发动机分解摩擦功试验机油温控系统的制作方法

本实用新型属于内燃机台架试验领域，涉及一种发动机分解摩擦功试验中的机油温控系统，具体涉及在发动机分解摩擦功台架试验中发动机不点火倒拖的情况下及时精确的控制发动机主油道机油温度和压力的系统，且该系统需能够满足发动机分解去掉发动机机油泵条件下的试验工况要求。

背景技术：

目前，在国家排放法规日益严苛的大背景下，降低油耗是发动机开发技术人员面临的最直接的难题。降低发动机油耗的一种途径就是降低发动机中各摩擦副的摩擦功，在发动机整机和各零部件摩擦功测试中，主油道机油温度是一个非常关键的参数，需要精确控制发动机机油处于不同的温度，获得精确的试验结果从而指导发动机的进一步优化。在发动机分解摩擦功试验中需要分解出发动机机油泵的摩擦功并能够全程精确控制发动机主油道机油温度和压力，所以一套能够满足发动机分解摩擦功试验需求的机油温控系统就显得非常关键了。

这其中的难点在于，发动机分解摩擦功试验中，需在发动机机油泵拆解前后都能精确的控制发动机主油道机油温度(±0.3℃)，且能够进行发动机油底壳循环和发动机主油道循环的切换。在发动机机油泵拆除后还能够准确模拟发动机机油泵的功能，根据目标主油道压力MAP为主油道提供准确的压力(±1kpa)，同时精确控制主油道机油温度(±0.3℃)，并能满足发动机不同转速下倒拖时控制主油道机油温度40℃-120℃范围的要求。目前，国内外各试验室多采用以下几种方法进行发动机机油温度的控制：

1、采用风机吹拂发动机油底壳的方法，结合发动机自身机油冷却系统，通过大量高速流动的空气带走发动机的热量。这种方法简单，但是对于发热量大的发动机需要多个风机进行吹拂，不仅占用了大量的试验室空间和风机资源，而且通过简单的风机吹拂不能够准确的控制发动机机油温度，在发动机低负荷时也不能够进行预热，不能满足发动机分解摩擦功试验的需求。

2、采用单个换热器，通过外围冷冻水与发动机机油进行热交换降温，在外围冷冻水管路安装流量控制阀，通过控制换热器外围冷冻水侧的流出量，进行发动机机油温度的控制。但因系统没有加热功能，发动机倒拖工况下启动或是发动机机油温度降下来后升温很慢，不能很快稳定并满足试验需求，也没有很好的温度控制效果，满足不了发动机分解摩擦功机油温控的要求。

3、采用换热器(或风冷)和加热器(加热中间冷却介质)配合，准确控制中间冷却介质的温度，再用中间冷却介质与发动机机油进行热交换，进而控制发动机机油温度。该系统虽然可以较好的控制发动机机油温度(±0.5℃)，但不能够控制发动机主油道机油压力，也满足不了发动机分解摩擦功机油温控的要求。

4、采用换热器和加热器(直接加热机油)配合，一部分循环管路中的机油通过换热器与外围冷冻水进行热交换降温，同时另一部分循环管路中机油通过加热器管路进行加热，最后两部分管路的机油通过一个三通比例合流阀进行混流，该阀门控制器可根据机油的目标温度来控制通过冷却回路和加热回路的机油的流量，最终实现发动机机油温度的控制。该温控可以实现发动机机油温度控制±1℃，但是，还不能满足发动机分解摩擦功试验对机油温度的要求，而且由于直接加热机油，长时间使用后会导致机油变质。该机油温控系统在发动机机油泵拆除后不能够准确控制发动机主油道机油压力，也满足不了发动机分解摩擦功机油温控的要求。

综上所述，现有技术存在如下应解决的问题：如何精确有效的在发动机机油泵拆除前后对发动机主油道机油温度进行精确的控制(±0.3℃)；如何在发动机拆掉机油泵后准确的模拟发动机机油泵的功能，根据发动机主油道机油压力MAP对发动机主油道机油压力进行准确控制(±1kpa)，以保障发动机分解摩擦功试验的顺利进行。

技术实现要素：

本实用新型针对现有技术存在的问题和不足，提供一种发动机分解摩擦功试验中的机油温控系统，实现发动机分解摩擦功试验中各种工况下的主油道机油温度的精确控制(±0.3℃)，且能满足不同倒拖工况下发动机主油道机油温度40℃-120℃的要求。在发动机拆掉机油泵后能够准确模拟发动机机油泵的功能，根据发动机主油道机油压力MAP对发动机主油道机油压力进行准确控制(±1kpa)，保障发动机分解摩擦功试验正确顺利的进行。

本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：

本实用新型提供一种发动机分解摩擦功试验机油温控系统，其特点在于，其包括发动机的油底壳和主油道、变频循环泵、加热装置、第一旁通管路、三通比例合流阀、机油加热温度传感器、机油加热控制器、冷却装置、机油冷却控制器、主油道温度传感器、主回路机油流量计、三通切换阀、油底壳管路、主油道管路、主油道压力传感器、以及主油道机油压力控制器，该主油道温度传感器和该主油道压力传感器安装于该主油道的工装底座上；

该油底壳与该变频循环泵管路连接，该变频循环泵分别通过并联的该第一旁通管路和该加热装置与该三通比例合流阀相连接，该三通比例合流阀与该冷却装置管路连接，该三通比例合流阀的后端管路上固定有该机油加热温度传感器，该冷却装置通过该主回路机油流量计与该三通切换阀管路连接，该三通切换阀通过该油底壳管路与该油底壳连接，该三通切换阀通过该主油道管路与该主油道连接；

该机油加热温度传感器和该三通比例合流阀均与该机油加热控制器电连接，该主油道温度传感器和该冷却装置均与该机油冷却控制器电连接，该主油道压力传感器和该变频循环泵均与该主油道机油压力控制器电连接。

较佳地，该油底壳和该变频循环泵之间依次连接有机油回油快接阀、第一手动球阀、回油温度传感器、机油回油过滤器、以及机油排污阀，该机油回油过滤器后端的管路上依次连接有第二手动球阀和机油加油箱，该机油加油箱的外侧壁上安装有第一可视液位计。

较佳地，该加热装置包括加热换热器、导热油回路、导热油箱温度控制器和功率变化器，该加热换热器的一侧与该第一旁通管路并联、另一侧与该导热油回路管路连接；

该导热油回路依次包括相连接的导热油排污阀、含有导热油加热器的导热油箱、导热油加油箱、导热油过滤器、以及导热油泵，该导热油箱上设置有导热油箱温度传感器、导热油箱温度开关和导热油箱液位开关，该导热油加油箱的外侧壁上安装有导热油加油箱可视液位计，该导热油箱温度传感器与该导热油箱温度控制器电连接，该导热油箱温度控制器通过该功率变化器与该导热油加热器电连接。

较佳地，该三通比例合流阀和该冷却装置之间依次连接有放气阀、机油粗滤过滤器和机油精滤过滤器。

较佳地，该冷却装置包括冷却换热器和冷冻水进出水管路，该三通比例合流阀通过该冷却换热器的一侧与该主回路机油流量计管路连接，该冷却换热器的另一侧分别与冷冻水进水管路、冷冻水出水管路连接，该冷冻水出水管路上连接有冷却温控阀，该主油道温度传感器和该冷却温控阀均与该机油冷却控制器电连接。

较佳地，该油底壳管路上安装有油底壳出口温度传感器和油底壳管路快接阀。

较佳地，该主油道管路上安装有主油道流量计、压力表、主油道出口温度传感器和主油道管路快接阀。

较佳地，该主油道管路上具有第二旁通管路，该第二旁通管路上安装有主油道机油泄流阀并与该油底壳出口温度传感器管路连接，该油底壳出口温度传感器和该主油道机油泄流阀与主油道泄流阀控制器电连接。

在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本实用新型各较佳实例。

本实用新型的积极进步效果在于：

本实用新型实现了发动机分解摩擦功试验中各种工况下的机油温度的精确控制(±0.3℃)，且能满足不同转速下倒拖时发动机主油道机油温度40℃-120℃的要求；在发动机拆解掉机油泵后能够准确模拟发动机机油泵的功能，根据发动机主油道机油压力MAP准确控制发动机主油道机油压力(±1kpa)。可确保发动机分解摩擦功试验正确顺利的进行。

附图说明

图1为本实用新型较佳实施例的发动机分解摩擦功试验机油温控系统的工作原理示意图。

图2为本实用新型较佳实施例在油底壳模式循环时的工作原理示意图。

图3为本实用新型较佳实施例在主油道模式循环时的工作原理示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型提供一种发动机分解摩擦功试验机油温控系统，通过将发动机油底壳内的机油由一个变频循环泵加压后顺序经过机油加热部分、机油冷却部分、机油油底壳和主油道循环切换及主油道压力控制部分来实现发动机主油道机油温度和压力的精确控制。

如图1所示，本实施例提供的发动机分解摩擦功试验机油温控系统，其包括发动机的油底壳1和主油道2、变频循环泵3、加热装置、第一旁通管路4、三通比例合流阀5、机油加热温度传感器T03、机油加热控制器、冷却装置、机油冷却控制器、主油道温度传感器T07、主回路机油流量计6、三通切换阀7、油底壳管路、主油道管路、主油道压力传感器P、以及主油道机油压力控制器，该主油道温度传感器T07和该主油道压力传感器P安装于该主油道2的工装底座上。

该油底壳1与该变频循环泵3管路连接，该变频循环泵3分别通过并联的该第一旁通管路4和该加热装置与该三通比例合流阀5相连接，该三通比例合流阀5与该冷却装置管路连接，该三通比例合流阀5的后端管路上固定有该机油加热温度传感器T03，该冷却装置通过该主回路机油流量计6与该三通切换阀7管路连接，该三通切换阀7通过该油底壳管路与该油底壳1连接，该三通切换阀7通过该主油道管路与该主油道2连接。

该机油加热温度传感器T03和该三通比例合流阀5均与该机油加热控制器电连接，该主油道温度传感器T07和该冷却装置均与该机油冷却控制器电连接，该主油道压力传感器P和该变频循环泵3均与该主油道机油压力控制器电连接。

其中，该油底壳1和该变频循环泵3之间依次连接有机油回油快接阀8、第一手动球阀、回油温度传感器T01、机油回油过滤器9、以及机油排污阀10，该机油回油过滤器9后端的管路上依次连接有第二手动球阀和机油加油箱11，该机油加油箱11的外侧壁上安装有第一可视液位计LI01。

该加热装置包括加热换热器12、导热油回路、导热油箱温度控制器和功率变化器，该加热换热器12的一侧与该第一旁通管路4并联、另一侧与该导热油回路管路连接。

该导热油回路依次包括相连接的导热油排污阀13、含有导热油加热器的导热油箱14、导热油加油箱15、导热油过滤器16、以及导热油泵17，该导热油箱14上设置有导热油箱温度传感器T02、导热油箱温度开关TS和导热油箱液位开关LS，该导热油加油箱15的外侧壁上安装有导热油加油箱可视液位计LI02，该导热油箱温度传感器T02与该导热油箱温度控制器电连接，该导热油箱温度控制器通过该功率变化器与该导热油加热器电连接。

该三通比例合流阀5和该冷却装置之间依次连接有放气阀29、机油粗滤过滤器28和机油精滤过滤器18。该冷却装置包括冷却换热器19和冷冻水进出水管路，该三通比例合流阀5通过该冷却换热器19的一侧与该主回路机油流量计6管路连接，该冷却换热器19的另一侧分别与冷冻水进水管路20、冷冻水出水管路21连接，该冷冻水出水管路21上连接有冷却温控阀22，该主油道温度传感器T07和该冷却温控阀22均与该机油冷却控制器电连接。

该油底壳管路上安装有油底壳出口温度传感器T04和油底壳管路快接阀23。该主油道管路上安装有主油道流量计24、压力表25、主油道出口温度传感器T05和主油道管路快接阀26。该主油道管路上具有第二旁通管路，该第二旁通管路上安装有主油道机油泄流阀27并与该油底壳出口温度传感器T04管路连接，该油底壳出口温度传感器T04和该主油道机油泄流阀27与主油道泄流阀控制器电连接。

本实施例中，回油温度传感器T01安装在机油回油快接阀8后端的管路上，用于检测从油底壳1中抽取的机油的温度。

本实施例中，机油回油过滤器9安装在回油温度传感器T01后端的管路上，用于过滤从油底壳1流经的机油，保护机油温控系统的安全。

本实施例中，机油加油箱11位于机油回油过滤器9后端的管路上，用于机油温控系统加油，在运行设备前应关闭机油加油箱11下部的手动球阀。机油加油箱可视液位计LI01安装在机油加油箱11的外侧壁上，辅助加油过程，防止加油过多溢出。

本实施例中，机油排污阀10安装在机油加油箱11后端的管路上，处于整个机油温控系统的最低点，用于机油温控系统排油、排污。

本实施例中，变频循环泵3安装在机油排污阀10后端的管路上，可为机油温控系统中的机油提供循环动力，并且可以通过主油道机油压力控制器对变频循环泵3的电机进行闭环变频控制，实现对发动机主油道压力的控制。

本实施例中，在变频循环泵3后端的管路分为并联的两路，并在后端的三通比例合流阀5中进行合流。其中一路经过加热换热器的一侧、另一路为一段旁通管路4。其中，三通比例合流阀5安装在加热回路和旁通回路汇合处，加热换热器12安装在加热回路的管路上。机油加热控制器根据机油加热目标温度和机油加热温度传感器T03所测机油温度的比较结果通过调节三通比例合流阀5两个入口的开度来控制机油经过加热回路和旁通回路的流量，最终达到三通比例合流阀5后端机油加热温度的目标值。

本实施例中，导热油回路安装在加热换热器另一侧，由导热油排污阀13、导热油箱14、导热油加热器、导热油箱温度传感器T02、导热油箱温度开关TS、导热油箱液位开关LS、导热油加油箱15、导热油加油箱可视液位计LI02、导热油过滤器16、导热油泵17和管路组成。

导热油排污阀13处于导热油回路的最低点，用于导热油回路排油、排污；导热油加热器用于导热油的加热；导热油箱温度传感器T02用于测量导热油箱14中导热油的温度；导热油箱温度开关TS用于监测导热油箱14温度超过限值后输出报警信号切断加热回路电源保护设备；导热油箱液位开关LS用于监测导热油箱14导热油的液位，在导热油液位过低时可产生报警信号，防止导热油箱14中的导热油加热器干烧；导热油加油箱15用于温控系统中添加导热油；导热油加油箱可视液位计LI02可辅助向导热油箱加导热油，能防止导热油过多溢出；导热油过滤器16用于过滤加热过后的导热油，保护导热油泵和加热换热器；导热油泵17为导热油在管路中循环提供动力。导热油箱14中导热油的温度由一个导热油箱温度控制器根据导热油需加热的目标温度与导热油实测温度的比较结果通过一个加热功率变化器来闭环调节导热油加热器的功率的方法来实现。

本实施例中，放气阀29安装在机油加热温度传感器T03后端的管路上，位于温控系统最高点，主要用于系统管路放气。

本实施例中，机油粗滤过滤器28和机油精滤过滤器18顺序安装在放气阀29后端管路上，用于过滤进入设备的杂质碎屑，保护温控系统安全。

本实施例中，机油精滤过滤器18后面安装了冷却换热器19，冷却换热器19的一侧为机油循环管路、另一侧为外围冷冻水进、出水管路，在冷冻水出水管路21上安装有一个两通冷却温控阀22，由机油冷却控制器根据主油道机油目标温度和主油道温度传感器T07所测主油道机油温度的比较结果来控制冷却温控阀22的开度，进而实现发动机主油道机油温度的控制。

本实施例中，主回路机油流量计6安装在冷却换热器19后端的主机油管路上，用于测量机油温控系统管路中的总机油流量。

本实施例中，三通切换阀7安装于主回路机油流量计6后端管路上，三通切换阀7用于切换主机油管路与油底壳的通路和主机油管路与主油道的通路。在发动机机油泵未拆除之前，三通切换阀7切换至油底壳回路，此时主机油管路与油底壳管路相通，为机油温控系统的油底壳模式循环；在发动机机油泵拆除之后，三通切换阀7切换至主油道回路，此时主机油管路与主油道管路相通，为机油温控系统的主油道模式。

本实施例中，三通切换阀7之后的油底壳管路上顺序安装了油底壳出口温度传感器T04、油底壳管路快接阀23，分别用于监测油底壳管路出口机油温度和快速连接发动机油底壳管路。

在本实施例中，三通切换阀7之后的主油道管路上有一个旁通管路，旁通管路上安装一个两通主油道机油泄流阀27，通过主油道泄流阀控制器可控制该泄流阀27根据机油温度来调节阀门开度的大小(低温开度变大，高温开度变小)，用于调整进入发动机油底壳的机油流量。

在本实施例中，主油道管路上安装了一个主油道流量计24，用于检测进入发动机主油道的机油流量。在主油道流量计24后端，还分别安装了压力表25、主油道出口温度传感器T05、主油道管路快接阀26，分别用于监测主油道供油压力、主油道循环管路出口机油温度和快速连接发动机主油道管路。

主油道温度传感器T07用于检测发动机主油道温度，主油道压力传感器P用于检测主油道机油压力。根据主油道机油压力目标值和主油道压力传感器P实测压力的比较，可以通过主油道机油压力控制器控制变频循环泵3的频率来实现发动机主油道压力的闭环控制。

发动机分解摩擦功试验机油温控系统的工作过程如下：

发动机机油泵拆除之前：油底壳循环(如图2所示)

1、安装连接好外围冷冻水的进、回水管路，发动机机油进、出管路，三通切换阀所需的压缩空气气路；

2、打开外围冷冻水进、回水手动球阀，打开机油管路球阀，打开压缩空气球阀；

3、在发动机分解摩擦功机油温控系统和发动机中均加入适量的机油，将循环模式切换至油底壳循环档，打开系统电源，开启变频循环泵。随着机油充满管路，需再补充适量的机油；

4、在导热油箱温度控制器上设置所需的导热油加热温度；在机油加热控制器上设置所需的机油加热温度；在机油冷却控制器上设置所需的机油冷却温度；根据机油温度在主油道机油泄流阀控制器上设置主油道机油泄流阀合适的开度。

5、进行一段时间的预热稳定，待其它设备也稳定运转后即可启动发动机进行发动机分解摩擦功试验了。

发动机机油泵拆除之后：主油道循环(如图3所示)

1、安装连接好外围冷冻水的进、回水管路，发动机机油进、出管路，三通切换阀所需的压缩空气气路；

2、打开外围冷冻水进、回水手动球阀，打开机油管路球阀，打开压缩空气球阀；

3、在发动机分解摩擦功机油温控系统和发动机中均加入适量的机油；将循环模式切换至主油道循环档；打开系统电源，开启变频循环泵，随着机油充满管路，需再补充适量的机油；

4、在导热油箱温度控制器上设置所需的导热油加热温度；在机油加热控制器上设置所需的机油加热温度；在机油冷却控制器上设置所需的机油冷却温度；根据机油温度在主油道机油泄流阀控制器上设置主油道机油泄流阀合适的开度；根据发动机主油道机油压力的MAP在主油道机油压力控制器上设置所需的主油道机油压力值；

5、进行一段时间的预热稳定，待其它设备也稳定运转后即可启动发动机进行发动机分解摩擦功试验了。

本实用新型不仅可以在整个发动机分解摩擦功试验周期中大大提高发动机主油道机油温度的控制精度(±0.3℃)，且能满足不同转速下倒拖时发动机主油道机油温度40℃-120℃变化的要求。同时，该系统还能够在发动机机油泵拆除后完美的替代发动机机油泵的功能，可根据发动机主油道机油压力MAP准确的控制发动机主油道机油压力(±1kpa)。

另外，该装置通过加热导热油后经换热器对系统中的机油进行加热，能够避免直接加热机油造成的机油变质问题。该装置能利用三通切换阀对发动机分解摩擦功试验中的油底壳循环和主油道循环进行快速切换，切换方便、快捷、无泄漏。该装置在发动机分解摩擦功试验主油道循环时可以根据发动机机油温度来调节主油道管路泄流阀的开度，在保障稳定控温的前提下可调节泄流至油底壳的机油流量，能有效避免进入油底壳的机油流量过大产生气泡。这就实现了本发明中提出的六个技术效果，可为发动机分解摩擦功试验提供必不可少的设备支持。

综上，本实用新型具有以下优点：

1、使用独立的导热油箱进行导热油加热，并通过加热换热器对机油进行加热，能够避免直接加热机油造成的机油变质。

2、该机油温控系统采用的是机油加热和冷却串联的回路，分级独立闭环控制导热油加热温度、机油加热温度和机油冷却温度，可以更加稳定精确的控制发动机主油道机油温度在±0.3℃以内。

3、该机油温控系统可根据被试发动机机油泵拆解前后的状态，利用三通切换阀进行发动机油底壳循环和发动机主油道循环的快速切换，切换方便、快捷、不产生机油泄漏。

4、该机油温控系统在油底壳循环模式时，可以通过调节变频循环泵的频率控制机油温控系统管路中的机油流量在一个合适的范围内，既能保证稳定控温，也不会因机油流量过大使油底壳中的机油产生大量气泡而影响试验效果。

5、该机油温控系统在主油道循环模式时，可根据发动机机油温度来调节泄流阀的开度(机油温度低增大开度；机油温度高减小开度)，控制进入油底壳的流量。同时，通过调节变频循环泵的频率可以精确的控制发动机的主油道机油压力在±1kpa以内。

6、该机油温控系统采用的是耐高温导热油和大功率加热器(18KW)，可以满足不同转速下倒拖时发动机主油道机油温度达到40℃-120℃的范围要求。

该项实用新型的实施可以在保证发动机各倒拖工况下主油道机油温度达到40℃-120℃的范围要求的同时，大大提高发动机主油道机油温度的控制精度，满足发动机分解摩擦功试验主油道机油温度控制的要求。在发动机机油泵拆除后还能为发动机提供满足发动机主油道机油压力MAP需求的主油道机油压力供应。本实用新型可为发动机分解摩擦功试验提供必不可少的设备支持。

虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本实用新型的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本实用新型的保护范围。