行调节，使得环境舱1的进风口20处始终保持大气压。通过平衡风机7和送风风机9的配合使用，使得散热器2的进风口20和出风口21两端始终保持为大气压环境，模拟实车的真实进气状态。循环管道25中流动有冷却液、水等导热流体，导热流体在换热器16中进行换热后温度增加，升温后的导热流体经流量计15、加热单元14、第三温度传感器13及第三压力传感器12之后流入待测试的散热器2中，加热单元14对循环流动的导热流体的温度进行精确调控，其控制模式为：当第三温度传感器13检测到导热流体的温度比目标值低2℃时，流经换热器16的热交换介质的流量不再改变，此时加热单元14开始工作，并控制其功率对导热流体进行加热，使其温度上升至目标温度值附近，这样可以有效降低热交换介质流量调控的难度，缩短温度调节时间，降温后的循环水经第四温度传感器18及水泵17后流入换热器16进入下一个循环。

上述车辆冷却系性能试验测试装置在现有散热器2试验装置的基础上进行改造，在被测试件的进风端设置送风风机9，并在被测试件的出风端设置平衡风机7，根据进出风端的风压通过平衡风机7和送风风机9共同控制使散热器2两端均保持与实际工况相同的大气压环境，并采用与实车工作情况相同的风扇3为散热器2送风，改变现有均匀送风的模式，更加贴合实际，能够模拟实际工况下散热器2两端的真实环境状态，通过空气调节器8、以及加热单元14和换热器16的配合能够有效缩短调控时间并提升试验精度，使试验结果更接近于真实工况，有利于提高试验结果的真实性和可靠性，对车辆冷却系的设计具有重要的指导意义。

并且，本发明的车辆冷却系性能试验测试装置可通过对原有的散热器2台架进行简单改造，即可实现车辆冷却系的性能试验，无需搭建单独的试验台架，不需要占用新的场地，节省空间，具有良好的经济性；

一种具体的实施方式中，如图1所示，平衡风机7安装于空气调节器8与出风口21之间；第一压力传感器4和第一温度传感器5依次安装于出风口21与平衡风机7之间；送风风机9安装于空气调节器8与进风口20之间；第二温度传感器10和第二压力传感器11依次安装于送风风机9与进风口20之间。风量测试单元6位于平衡风机7与第一温度传感器5之间。第三压力传感器12、第三温度传感器13、加热单元14、流量计15、换热器16、水泵17以及第四温度传感器18依次安装于进水口23与出水口24之间。

更进一步地，如图1所示，换热器16具有互不连通的第一热交换通道26和第二热交换通道27，第一热交换通道26与循环管道25连通，第二热交换通道27内循环流动有热交换介质。换热器16利用流经于第二热交换通道27中的热交换介质加热流经于第一热交换通道26内的导热流体，热交换介质可以为导热油等；采用换热器16加热导热流体，具有加热均匀、温度稳定的特点，可以避免导热流体温度变化大的缺陷。

上述车辆冷却系性能试验测试装置还可以包括用于加热热交换介质的有机热载体炉；有机热载体炉与第二热交换管道之间通过管路连通，用于加热热交换介质。

在上述各种实施例的基础上，加热单元14可以为电加热丝，由于加热单元14采用电加热丝进行加热，因此，具有温度控制准确、快速和容易的特点，使得温度调节速度快、调节时间短。

上述车辆冷却系性能试验测试装置还可以包括安装于风量测试单元6与平衡风机7之间的过滤网29、以及安装于出风口21与风量测试单元6之间的均流器28。通过设置在通风管道22中的过滤网29能够对管道中的杂质进行过滤，以减小杂质对试验结果的影响；通过均流器28可以减小通风管道22中空气流速波动的峰值，同时减小压力波动对管路的冲击，使空气流动更加稳定。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种车辆冷却系性能试验测试装置，其特征在于，包括环境舱、第一压力传感器、第一温度传感器、风量测试单元、平衡风机、空气调节器、送风风机、第二温度传感器、第二压力传感器、第三压力传感器、第三温度传感器、加热单元、流量计、换热器、水泵、第四温度传感器以及控制单元；

所述环境舱具有用于容置待测试的散热器和风扇的测试空间、以及与所述测试空间连通的进风口和出风口；

在所述环境舱外侧的所述进风口与所述出风口之间连通有通风管道，在所述通风管道中安装有用于检测所述出风口的风压的所述第一压力传感器、用于检测所述出风口的气温的所述第一温度传感器、用于检测所述通风管道内风量的所述风量测试单元、用于控制所述出风口的风速的所述平衡风机、用于控制所述通风管道内气温的所述空气调节器、用于控制所述进风口的风速的所述送风风机、用于检测所述进风口的气温的所述第二温度传感器以及用于检测所述进风口的风压的所述第二压力传感器；

所述散热器的进水口和出水口之间通过循环管道连通，所述循环管道内填充有导热流体，所述循环管道中安装有用于检测所述进水口的流体压力的所述第三压力传感器、用于检测所述进水口的流体温度的所述第三温度传感器、用于加热所述导热流体的所述加热单元、用于检测所述导热流体的流量的所述流量计、用于通过热交换对所述导热流体进行加热的所述换热器、用于控制所述循环管道内流体流量的所述水泵以及用于检测所述出水口的流体温度的所述第四温度传感器；

所述控制单元与所述第一压力传感器、所述第一温度传感器、所述风量测试单元、所述平衡风机、所述空气调节器、所述送风风机、所述第二温度传感器、所述第二压力传感器、所述第三压力传感器、所述第三温度传感器、所述加热单元、所述流量计、所述水泵以及所述第四温度传感器之间均信号连接；

根据所述第一压力传感器、所述第二压力传感器以及所述风量测试单元的检测结果，所述控制单元调节所述平衡风机和所述送风风机的转速，确保所述散热器入口处的气压为大气压；

根据所述第三温度传感器和所述第四温度传感器的检测结果，所述控制单元调节所述加热单元与所述换热器，确保所述导热流体的温度为设定温度；

所述平衡风机安装于所述空气调节器与所述出风口之间；

所述第一压力传感器和所述第一温度传感器依次安装于所述出风口与所述平衡风机之间；

所述送风风机安装于所述空气调节器与所述进风口之间；

所述第二温度传感器和所述第二压力传感器依次安装于所述送风风机与所述进风口之间；

所述第三压力传感器、所述第三温度传感器、所述加热单元、所述流量计、所述换热器、所述水泵以及所述第四温度传感器依次安装于所述进水口与所述出水口之间。

2.如权利要求1所述的车辆冷却系性能试验测试装置，其特征在于，所述风量测试单元位于所述平衡风机与所述第一温度传感器之间。

3.如权利要求1所述的车辆冷却系性能试验测试装置，其特征在于，所述换热器具有互不连通的第一热交换通道和第二热交换通道，所述第一热交换通道与所述循环管道连通，所述第二热交换通道内循环流动有热交换介质。

4.如权利要求3所述的车辆冷却系性能试验测试装置，其特征在于，还包括用于加热所述热交换介质的有机热载体炉；

所述有机热载体炉与所述第二热交换通道之间通过管路连通，用于加热所述热交换介质。

5.如权利要求1所述的车辆冷却系性能试验测试装置，其特征在于，所述加热单元为电加热丝。

6.如权利要求1所述的车辆冷却系性能试验测试装置，其特征在于，所述平衡风机和所述送风风机均为变频风机。

7.如权利要求1-6任一项所述的车辆冷却系性能试验测试装置，其特征在于，还包括安装于所述出风口与所述风量测试单元之间的均流器。

8.如权利要求1-6任一项所述的车辆冷却系性能试验测试装置，其特征在于，还包括安装于所述风量测试单元与平衡风机之间的过滤网。