用于发动机冷却液的恒温控制装置及其控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于发动机冷却液的恒温控制装置及其控制方法，该装置包括控制器；及热交换器，其进水口与恒温控制装置的冷却水进水口连接，第一出水口与恒温控制装置的冷却水出水口连接，构成冷却水进出循环回路；恒温控制装置的冷却水出水口与热交换器第一出水口连接的管道上还设有第一单向电磁阀；发动机冷却液进水口与发动机冷却液出水口通过一比例调节阀连接，构成冷却液循环回路；恒温控制装置的冷却水进水口管道、膨胀水箱、比例调节阀、发动机冷却液进水口管道、发动机冷却液出水口管道、热交换器的第二出水口管道和恒温控制装置的冷却液排空口管道，构成排污循环回路。
【专利说明】用于发动机冷却液的恒温控制装置及其控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种车用发动机试验必备的试验条件保障系统，尤其涉及一种用于发动机冷却液的恒温控制装置及其控制方法。
【背景技术】
[0002]发动机在试验中会进行瞬态工况、混合工况、排气分析等复杂工况试验，发动机功率的变化即发动机热负荷的变化很大，同时发动机的转速瞬间变化大，因此恒温系统中的冷却液的温度和流量也是不断变化的。
[0003]为保证发动机参数测定的准确性，对试验过程冷却液进入发动机时温度必须进行恒定，以便在规定的范围内真实测量发动机的各项性能参数，而发动机本身不具备温度的恒定控制功能，所以只能通过外部条件保障系统来支持。
【发明内容】
[0004]为解决上述问题，本发明提供了一种用于发动机冷却液的恒温控制装置及其控制方法，能够使发动机冷却液出口温度保持在一个设定值，比如80±2°C，使温度产生较小的波动，并具有自动补充冷却水功能，使发动机正常工作时，冷却液在流过本装置后能够在一定允差范围内保持温度恒定，其中，冷却水循环水路使用自来水，发动机循环水路可以使用防冻液或自来水，使用冷却水和冷却液来区分。
[0005]为达到上述目的，本发明采取以下具体方案:
[0006]一种用于发动机冷却液的恒温控制装置，包括:
[0007]控制器；及
[0008]热交换器，其进水口与恒温控制装置的冷却水进水口连接，所述热交换器的第一出水口与恒温控制装置的冷却水出水口连接，构成冷却水进出循环回路；
[0009]所述恒温控制装置的冷却水出水口与热交换器第一出水口连接的管道上还设有第一单向电磁阀；及
[0010]比例调节阀；其中，发动机冷却液进水口与发动机冷却液出水口通过所述比例调节阀连接，构成冷却液循环回路；所述比例调节阀的出水口与发动机冷却液进水口连接的管道上设有一温度传感器；
[0011]恒温控制装置的冷却水进水口与比例调节阀的第三端口连接，其中，恒温控制装置的冷却水进水口管道、比例调节阀、发动机冷却液进水口管道、发动机冷却液出水口管道、热交换器的第二出水口管道和恒温控制装置的冷却液排空口管道，构成排污循环回路；
[0012]所述恒温控制装置的冷却水进水口与比例调节阀的第三端口连接的管道上设有第二单向电磁阀和膨胀水箱；所述第二单向电磁阀和膨胀水箱连接的管道还与热交换器的第四端口相连通。
[0013]该装置进一步包括:与控制器相互通信的计算机单元；驱动保护电路，其接收控制器的控制信号来驱动第一单向电磁阀和第二单向电磁阀的开闭；
[0014]与控制器通讯的模拟量输出模块，用于转化温度传感器采集信号为模拟量输出至控制器；及
[0015]与控制器相连的操作输入单元，用于膨胀水箱内的液位最低值和进入发动机的冷却液温度预定值操作输入；以及文本显示器。
[0016]所述膨胀水箱内设有检测膨胀水箱内的液位的浮球式液位开关。
[0017]所述比例调节阀与温度传感器连接的管道上设有用于实时观察冷却水循环回路的压力的第一压力表。
[0018]所述恒温控制装置的冷却水进水口和热交换器的进水口连接的管道上设有用于观察发动机冷却液循环回路的压力的第二压力表。
[0019]所述比例调节阀与发动机冷却液进水口连接的管道上设有一循环泵。
[0020]一种用于发动机冷却液的恒温控制装置，其控制方法，包括以下步骤:
[0021]SlO:初始化，计算机单元设定膨胀水箱液位最低值和进入发动机的冷却液温度预定值;
[0022]S20:浮球式液位开关检测的膨胀水箱液位信号输出至控制器，以及温度传感器检测的进入发动机的冷却液温度经过模拟量输出模块也输出至控制器；
[0023]S30:控制器所接收到的信号分别与膨胀水箱液位最低值和进入发动机的冷却液温度预定值进行比较；
[0024]S40:控制器通过驱动保护电路来控制第二单向电磁阀和第一单向电磁阀的开闭，以及控制比例调节阀的两个进水口的开闭角度。
[0025]所述步骤S40的具体过程为:
[0026]当控制器接收到的膨胀水箱的液位信号低于设定的膨胀水箱液位最低值时，控制器通过驱动保护电路打开第二单向电磁阀，同时关闭第一单向电磁阀，冷却水依次通过发动机恒温控制装置的冷却水进水管道和第二单向电磁阀，进入膨胀水箱，实现系统补液；
[0027]当控制器接收到的温度传感器检测的发动机的冷却液温度值不等于预定值时，控制器控制比例调节阀，通过PID算法调整比例调节阀一个进水管道中的冷却水和另一个进水管道里的冷却液两者进入发动机的比例，达到控制发动机冷却液恒温。
[0028]本发明的有益效果:
[0029](I)本发明冷却液恒温装置性能稳定可靠，应对工况变化可以实现快速响应，稳态控制精度均达±2°C，温度波动小，并具有自动补充冷却液功能；
[0030](2)将比例调节阀放在了发动机内循环水路中，外循环路始终处于常开状态，当温度传感器检测到温度变化时通过控制系统控制比例调节阀的开度，实现热转冷工况的快速响应，响应速度快，控制精度高；
[0031](3)可针对不同发动机实现PID调节，如调节实际值与设定值的静差、温度波动幅度、温度稳定过程时间；
[0032](4)设计了排污回路实现水质变差或长期不用时的排污清空功能。
【专利附图】
【附图说明】
[0033]图1a)为本发明的结构内部示意图；
[0034]图lb)为本发明的出水口和进水口的示意图；
[0035]图2为本发明的基本的冷却液和冷却水循环管路图；
[0036]图3为本发明的循环回路中包括循环泵和压力表的循环管路图；
[0037]图4为本发明的控制原理图。
[0038]图中:1、控制器，2、膨胀水箱，3、热交换器，4、比例调节阀，5、第一单向电磁阀，6、第二单向电磁阀，7、温度传感器，8、液位开关，9、循环泵，10、第一压力表，11、第二压力表，12、支架；A、发动机冷却液进水口，B、发动机冷却液出水口，C、冷却水进水口，D、冷却水出水口，E、冷却液排空口。
【具体实施方式】
[0039]如图1a)和图1b)所示，一种用于发动机冷却液的恒温控制装置，包括热交换器3、膨胀水箱2、第一单向电磁阀5、第二单向电磁阀6、比例调节阀4、温度传感器7和控制器1，这些部件均设置在支架12上；该装置的五个进出口分别为:发动机冷却液进水口 A，发动机冷却液出水口 B，冷却水出水口 C，冷却冷却水进水口 D，冷却液排空口 E。
[0040]实施例一:
[0041]如图2所示，一种用于发动机冷却液的恒温控制装置，包括热交换器3，其进水口与恒温控制装置的冷却水进水口 C连接，第一出水口与恒温控制装置的冷却水出水口 D连接，构成冷却水进出循环回路；所述恒温控制装置的冷却水出水口 D与热交换器3第一出水口连接的管道上还设有第一单向电磁阀5 ;
[0042]发动机冷却液进水口 A与发动机冷却液出水口 B通过一比例调节阀4连接，构成冷却液循环回路；所述比例调节阀4的出水口与发动机冷却液进水口 A连接的管道上设有一温度传感器7 ;
[0043]恒温控制装置的冷却水进水C 口与比例调节阀4的另一进水口连接，其连接的管道上分别设有第二单向电磁阀6和膨胀水箱2 ;第二单向电磁阀6和膨胀水箱2连接的管道与热交换器3的第四端口相连通；其中，恒温控制装置的冷却水进水口 C管道、膨胀水箱
2、比例调节阀4、发动机冷却液进水口 A管道、发动机冷却液出水口 B管道、热交换器3的第二出水口管道和恒温控制装置的冷却液排空口 E管道，构成排污循环回路；
[0044]控制器1，其分别控制第二单向电磁阀6、第一单向电磁阀5和比例调节阀4 ;及与控制器I相互通信的计算机单元。
[0045]实施例二:
[0046]如图3所示，该装置在比例调节阀4与温度传感器7的管道之间串接有第一压力表10，用于实时观察冷却水循环回路的压力；在冷却水的进水口 C和热交换器3进水口的管道之间串接有第二压力表11，用于实时观察发动机冷却液循环回路的压力。
[0047]发动机冷却液进水口 A管道、发动机冷却液出水口 B管道和比例调节阀4形成冷却液循环回路，给发动机提供设定水温，并由发动机冷却液进水口 A通过管路进入发动机，发动机出水通过发动机冷却液出水口 B进入恒温控制的装置；
[0048]冷却水通过恒温控制装置的冷却水进水口进入恒温控制的装置，冷却水进水口 C管道、热交换器3、第二单向电磁阀6和冷却水出水口 D管道形成冷却水进出循环回路，提供冷却能力，实现热转冷工况；
[0049]恒温控制装置的冷却水进水口 C管道、膨胀水箱2、比例调节阀4、发动机冷却液进水口管道A、发动机冷却液出水口管道B、热交换器3的第二出水口管道和恒温控制装置的冷却液排空口 E管道，构成排污循环回路；当冷却液排空口 E打开时，膨胀水箱2、热交换器3以及系统管路中的冷却液会随着管路流动全部排出，实现排污、清空功能。
[0050]如图4所示，本发明的控制方法，包括以下步骤:
[0051]SlO:初始化，计算机单元设定膨胀水箱液位最低值和进入发动机的冷却液温度预定值;
[0052]S20:浮球式液位开关检测的膨胀水箱液位信号输出至控制器，以及温度传感器检测的进入发动机的冷却液温度经过模拟量输出模块也输出至控制器；
[0053]S30:控制器所接收到的信号分别与膨胀水箱液位最低值和进入发动机的冷却液温度预定值进行比较；
[0054]S40:控制器通过驱动保护电路来控制第二单向电磁阀和第一单向电磁阀的开闭，以及控制比例调节阀的两个进水口的开闭角度。
[0055]所述步骤S40的具体过程为:
[0056]当控制器接收到的膨胀水箱的液位信号低于设定的膨胀水箱液位最低值时，控制器通过驱动保护电路打开第二单向电磁阀，同时关闭第一单向电磁阀，冷却水依次通过发动机恒温控制装置的冷却水进水管道和第二单向电磁阀，进入膨胀水箱，实现系统补液；
[0057]当控制器接收到的温度传感器检测的发动机的冷却液温度值不等于预定值时，控制器控制比例调节阀，通过PID算法调整比例调节阀一个进水管道中的冷却水和另一个进水管道里的冷却液两者进入发动机的比例，达到控制发动机冷却液恒温。
【权利要求】
1.一种用于发动机冷却液的恒温控制装置，其特征在于，包括: 控制器；及 热交换器，其进水口与恒温控制装置的冷却水进水口连接，所述热交换器的第一出水口与恒温控制装置的冷却水出水口连接，构成冷却水进出循环回路； 所述恒温控制装置的冷却水出水口与热交换器第一出水口连接的管道上还设有第一单向电磁阀；及 比例调节阀；其中，发动机冷却液进水口与发动机冷却液出水口通过所述比例调节阀连接，构成冷却液循环回路；所述比例调节阀的出水口与发动机冷却液进水口连接的管道上设有一温度传感器； 恒温控制装置的冷却水进水口与比例调节阀的第三端口连接，其中，恒温控制装置的冷却水进水口管道、比例调节阀、发动机冷却液进水口管道、发动机冷却液出水口管道、热交换器的第二出水口管道和恒温控制装置的冷却液排空口管道，构成排污循环回路； 所述恒温控制装置的冷却水进水口与比例调节阀的第三端口连接的管道上设有第二单向电磁阀和膨胀水箱；所述第二单向电磁阀和膨胀水箱连接的管道还与热交换器的第四端口相连通。
2.如权利要求1所述的一种用于发动机冷却液的恒温控制装置，其特征在于，该装置进一步包括:与控制器相互通信的计算机单元；驱动保护电路，其接收控制器的控制信号来驱动第一单向电磁阀和第二单向电磁阀的开闭； 与控制器通讯的模拟量输出模块，用于转化温度传感器采集信号为模拟量输出至控制器；及 与控制器相连的操作输入单元，用于膨胀水箱内的液位最低值和进入发动机的冷却液温度预定值操作输入；以及文本显示器。
3.如权利要求1所述的一种用于发动机冷却液的恒温控制装置，其特征在于，所述膨胀水箱内设有检测膨胀水箱内的液位的浮球式液位开关。
4.如权利要求1所述的一种用于发动机冷却液的恒温控制装置，其特征在于，所述比例调节阀与温度传感器连接的管道上设有用于实时观察冷却水循环回路的压力的第一压力表。
5.如权利要求1所述的一种用于发动机冷却液的恒温控制装置，其特征在于，所述恒温控制装置的冷却水进水口和热交换器的进水口连接的管道上设有用于观察发动机冷却液循环回路的压力的第二压力表。
6.如权利要求1所述的一种用于发动机冷却液的恒温控制装置，其特征在于，所述比例调节阀与发动机冷却液进水口连接的管道上设有一循环泵。
7.—种如权利要求1-6任一项所述的用于发动机冷却液的恒温控制装置的控制方法，其特征在于，包括以下步骤: SlO:初始化，计算机单元设定膨胀水箱液位最低值和进入发动机的冷却液温度预定值； S20:浮球式液位开关检测的膨胀水箱液位信号输出至控制器，以及温度传感器检测的进入发动机的冷却液温度经过模拟量输出模块也输出至控制器； S30:控制器所接收到的信号分别与膨胀水箱液位最低值和进入发动机的冷却液温度预定值进行比较； S40:控制器通过驱动保护电路来控制第二单向电磁阀和第一单向电磁阀的开闭，以及控制比例调节阀的两个进水口的开闭角度。
8.如权利要求7所述的一种用于发动机冷却液的恒温控制装置的控制方法，其特征在于，所述步骤S40的具体过程为: 当控制器接收到的膨胀水箱的液位信号低于设定的膨胀水箱液位最低值时，控制器通过驱动保护电路打开第二单向电磁阀，同时关闭第一单向电磁阀，冷却水依次通过发动机恒温控制装置的冷却水进水管道和第二单向电磁阀，进入膨胀水箱，实现系统补液； 当控制器接收到的温度传感器检测的发动机的冷却液温度值不等于预定值时，控制器控制比例调节阀，通过PID算法调整比例调节阀一个进水管道中的冷却水和另一个进水管道里的冷却液两者进入发动机的比例，达到控制发动机冷却液恒温。
【文档编号】F01P7/16GK104454119SQ201410743427
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年12月8日 优先权日:2014年12月8日
【发明者】韩德建, 刘伟虔, 史鹏 申请人:济南工拓机电设备有限公司