本发明涉及汽车发动机测试技术领域，特别一种发动机环境试验装置及试验方法，可以通过模拟特殊环境条件来满足发动机在不同环境条件下试验的测试需求。
背景技术：
随着现在人们生活水平的逐渐提高，家用汽车的普及率已经日益增加，家家户户基本都有一辆车，甚至每人一辆，日常出行自驾车辆已成为多数人出行首选。汽车的运行环境复杂，不单单只是在某个地方或者某一种环境下运行，也会经历特殊的环境条件，比如高原地区，高寒或者高温地区，这就对发动机在前期实验室的试验开发过程中，需要充分考虑如果汽车处于该类地区下，能否更好的保证发动机的有效的动力输出，保证驾驶安全以及驾驶人员的需求。众所周知，发动机运行过程中需要从外部环境中吸入新鲜空气作为工作介质参与做功，当外部环境中的空气条件发生变化时，如进气温度、进气压力随着海拔、区域的不同发生变化时，发动机输出扭矩和功率也会随之发生变化。为了更好的获得发动机在特殊环境下的性能数据，这就对发动机前期性能试验开发提出更高的需求，需要在试验开发的过程中就要充分考虑到该条件所带来的影响。比较直接的方法就是把发动机至于特殊的环境条件下进行前期的性能开发，但是该方法虽然直接，也易受到试验场地、试验周期、试验费用等影响，而且也受到地理位置以及海拔高度的极限，只能达到一定海拔高度或者特殊温度环境等试验数据，不利于发动机的性能开发。还有厂家采用特殊的试验仓，也就是流动试验台，可以随机的移动到不同地区进行不同环境下的性能试验测试，但是该方法缺点也很明显，就是试验成本极高，不利于主机厂对成本等控制，也对试验周期有很大影响，不利于发动机乃至整车的性能开发。
技术实现要素：
本发明的目的是提出一种发动机环境试验装置及试验方法，可以通过模拟特殊环境条件来满足发动机在不同环境条件下试验的测试需求。
本发明的发动机环境试验装置由设置于待测发动机进气端的进气装置、设置于待测发动机排气端的排气装置及控制装置组成，所述进气装置设有进气口、出气口及位于进气口、出气口之间的节流阀、进气温度调节单元，以改变进气的温度和压力；所述排气装置设有吸气单元，以改变待测发动机排气端的压力；所述控制装置分别与节流阀、进气温度调节单元及吸气单元连接。
本发明的发动机环境试验方法采用上述的发动机环境试验装置，在测试时将待测发动机的进气端与进气装置的空气出口相连，并将待测发动机的排气端与排气装置的空气入口相连；关键在于该试验方法包括温度测试、气压测试和温度气压测试；所述温度测试的步骤如下：控制装置根据试验参数要求，控制进气装置中进气温度调节单元来改变进入到待测发动机的气体温度，使进入到待测发动机的气体温度满足试验要求。
所述气压测试的步骤如下：控制装置根据试验参数要求，控制节流阀的开度，使待测发动机进气端的气压满足试验要求，同时控制装置控制吸气单元的工作，使待测发动机排气端的气压满足试验要求。
所述温度气压测试的步骤如下：控制装置根据试验参数要求，控制进气装置中进气温度调节单元来改变进入到待测发动机的气体温度，使进入到待测发动机的气体温度满足试验要求；同时，控制装置根据试验参数要求，控制节流阀的开度，使待测发动机进气端的气压满足试验要求，控制装置还控制吸气单元的工作，使待测发动机排气端的气压满足试验要求。
进一步地，所述进气温度调节单元由冷却器和加热器构成，所述冷却器、加热器、节流阀串联而构成进气通路；且该进气通路在对应冷却器、加热器的位置均设有旁通阀，以改变进气的路径。上述冷却器可以为空调制冷系统，加热器可以为电加热装置，通过冷却器可以使流经冷却器的空气温度下降，而通过加热器可以使流经加热器的空气温度上升；利用旁通阀可以改变进气的路径，从而根据试验要求来控制空气只流经冷却器或者加热器，又或者是不经过冷却器和加热器而直接进入到待测发动机。
进一步地，所述控制装置由pid控制器和参数输入单元构成，所述参数输入单元分别与pid控制器、冷却器、加热器及各旁通阀相连，所述pid控制器分别与节流阀、吸气单元相连。参数输入单元可以采用电脑实现，参数输入单元将试验参数传输给冷却器、加热器及各旁通阀，以控制进气温度，pid控制器接收到参数输入单元所传输的气压参数后，分别控制节流阀的开度和吸气单元的吸气功率，以改变待测发动机进气端和排气端的气压。
进一步地，为方便控制，所述吸气单元为涡轮吸气装置。
通过本发明的发动机环境试验装置及试验方法可以有效模拟不同特殊环境下的试验测试需求，解决了汽车发动机在特殊环境下的性能影响问题，极大地降低了发动机试验开发周期和成本浪费等问题。
附图说明
图1为实施例1的发动机环境试验装置的原理图。
附图标示：1、进气装置；11、节流阀；12、冷却器；13、加热器；14、旁通阀；2、待测发动机；3、排气装置；31、吸气单元；4、控制装置；41、pid控制器；42、参数输入单元。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施实例的描述，对本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理等作进一步的详细说明。
实施例1：
如图1所示，本实施例的发动机环境试验装置由设置于待测发动机2进气端的进气装置1、设置于待测发动机2排气端的排气装置3及控制装置4组成，所述进气装置1设有进气口、出气口及位于进气口、出气口之间的节流阀11、进气温度调节单元，以改变进气的温度和压力；在本实施例中，进气温度调节单元由冷却器12（空调制冷系统）和加热器13（电加热装置）构成，所述冷却器12、节流阀11、加热器13依次串联而构成进气通路；且该进气通路在对应冷却器12、加热器13的位置均设有旁通阀14，以改变进气的路径。通过冷却器12可以使流经冷却器12的空气温度下降，而通过加热器13可以使流经加热器13的空气温度上升；利用旁通阀14可以改变进气的路径，从而根据试验要求来控制空气只流经冷却器12或者加热器13，又或者是不经过冷却器12和加热器13而直接进入到待测发动机2。
所述排气装置3设有吸气单元31（本实施例采用涡轮吸气装置），以改变待测发动机2排气端的压力。
控制装置4由pid控制器41和参数输入单元42（电脑来充当参数输入单元42）构成，所述参数输入单元42分别与pid控制器41、冷却器12、加热器13及各旁通阀14相连，所述pid控制器41分别与节流阀11、吸气单元31相连。参数输入单元42将试验参数传输给冷却器12、加热器13及各旁通阀14，以控制进气温度，pid控制器41接收到参数输入单元42所传输的气压参数后，分别控制节流阀11的开度和吸气单元31的吸气功率，以改变待测发动机2进气端和排气端的气压。
pid控制器41（比例-积分-微分控制器）是一个在工业控制应用中常见的反馈回路部件，由比例单元p、积分单元i和微分单元d组成。pid控制的基础是比例控制；积分控制可消除稳态误差，但可能增加超调；微分控制可加快大惯性系统响应速度以及减弱超调趋势。
本发明的发动机环境试验方法采用上述的发动机环境试验装置，在测试时将待测发动机2的进气端与进气装置1的空气出口相连，并将待测发动机2的排气端与排气装置3的空气入口相连；关键在于该试验方法包括温度测试、气压测试和温度气压测试；所述温度测试的步骤如下：控制装置4根据试验参数要求，控制进气装置1中进气温度调节单元来改变进入到待测发动机2的气体温度，使进入到待测发动机2的气体温度满足试验要求。
所述气压测试的步骤如下：控制装置4根据试验参数要求，控制节流阀11的开度，使待测发动机2进气端的气压满足试验要求，同时控制装置4控制吸气单元31的工作，使待测发动机2排气端的气压满足试验要求。
所述温度气压测试的步骤如下：控制装置4根据试验参数要求，控制进气装置1中进气温度调节单元来改变进入到待测发动机2的气体温度，使进入到待测发动机2的气体温度满足试验要求；同时，控制装置4根据试验参数要求，控制节流阀11的开度，使待测发动机2进气端的气压满足试验要求，控制装置4还控制吸气单元31的工作，使待测发动机2排气端的气压满足试验要求。
下面通过具体的试验过程来详细说明试验原理。
发动机在正常工作条件下，通过吸入新鲜的进气量，然后配以合适的喷油量，靠活塞的往复运动以对外输出相应的性能。但是随着环境的变化，发动机的进气量会收到相应的影响，比如高原地区，空气稀薄，进气温度也会下降，此时进气密度会发生变化，进入发动机的进气量也会发生变化，此时对发动机的影响就表现为性能的变化。
本发明可以有效模拟高温高原地区以及高原高寒地区两种不同特殊环境下的试验测试需求，全方面的模拟特殊环境下的发动机性能测试需求。试验过程中根据需求条件的不同切换不同的工作模式以满足不同特殊环境下的测试需求，更好的为发动机前期性能开发提供帮助。
模拟高原高寒条件：
当汽车处于高原高寒地区的条件下，此时环境条件为进气压力较低，温度也较低的情况，本发明提供的模拟试验测试方法为：
参数输入单元42控制旁通阀14和冷却器12的工作，使对应于冷却器12的旁通阀14关闭，对应于加热器13的旁通阀14开启，这样进气只经过冷却器12而不经过加热器13，外部气流通过冷却器12实现冷却，从而达到目标温度。参数输入单元42向pid控制器41输入进气端和排气端的气压参数，pid控制器41根据该参数来分别控制节流阀11的开度、以及吸气单元31的吸气功率，以实现待测发动机2进气端和排气端特定的压力环境。
模拟高温高原条件：
当汽车处于高温高原地区的条件下，此时环境条件为进气压力较低，温度较高的情况，本发明提供的模拟试验测试方法为：
参数输入单元42控制旁通阀14和冷却器12的工作，使对应于冷却器12的旁通阀14开启，对应于加热器13的旁通阀14关闭，这样进气只经过加热器13而不经过冷却器12，外部气流通过加热器13实现升温，从而达到目标温度。参数输入单元42向pid控制器41输入进气端和排气端的气压参数，pid控制器41根据该参数来分别控制节流阀11的开度、以及吸气单元31的吸气功率，以实现待测发动机2进气端和排气端特定的压力环境。