发动机深度冷热冲击试验系统
专利汇可以提供发动机深度冷热冲击试验系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种 发动机 深度冷热冲击试验系统，包括 冷却液 加热循环系统、冷却液制冷循环系统和 温度 控制系统，所述冷却液加热循环系统和冷却液制冷循环系统通过入口端 阀 门 和出口端阀门分别连接于发动机的冷却液入口与冷却液出口之间，其还包括一 润滑油 冷环境循环系统，一润滑油热环境循环系统，用于对发动机润滑油温度进行控制。由于本试验系统可通过编辑试验工况控制发动机冷却液和润滑油的温度和可靠性循环模式，并与原有测功机系统联动同步控制。利用本系统可以使发动机的冷却液和润滑油的温度在较快的时间实现极限冷热温度变化冲击试验。，下面是发动机深度冷热冲击试验系统专利的具体信息内容。
1.一种发动机深度冷热冲击试验系统，包括冷却液加热循环系 统、冷却液制冷循环系统和温度控制系统，所述冷却液加热循环系统 和冷却液制冷循环系统通过入口端阀门和出口端阀门分别连接于发 动机的冷却液入口与冷却液出口之间，所述温度控制系统包括一冷却 液出口温度传感器并可根据该冷却液出口温度传感器所检测的信号 控制所述冷却液加热循环系统和冷却液制冷循环系统中冷却液的温 度，其特征在于：还包括一润滑油冷环境循环系统；
所述润滑油冷环境循环系统包括第一循环泵和第一换热器，一循 环油路依次连接发动机油底壳、所述第一循环泵和第一换热器的第一 支路，所述第一换热器的第二支路并联于所述冷却液制冷循环系统的 低温冷却液回路上，在该第二支路与该低温冷却液回路的连接处设有 电控气动三通比例阀；
所述温度控制系统还包括一润滑油温度传感器，并可根据该润滑 油温度传感器所检测的信号控制所述电控气动三通比例阀的开度。
2.根据权利要求1所述的发动机深度冷热冲击试验系统，其特 征在于：还包括一润滑油热环境循环系统，该润滑油热环境循环系统 包括发动机换热器、第二循环泵和第二换热器，所述发动机换热器置 于发动机内，一冷却液循环回路依次连接所述发动机换热器、第二循 环泵和第二换热器的第一支路，所述第二换热器的第二支路连接于冷 却水回路上，在该冷却水回路上设有第二电控比例阀，该第二电控比 例阀和第二循环泵电连接于所述温度控制系统，所述温度控制系统根 据润滑油温度传感器所检测的信号控制该第二电控比例阀的开度和 第二循环泵的启停。
3.根据权利要求1所述的发动机深度冷热冲击试验系统，其特 征在于：所述冷却液制冷循环系统包括低温水箱、低温回水箱和制冷 机组；所述低温水箱和低温回水箱并列设置并分别连接于所述制冷机 组，在二者的出水口上分别设有第四电控比例阀和第五电控比例阀， 并且这两个电控比例阀出水端并联连接于所述入口端阀门，所述低温 水箱和低温回水箱高位连通，并且低温回水箱的入口与所述出口端阀 门相连；所述第四电控比例阀和第五电控比例阀电连接于所述温度控 制系统，所述温度控制系统根据所述冷却液出口温度传感器所检测的 信号控制所述第四电控比例阀和第五电控比例阀的开度。
4.根据权利要求3所述的发动机深度冷热冲击试验系统，其特 征在于：所述冷却液加热循环系统包括高温水箱、冷却液温度调节装 置和切换开关，所述冷却液温度调节装置为一第三换热器，该第三换 热器的第一支路和所述高温水箱并联于一冷却液回路，并由所述切换 开关控制二者之一与该冷却液回路的通断，在所述第三换热器的第二 支路连接冷却水回路并设有第三电控比例阀，该第三电控比例阀和所 述切换开关电连接于所述温度控制系统，并由温度控制系统根据冷却 液出口温度传感器所检测的信号控制其开度和管路切换。
5.根据权利要求4所述的发动机深度冷热冲击试验系统，其特 征在于：所述第三换热器的第一支路和高温水箱并联后连接于冷却液 回路，而所述切换开关为一电控三通开关阀，其设置于所述第三换热 器的第一支路和高温水箱与冷却液回路的并联连接处。
6.根据权利要求4所述的发动机深度冷热冲击试验系统，其特 征在于：所述高温水箱和第三换热器的第一支路分别并联于冷却液回 路，并在所述高温水箱与冷却液回路的并联连接处设有第一电控三通 开关，在第三换热器的第一支路与冷却液回路并联连接处设有第二电 控三通开关阀。
7.根据权利要求4所述的发动机深度冷热冲击试验系统，其特 征在于：在所述高温水箱顶端设有蒸发放气装置，该蒸发放气装置为 一安全阀或是为连通所述低温回水箱的管路。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的发动机深度冷热冲击试验 系统，其特征在于：所述入口端阀门和出口端阀门分别为第三电控三 通开关阀和第四电控三通开关阀，该第三电控三通开关阀和第四电控 三通开关阀由PLC控制切换。
9.根据权利要求8所述的发动机深度冷热冲击试验系统，其特征 在于：所述PLC连接于所述温度控制系统以及一系统主控计算机，用 于向该温度控制系统输入温度控制参数。
10.根据权利要求1-7中任一项所述的发动机深度冷热冲击试 验系统，其特征在于：在发动机的入口端或出口端设有第三循环泵， 该第三循环泵以及所述第一循环泵的电机与一变频控制器电连接。
技术领域
本实用新型涉及一种可制造极端温度条件用以测试在极端温度 条件下发动机性能的发动机深度冷热冲击试验系统。
背景技术
目前大多发动机冷热冲击试验系统都是按照国家标准 GB/T19055-2003《汽车发动机可靠性试验方法》来设计的，只能对发 动机冷却液进行冷热冲击，冷却液温度冲击范围在20～95℃之间。 也有一些单位开发了发动机深度冷热冲击试验系统，也仅仅针对发动 机冷却液温度的控制，目前已存在的此类系统最极限温度控制范围为 -25～95℃之间，无法对发动机的润滑油进行更深度冷热冲击温度控 制。
实用新型内容
本实用新型的目的在于针对上述问题，提供一种既可以对发动机 冷却液进行冷热温度控制，也可以对发动机润滑油进行冷热温度控制 的发动机深度冷热冲击试验系统。
为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种发动机深度冷热冲击试验系统，包括冷却液加热循环系统、 冷却液制冷循环系统和温度控制系统，所述冷却液加热循环系统和冷 却液制冷循环系统通过入口端阀门和出口端阀门分别连接于发动机 的冷却液入口与冷却液出口之间，所述温度控制系统包括一冷却液出 口温度传感器并可根据该冷却液出口温度传感器所检测的信号控制 所述冷却液加热循环系统和冷却液制冷循环系统中冷却液的温度，其 还包括一润滑油冷环境循环系统；所述润滑油冷环境循环系统包括第 一循环泵和第一换热器，一循环油路依次连接发动机油底壳、所述第 一循环泵和第一换热器的第一支路，所述第一换热器的第二支路并联 于所述冷却液制冷循环系统的低温冷却液回路上，在该第二支路与该 低温冷却液回路的连接处设有电控气动三通比例阀；所述温度控制系 统还包括一润滑油温度传感器，并可根据该润滑油温度传感器所检测 的信号控制所述电控气动三通比例阀的开度。
所述的发动机深度冷热冲击试验系统还包括一润滑油热环境循 环系统，该润滑油热环境循环系统包括发动机换热器、第二循环泵和 第二换热器，所述发动机换热器置于发动机内，一冷却液循环回路依 次连接所述发动机换热器、第二循环泵和第二换热器的第一支路，所 述第二换热器的第二支路连接于冷却水回路上，在该冷却水回路上设 有第二电控比例阀，该第二电控比例阀和第二循环泵电连接于所述温 度控制系统，所述温度控制系统根据润滑油温度传感器所检测的信号 控制该第二电控比例阀的开度和第二循环泵的启停。
所述冷却液制冷循环系统包括低温水箱、低温回水箱和制冷机 组；所述低温水箱和低温回水箱并列设置并分别连接于所述制冷机 组，在二者的出水口上分别设有第四电控比例阀和第五电控比例阀， 并且这两个电控比例阀出水端并联连接于所述入口端阀门，所述低温 水箱和低温回水箱高位连通，并且低温回水箱的入口与所述出口端阀 门相连；所述第四电控比例阀和第五电控比例阀电连接于所述温度控 制系统，所述温度控制系统根据所述冷却液出口温度传感器所检测的 信号控制所述第四电控比例阀和第五电控比例阀的开度。
所述冷却液加热循环系统包括高温水箱、冷却液温度调节装置和 切换开关，所述冷却液温度调节装置为一第三换热器，该第三换热器 的第一支路和所述高温水箱并联于一冷却液回路，并由所述切换开关 控制二者之一与该冷却液回路的通断，在所述第三换热器的第二支路 连接冷却水回路并设有第三电控比例阀，该第三电控比例阀和所述切 换开关电连接于所述温度控制系统，并由温度控制系统根据冷却液出 口温度传感器所检测的信号控制其开度和管路切换。
在本实用新型一个实施例的冷却液加热循环系统中，采用将所述 第三换热器的第一支路和高温水箱并联后连接于冷却液回路，而所述 切换开关为一电控三通开关阀，其设置于所述第三换热器的第一支路 和高温水箱与冷却液回路的并联连接处。
在本实用新型另一个实施例的冷却液加热循环系统中，是采用将 所述高温水箱和第三换热器的第一支路分别并联于冷却液回路，并在 所述高温水箱与冷却液回路的并联连接处设有第一电控三通开关，在 第三换热器的第一支路与冷却液回路并联连接处设有第二电控三通 开关阀。
在所述高温水箱顶端设有蒸发放气装置，该蒸发放气装置为一安 全阀或是为连通所述低温回水箱的管路。
优选地，所述入口端阀门和出口端阀门分别为第三电控三通开关 阀和第四电控三通开关阀，该第三电控三通开关阀和第四电控三通开 关阀由PLC控制切换。
所述PLC连接于所述温度控制系统以及一系统主控计算机，用于 向该温度控制系统输入温度控制参数。
在发动机的入口端或出口端设有第三循环泵，该第三循环泵以及 所述第一循环泵的电机与一变频控制器电连接。
与现有技术相比，由于本试验系统还设有润滑油冷环境循环系 统，可以对发动机润滑油温度进行控制，并可通过编辑试验工况控制 发动机冷却液和润滑油的温度和可靠性循环模式，并与原有测功机系 统联动同步控制。利用本系统可以使发动机的冷却液和润滑油的温度 在较快的时间实现极限冷热温度变化冲击试验。
由于本试验系统综合了发动机冷却液和润滑油进行快速冷热冲 击。其中冷却液温度控制范围为-30℃～120℃，响应时间为120秒； 润滑油温度控制范围为-20℃～140℃，响应时间为600秒。本试验系 统的极限温度冲击范围也远远大于已存在的此类系统。
本实用新型的发动机深度冷热冲击试验系统，可以适用于摩托 车、汽车及其他各种发动机，尤其适用于功率范围：0～150kW，扭矩 范围0～500N.m，转速范围0～5000r/min的发动机。
附图说明
图1为本实用新型试验系统第一实施例的系统图，其中实线表示 冷却液或润滑油管路，虚线表示电路。
图2本实用新型试验系统第二实施例的系统图，其中实线表示冷 却液或润滑油管路，虚线表示电路。
图中
1 第一电控三通开关阀 2 第三换热器
3 第二电控三通开关阀 4 第三电控比例阀
5 第三循环泵 6 发动机换热器
7 润滑油温度传感器 8 第二循环泵
9 第二换热器 10 第二电控比例阀
11 第三电控三通开关阀 12 第四电控比例阀
13 第五电控比例阀 14 第一循环泵
15 第一换热器 16 电控气动三通比例阀
17 第四电控三通开关阀 18 冷却液出口温度传感器
19 安全阀
具体实施方式
参阅图1和图2，本实用新型的发动机深度冷热冲击试验系统， 包括冷却液加热循环系统、冷却液制冷循环系统和温度控制系统，所 述冷却液加热循环系统和冷却液制冷循环系统通过入口端阀门11和 出口端阀门17分别连接于发动机的冷却液入口与冷却液出口之间， 所述温度控制系统包括一冷却液出口温度传感器18并可根据该冷却 液出口温度传感器18所检测的信号控制所述冷却液加热循环系统和 冷却液制冷循环系统中冷却液的温度，该试验系统还包括一润滑油冷 环境循环系统；所述润滑油冷环境循环系统包括第一循环泵14和第 一换热器15，一循环油路依次连接发动机油底壳、所述第一循环泵 14和第一换热器15的第一支路，所述第一换热器15的第二支路并 联于所述冷却液制冷循环系统的低温冷却液回路上，在该第二支路与 该低温冷却液回路的连接处设有电控气动三通比例阀16；所述温度 控制系统还包括一润滑油温度传感器7，并可根据该润滑油温度传感 器7所检测的信号控制所述电控气动三通比例阀16的开度，进而控 制冷却液流经第一换热器15和流回低温回水箱的比例，以便控制发 动机润滑油的温度。
所述的发动机深度冷热冲击试验系统还包括一润滑油热环境循 环系统，该润滑油热环境循环系统包括发动机换热器6、第二循环泵 5和第二换热器9，所述发动机换热器6置于发动机内，一冷却液循 环回路依次连接所述发动机换热器6、第二循环泵5和第二换热器9 的第一支路，所述第二换热器9的第二支路连接于冷却水回路上，在 该冷却水回路上设有第二电控比例阀10，该第二电控比例阀10和第 二循环泵8电连接于所述温度控制系统，所述温度控制系统根据润滑 油温度传感器7所检测的信号控制该第二电控比例阀10的开度和第 二循环泵8的启停。
所述冷却液制冷循环系统包括低温水箱、低温回水箱和制冷机 组；低温水箱的水温一般控制在-35℃左右，而低温回水箱温度一般 控制在-25～-20℃。所述低温水箱和低温回水箱并列设置并分别连接 于所述制冷机组，在二者的出水口上分别设有第四电控比例阀12和 第五电控比例阀13，并且这两个电控比例阀12、13出水端并联连接 于所述入口端阀门11，所述低温水箱和低温回水箱高位连通，以便 于低温回水箱向低温水箱补水，保持水位平衡，并且低温回水箱的入 口与所述出口端阀门17相连；所述第四电控比例阀12和第五电控比 例阀13电连接于所述温度控制系统，所述温度控制系统根据所述冷 却液出口温度传感器18所检测的信号控制所述第四电控比例阀12和 第五电控比例阀13的开度，从而调节二个水箱冷却液的混合比例， 达到调节输出的冷却液温度的目的。
所述冷却液加热循环系统还包括高温水箱、冷却液温度调节装置 和切换开关，所述冷却液温度调节装置可为一第三换热器2，该第三 换热器2的第一支路和所述高温水箱并联于一冷却液回路，并由所述 切换开关控制二者之一与该冷却液回路的通断，在所述第三换热器2 的第二支路连接冷却水回路并设有第三电控比例阀4，该第三电控比 例阀4和所述切换开关电连接于所述温度控制系统，并由温度控制系 统根据冷却液出口温度传感器18所检测的信号控制其开度和管路切 换。在发动机热循环初始阶段切换开关连通高温水箱，由高温水箱向 发动机提供高温水，使得发动机快速升温；而在达到一定温度时，切 换开关连通第三换热器，通过第三换热器中的外来冷却水控制冷却液 回路中的冷却液温度，从而保持相应工况的温度相对稳定。
在图1所示实施例的冷却液加热循环系统中，是采用将所述高温 水箱和第三换热器2的第一支路分别并联于冷却液回路，并在所述高 温水箱与冷却液回路的并联连接处设有第一电控三通开关阀1，在第 三换热器2的第一支路与冷却液回路并联连接处设有第二电控三通 开关阀3，通过二个电控三通开关阀1、3的切换，使高温水箱或第 三换热器连接于冷却液回路。
在图2所示实施例的冷却液加热循环系统中，采用将所述第三换 热器2的第一支路和高温水箱并联后连接于冷却液回路，而所述切换 开关为一电控三通开关阀1，其设置于所述第三换热器2的第一支路 和高温水箱与冷却液回路的并联连接处，该种连接方式与图1实施例 的作用基本相同，但可以减少一个电控三通开关阀。
在所述高温水箱顶端设有蒸发放气装置，在图1中该蒸发放气装 置为连通所述低温回水箱的管路。在图2中，该蒸发放气装置为一安 全阀19。
在图1、图2中所述入口端阀门和出口端阀门分别为第三电控三 通开关阀11和第四电控三通开关阀17，该第三电控三通开关阀11 和第四电控三通开关阀17由PLC控制切换。
所述PLC连接于所述温度控制系统以及一系统主控计算机，用于 向该温度控制系统输入温度控制参数。
在发动机的入口端或出口端设有第三循环泵5，该第三循环泵5 以及所述第一循环泵14的电机与一变频控制器电连接，用于调节冷 却液和润滑油的流量。
下面以图1所示的试验系统为例说明其工作过程：发动机的试验 工况基本上有4种，分别是：冷浸泡，冷启动及冷态循环，热循环， 热浸泡四种。不同的试验工况，冷却液管路流向和控制模式不同。
冷浸泡冷却液和润滑油的管路流向和控制，由低温水箱和回水箱 由两个电控比例阀12和13来控制两个水箱的冷却液掺混比例，以符 合冷却液出口温度要求，经过第三电控三通开关阀阀11(用来切换 冷热冷液用)，再经过由变频电机控制的第三循环泵5进入发动机， 从发动机出来后，先经过第四电控三通开关阀17(用来切换冷热冷 液用)，再经过一个电控三通比例阀16，用其中的一部分低温冷却 液冷却发动机润滑油，最后所有冷却液一起回流到低温回水箱，低温 回水箱和低温水箱高位连通，当低温回水箱内液位高过某一位置，开 始向低温水箱内回流，保持两个水箱的冷却液的总体平衡。冷浸泡时， 润滑油是外部循环，由变频电机控制的第一循环泵14把机油抽出， 经过第一换热器15，用发动机回水冷却液冷来冷却润滑油。
冷启动和冷态循环时，冷却液和润滑油的管路流向和控制方式和 冷浸泡时完全相同，不同的是发动机的工作状态，此时发动机是冷启 动或者运转状态。
热循环时的冷却液和润滑油的管路流向和控制，发动机冷却液通 过控制冷热交换的电控三通开关阀11和17切换为热循环，当主控计 算机发出由冷循环向热循环转换的指令后，冷却液由高温水箱到第三 循环泵，再到发动机，最后再回到高温水箱内。当发动机运转一段时 间后，发动机及高温水箱内冷却液的温度升高到一定温度(如90℃， 根据试验工况要求而定)后，通过电控三通开关阀1和3控制发动机 的冷却液，经过高温的第三换热器2进入发动机，这部分冷却液不再 回到高温水箱，而是在发动机、第三换热器2及管路中做内部循环。 第三换热器2由外来冷却水来冷却，在外来冷却水管路上装有第三电 控比例阀4，通过调节外来冷却水的流量控制发动机热循环时的冷却 液温度。热循环时，润滑油的冷却采取内部循环冷却，即利用发动机 本身自带的发动机换热器6，为了防止在发动机冷浸泡时发动机换热 器温度低于0℃而结冰损坏换热器，所用换热器不能直接采用外来冷 却水来冷却。为此，又加装了一个第二换热器9，第二循环泵8，及 其管路，并有开关阀和高温水箱连通(图中未表示)，用来给循环管 路补给冷却液和放气，再由第二电控比例阀10控制通过第二换热器 9的外来冷却水流量，以控制发动机热循环时润滑油的温度。这样在 发动机换热器6内的冷却液，是防冻的冷却液不是水，解决了发动机 冷浸泡时换热器的结冰开裂的问题。在热循环开始时，为防止润滑油 同时循环而导致其温度上升过慢，对管路中的第二循环泵8加装了一 个可调温度开关型的继电开关，以延迟第二循环泵的运转，温度反馈 点放在发动机的回水出口管路上。当设置的发动机出口温度高于50～ 60℃时，让热循环润滑油冷却管路中第二循环泵8开始工作，能避免 润滑油温度上升过慢。
热浸泡时，发动机停止运转，冷却液的循环泵停止运转，让发动 机自然散热。
测功机和深度冷热冲击试验系统的联动同步控制，通过在测功机 的工控机内部加装了一块开关量的控制板，直接用开关量控制和冷热 冲击系统的PLC进行通讯，选择试验工况模式和冷却液状态，通过工 况时间作为同步触发信号。
系统的控制软件是用Movicon X软件，可对试验工况进行编辑， 其中可以编辑不同的试验状态和选择冷却液和润滑油的不同温度，通 过改变变频器的频率可以控制不同工况下冷却液和润滑油的流量。通 过系统的控制软件可以选择本系统是内部时间控制或者测功机控制 计算机的外部触发控制。系统软件具备报警功能，还具有实时数据回 放和数据输出功能。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领 域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出 若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
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