一种模拟实车状态的发动机尾气排放试验方法及系统与流程

本发明属于发动机测试领域，涉及一种模拟实车状态的发动机尾气排放试验方法及系统。

背景技术：

随着社会经济的发展，城市车辆的拥有量飞速增长，车辆污染物已经成为我国许多城市面临的重要问题，为了减少汽车污染物的排放量，各国针对机动车的排放法规越来越严，所有机动车在研发生产的过程中，都必须严格进行污染物排放试验，以对其排放结果进行评估和有效性检测，以期达到国家标准。

现有技术中，在机动车尾气排放试验时，一般采用将实验车辆放在底盘测功机上，对不同工况下车辆的尾气排放进行收集和测量。该方法存在一定缺陷：该测试方法的试验对象必须是拼装完整的机动车样车，因此发动机开发设计出来后，还需要主机厂进行整车的拼装，导致开发周期较长；另一方面，在整车试验过程中，后处理系统、电控单元数据、人员操作等因素均对排放测试数据有较大影响，在进行排放测试试验时，实验结果的重复性差，会有较大的测量误差。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种模拟实车状态的发动机尾气排放试验方法及系统，旨在解决现有技术中实车尾气排放测试中存在的实验结果重复性差、开发时间长的问题。

为解决上述技术问题，本发明了一种模拟实车状态的发动机尾气排放试验方法，包括如下步骤：

启动待测试发动机；

控制所述待测试发动机的工况状态，使其与实车的发动机的工况状态相同；

测定所述待测试发动机的尾气排放数据。

进一步的，所述待测试发动机的工况状态包括：所述待测试发动机的转速、扭矩、水温和油温。

进一步的，根据所述实车的车速得到所述待测试发动机的转速和扭矩。

优选的，根据所述实车的水温和油温得到所述待测试发动机的水温和油温。

进一步的，根据所述实车的车辆节温器和实车水箱特性得到所述实车的水温。

优选的，通过中央控制器控制测功机，再通过所述测功机控制所述待测试发动机使所述待测试发动机达到所述转速和扭矩。

进一步的，通过中央控制器控制所述温控设备，再通所述过温控设备使所述待测试发动机达到所述水温和油温。

本发明还提供了一种模拟实车状态的发动机试验系统，包括中央控制器、测功机和温控设备，

所述中央控制器用于控制所述测功机和所述温控设备的工作状态；

所述测功机用于控制所述待测试发动机的转速和扭矩；

所述温控设备用于控制所述待测试发动机的水温和油温。

进一步的，所述温控设备包括热交换器、第一管道、第二管道和加热器，

所述第一管道的出口端与所述热交换器的入口端连通，所述第一管道的入口端与所述待测试发动机的出口端连通；

所述第二管道的入口端与所述热交换器的出口端连通，所述第二管道的出口端与所述待测试发动机的入口端连通；

所述加热器设置于所述第一管道上，用于对流经所述加热器的液体进行加热；

所述热交换器用于对流经其的液体进行散热降温；

所述中央控制器用于控制所述热交换器以及所述加热器的工作状态。

优选的，所述热交换器包括冷却水进水管和冷却水排水管，所述冷却水进水管的出口端与所述热交换器的冷却水入口端连通，所述冷却水排水管的入口端与所述热交换器的冷却水出口端连通。

优选的，所述冷却水进水管上设有冷却水进水阀，所述中央控制器控制所述冷却水进水阀的开启比例。

进一步的，所述温控设备还包括循环驱动单元和第三管道；

所述第三管道的一端与所述第一管道的入口端连通，另一端与所述第二管道的出口端连通；

所述第三管道上设有第三阀门，所述中央控制器控制所述第三阀门的开启比例；

当所述待测试发动机停止工作时，所述循环驱动单元用于驱动管道内的液体在所述第一管道、所述热交换器、所述第二管道和所述第三管道内进行循环。

优选的，在所述第一管道的入口端与所述待测试发动机的出口端之间设有出口阀门，在所述第二管道的出口端和所述待测试发动机的入口端之间设有入口阀门，

所述中央控制器控制所述出口阀门和所述入口阀门的开启比例。

可选的，所述循环驱动单元设置于所述第一管道或所述第二管道上。

进一步的，所述循环驱动单元包括循环泵和循环泵阀门，所述循环泵阀门与所述循环泵并联设置于所述第一管道或第二管道上，所述中央控制器控制所述循环泵和所述循环泵阀门的工作状态。

进一步的，所述循环泵与所述循环泵阀门为联锁控制，当所述待测试发动机停止工作时，所述循环泵工作，所述循环泵阀门关闭；当所述待测试发动机工作时，所述循环泵阀门开启，所述循环泵停止工作。

优选的，所述温控设备还包括膨胀罐，所述膨胀罐与所述第一管道或第二管道连通。

进一步的，所述待测试发动机内的液体为发动机冷却液或机油。

进一步的，所述温控设备还包括出口温度传感器和入口温度传感器，

所述出口温度传感器用于测定进入所述第一管道的入口端的液体的温度；

所述入口温度传感器用于测定从所述第二管道的出口端流回待测试发动机的液体的温度；

所述中央控制器接收所述出口温度传感器和入口温度传感器测定的数据。

优选的，所述温控设备还包括出口压力传感器和入口压力传感器，

所述出口压力传感器用于测定从待测试发动机内流入所述第一管道的入口端的液体的压力；

所述入口压力传感器用于测定从所述第二管道的出口端流入待测试发动机内的液体的压力；

所述中央控制器接收所述出口压力传感器和入口压力传感器测定的数据。

与现有技术相比，本发明的优势在于：

本发明提供的一种模拟实车状态的发动机尾气排放试验方法，以发动机尾气排放试验模拟实车尾气排放试验，大大缩短了实车尾气排放试验时主机厂的开发时间，无需样车就可以通过发动机测试进行同等级别的尾气排放试验；而且相比于实车尾气排放试验，发动机尾气排放测试的试验结果稳定高，可重复性好，使得测试结果更加精确。

本发明提供了一种模拟实车状态的发动机试验系统，可以以发动机试验模拟实车试验，其中，试验系统中采用的温控设备采用普通阀门成本较低，且温度控制精度高。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种模拟实车状态的发动机尾气排放试验方法的流程示意图；

图2是本发明实施例提供的一种模拟实车状态的发动机试验系统的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的一种模拟实车状态的发动机试验系统中温控设备的结构示意图。

其中，1-第一管道；2-第二管道；3-第三管道；4-热交换器；5-待测试发动机；6-中央控制器；11-加热器；12-出口阀门；13-出口温度传感器；21-循环单元；22-入口阀门；23-入口温度传感器；24-膨胀罐；211-循环泵；212-循环泵阀门；31-第三阀门；41-冷却水进水管；42-冷却水排水管；43-冷却水进水阀。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种模拟实车状态的发动机尾气排放试验方法及系统作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

本发明提供了一种模拟实车状态的发动机尾气排放试验方法，包括如下步骤：

启动待测试发动机；

控制所述待测试发动机的工况状态，使其与实车的发动机的工况状态相同；

测定所述待测试发动机的尾气排放数据。

通过待测试发动机再现实车状态下发动机的工况，实现以发动机代替实车进行尾气排放试验，可以有效的缩短主机厂的开发时间，即无需样车就可以通过发动机测试进行同等级别的尾气排放试验；而且发动机尾气排放测试的试验结果稳定高，可重复性好，使得测试结果更加精确。

在本实施例中，所述待测试发动机的工况状态包括：所述待测试发动机的转速、扭矩、水温和油温。

作为优选的，所述待测试发动机的转速和扭矩根据所述实车的车速反算得出，其中所述实车试验状态下的车速根据实际试验需求(比如《汽车排放污染物限值及测试方法》)确定。

优选的，根据所述实车的水温和油温得到所述待测试发动机的水温和油温。

优选的，根据所述实车的车辆节温器和实车水箱特性得到所述实车的水温。

在本实施例中，通过中央控制器控制测功机，再通过测功机控制待测试发动机使所述待测试发动机达到所述设定的转速和扭矩。

进一步的，通过中央控制器控制所述温控设备，再通过所述温控设备使所述待测试发动机达到所述水温和油温。

本发明还提供了一种模拟实车状态的发动机试验系统，包括中央控制器、测功机和温控设备，

所述中央控制器用于控制所述测功机和所述温控设备的工作状态；

所述测功机用于控制所述待测试发动机的转速和扭矩；

所述温控设备用于控制所述待测试发动机的水温和油温。

如图3所示，是本发明提供的一种模拟实车状态的发动机试验系统中温控设备的结构示意图，所述的温控设备对待测试发动机5内的液体进行温度控制，包括热交换器4、第一管道1、第二管道2和加热器11，

所述第一管道1的出口端与所述热交换器4的入口端连通，所述第一管道1的入口端与所述待测试发动机5的出口端连通；

所述第二管道2的入口端与所述热交换器4的出口端连通，所述第二管道2的出口端与所述待测试发动机5的入口端连通；

所述加热器11设置于所述第一管道1上，用于对流经所述加热器的液体进行加热；

所述热交换器4用于对流经其的液体进行散热降温；

所述中央控制器6用于控制所述热交换器4及所述加热器11的工作状态。当待测试发动机5的液体温度高于设定温度时，中央控制器6控制热交换器4工作，而加热器11不工作，此时，待测试发动机5的液体通过第一管道1进入热交换器4中散热，达到使所述液体热交换的目的；当待测试发动机5的液体温度低于设定温度时，中央控制器6控制热交换器4停止工作，所述液体的温度会升高，当液体温度升高缓慢，与设定温度温差较大时，可以启动加热器11使其工作，此时，流经所述加热器11的液体温度会升高，使所述液体的温度升高至设定温度。

进一步的，所述热交换器4包括冷却水进水管41和冷却水排水管42，所述冷却水进水管41的出口端与所述热交换器4的冷却水入口端连通，所述冷却水排水管42的入口端与所述热交换器4的冷却水出口端连通。冷却水从所述冷却水进水管41流入所述热交换器4，从所述冷却水排水管42流出所述热交换器4。

作为上述实施例的改进，优选的，所述冷却水进水管41上设有冷却水进水阀43，所述中央控制器6控制所述冷却水进水阀43的开启比例。控制冷却水进水阀43的开启比例，可以控制热交换器4的冷却效率，当待测试发动机5流出的液体和流回待测发动机5的液体的温度比设定温度高时，中央控制器6控制冷却进水阀43开启，温差越大，冷却水进水阀43的开启比例也就越大，进入所述热交换器4的冷却水流量越大，使得所述液体在热交换器4中的散热越快，从而保证测试发动机5内的液体保持在设定温度内。

作为本发明的改进，所述温控设备还包括循环驱动单元21和第三管道3；

所述第三管道3的一端与所述第一管道1的入口端连通，另一端与所述第二管道2的出口端连通；

所述第三管道上3设有第三阀门31，所述中央控制器6控制所述第三阀门31的开启比例；

当所述待测试发动机停止工作时，所述循环驱动单元21用于驱动管道内的液体在所述第一管道1、所述热交换器4、所述第二管道2和所述第三管道3内进行循环。在本实施例中，设置了循环驱动单元21和第三管道3，使所述第一管道1、第二管道2、第三管道3组成了一个内循环，当待测试发动机5停止工作时，循环驱动单元21可以驱动所述液体在上述内循环中进行循环，从而保持在内循环中的液体的温度的恒定；而当待测试发动机5需要启动测试时，可以通过关闭循环驱动单元21和第三阀门3，使内循环中的液体与待测试发动机5组成外循环，而此时，所述液体的温度为设定的恒定温度，基本不需在进行加热操作，可以起到快速暖机的作用。而且，通过设置第三管道3，可以保证内循环只在第一管道1、第二管道2和第三管道3中进行，而不进入待测试发动机5中，可以有效的保护处在停止工作状态下的待测试发动机5。

进一步的，在所述第一管道1的入口端与所述待测试发动机5的出口端之间设有出口阀门12，在所述第二管道2的出口端和所述待测试发动机5的入口端之间设有入口阀门22，

所述中央控制器6控制所述出口阀门12和所述入口阀门22的开启比例。设置出口阀门12和入口阀门22的目的，是为了防止当待测试发动机5停止工作后，内循环中的液体进入待测试发动机中。

可选的，所述循环驱动单元21设置于所述第一管道1或所述第二管道2上。

进一步的，所述循环驱动单元21包括循环泵211和循环泵阀门212，所述循环泵阀门212与所述循环泵211并联设置于所述第一管道1或第二管道2上，所述中央控制器6控制所述循环泵211和所述循环泵阀门212的工作状态。当待测试发动机5停止工作时，所述循环泵211作为内循环的动力输出装置。

优选的，所述循环泵211与所述循环泵阀门212为联锁控制，当所述待测试发动机5停止工作时，所述循环泵211工作，所述循环泵阀门212关闭，此时进入内循环阶段；当所述待测试发动机5工作时，所述循环泵阀门212开启，所述循环泵211停止工作。其中所述循环泵阀门212的开度为可调节。

优选的，所述温控设备还包括膨胀罐24，所述膨胀罐24与所述第一管道1或者第二管道2连通。设置膨胀罐24的目的在于：一方面，当温度升高导致液体体积膨胀时，所述膨胀罐24可以吸收多余的液体；另一方面，当温度降低导致液体体积收缩时，所述膨胀罐24可以补充液体至系统中。

优选的，所述待测试发动机5内的液体为发动机冷却液或机油。本温控装置既可以用于发动机冷却液的温度控制，也可以用于发动机机油的温度控制。

进一步的，还包括出口温度传感器13和入口温度传感器23，

所述出口温度传感器13用于测定进入所述第一管道1入口端的液体的温度；

所述入口温度传感器23用于测定从所述第二管道2出口端流回待测试发动机5的液体的温度；

所述中央控制器6接收所述出口温度传感器13和入口温度传感器23测定的数据。

进一步的，所述温控设备还包括出口压力传感器和入口压力传感器(图中未标出)，

所述出口压力传感器用于测定从待测试发动机5内流入所述第一管道1的入口端的液体的压力；

所述入口压力传感器用于测定从所述第二管道2出口端流入待测试发动机5内的液体的压力；

所述中央控制器6接收所述出口压力传感器和入口压力传感器测定的数据。通过所述出口压力传感器和入口压力传感器分别测得流出所述待测试发动机5的液体压力和流回所述待测试发动机5的液体压力，可以得出待测试发动机出口端与入口段的压力差值，从而可以得到待测试发动机5内的液体在经过温控设备后的压力损耗值δp，将该压力损耗值δp与实车状态下发动机内液体进出的压力损耗值δp1进行比较，当δp大于δp1时，即待测试发动机5内液体经过温控设备后的压力损耗过大时，可以通过中央控制器6发出指令，使循环泵211开启，减小液体在温控设备内的压力损耗，使得δp等于δp1；当δp小于δp1时，即待测试发动机5内液体经过温控设备后的压力损耗较小时，可以通过中央控制器6发出指令，使阀门212减小开度，增大液体在温控设备内的压力损耗，使得δp等于δp1。通过上述方案使得δp等于δp1，从而使待测试发动机5的工况与实车状态下发动机的工况更加接近，保证待测试发动机的尾气排放试验结果更加接近实车状态下的尾气排放试验结果。

上述温控设备的工作过程如下：

首先根据试验需求，将需要实现的温度曲线(t-s曲线)输入所述中央控制器6；

所述中央控制器6对温控设备的组件进行控制，当液体的目标设定温度大于待测试发动机5入口端和出口端的实测温度时，所述中央控制器6调整冷却水进水阀43的开启比例，使进入所述热交换器4中的冷却水流量变少，从而达到系统整体温度升高的目的，当升温效果不明显时，可以启动所述加热器11，使液体的温度上升更快；当液体的目标设定温度小于入口端和出口端的实测温度时，所述中央控制器6控制加热器11关闭，并调整冷却水进水阀43的开启比例，使进入所述热交换器4中的冷却时流量变大，从而达到系统整体温度降低。

另一方面，当所述待测试发动机5启动时，所述出口阀门12、所述入口阀门22、循环泵阀门212均处于开启状态，而第三阀门31处于关闭状态，循环泵211停止工作；当所述测试发动机5停止工作时，所述出口阀门12、所述入口阀门22、循环泵阀门212均处于关闭状态，而第三阀门31处于开启状态，循环泵211启动，此时，进入内循环，保证第一管道1、第二管道2和第三管道3内的液体的温度恒定。

本发明提供的一种模拟实车状态的发动机尾气排放试验方法，以发动机尾气排放试验模拟实车尾气排放试验，大大缩短了实车尾气排放试验时主机厂的开发时间，无需样车就可以通过发动机测试进行同等级别的尾气排放试验；而且相比于实车尾气排放试验，发动机尾气排放测试的试验结果稳定高，可重复性好，使得测试结果更加精确。

本发明提供了一种模拟实车状态的发动机试验系统，可以以发动机试验模拟实车试验，其中，试验系统中采用的温控设备采用普通阀门取代了现有技术中温控设备采用的三通阀，成本降低，且克服了现有技术中采用三通阀存在的温度控制精度差的缺点，本发明试验系统中的温控设备的温度控制精度更高。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。