一种发动机热平衡性能台架测试装置及方法
【专利摘要】本发明提供一种发动机热平衡性能台架测试装置及方法，属于发动机热平衡【技术领域】，本发明提供的测试装置包括发动机台架系统、外界冷却装置和信号反馈控制装置；所述外界冷却装置用于冷却当前测试的发动机的自带冷却设备；所述信号反馈控制装置用于预设发动机温度阈值和测试时间，实时监测当前测试的发动机的温度，并在当前测试的发动机的温度达到预设的发动机温度阈值时命令所述发动机台架系统控制所述外界冷却装置对当前测试的发动机的自带冷却设备的冷却速度进行调节，并根据测试时间内当前测试的发动机的温度数据对所述当前测试的发动机进行热平衡性能评估。本发明提供的测试方案可以方便，快捷地进行汽车的发动机热平衡性能的实时在线测试。
【专利说明】一种发动机热平衡性能台架测试装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及发动机热平衡【技术领域】，尤其涉及一种发动机热平衡性能台架测试装 置及方法。
【背景技术】
[0002]汽车发动机的热平衡性能是平衡整车性能的一项重要指标，同时也是衡量汽车品 质的一项重要参数。经实践证明，汽车发动机在热平衡工况下，冷却液和机油温度容易超过 最高许用温度，当冷却液和机油温度超过最高许用温度时，就会发生发动机爆缸及过度磨 损的现象，从而使汽车的使用寿命降低，驾驶员的生命安全也存在严重的隐患。因此，汽车 发动机热平衡性能是评价车辆设计可靠性和安全性能等的重要指标，针对汽车发动机的热 平衡分析则成为在整车开发设计过程中必不可少的关键环节之一。但是，目前还没有一种 装置，能方便、快捷地进行汽车的发动机热平衡性能测试。
[0003]故急需一种发动机热平衡性能台架测试装置，能方便、快捷地进行汽车的发动机 热平衡性能测试，并给出汽车的发动机在热平衡工况下的性能状况信息。
【发明内容】
[0004]本发明提供一种发动机热平衡性能台架测试装置及方法，用于解决现有技术中无 法方便、快捷地进行汽车的发动机热平衡性能测试的问题。本发明提供的发动机热平衡性 能台架测试装置及方法能方便、快捷地进行汽车的发动机热平衡性能测试，并能给出汽车 的发动机在热平衡工况下的性能状况信息。
[0005]本发明提供的一种发动机热平衡性能台架测试装置，包括发动机台架系统、外界 冷却装置和信号反馈控制装置；所述发动机台架系统分别与所述外界冷却装置、所述信号 反馈控制装置以及当前测试的发动机连接；所述外界冷却装置用于冷却当前测试的发动机 的自带冷却设备；所述信号反馈控制装置用于预设发动机温度阈值和测试时间，实时监测 当前测试的发动机的温度，并在当前测试的发动机的温度达到预设的发动机温度阈值时命 令所述发动机台架系统控制所述外界冷却装置对当前测试的发动机的自带冷却设备的冷 却速度进行调节，并根据测试时间内当前测试的发动机的温度数据对所述当前测试的发动 机进行热平衡性能评估。
[0006]优选地，所述外界冷却装置包括冷却水箱、外界循环水管路和外界循环水冷却机 构；所述当前测试的发动机的自带冷却设备与所述冷却水箱接触，所述冷却水箱与所述外 界循环水管路连接成为循环回路，且所述外界循环水冷却机构设置于所述外界循环水管路 上；所述外界循环水冷却机构与所述发动机台架系统连接，用于在所述发动机台架系统的 控制下冷却所述外界循环水管路中的循环水温度或控制所述外界循环水管路中的循环水 的流量。
[0007]所述信号反馈控制装置包括信号采集单元、预设单元、信号判断单元及信号指令 单元；所述信号采集单元用于实时采集当前测试的发动机的温度、所述外界循环水管路中的循环水的温度及其流量数据，并将采集的数据发送给所述信号判断单元；所述预设单元 用于预设发动机温度阈值、所述外界循环水管路中的循环水的流量阈值、循环水温度阈值 以及测试时间，并将预设值发送给所述信号判断单元；所述信号判断单元用于计时并判断 所述信号采集单元提供的每个发动机温度数据是否大于所述预设单元预设的发动机温度 阈值，若判断出在测试时间内收到的当前测试的发动机的温度均未达到预设的发动机温度 阈值，则输出发动机与其自带冷却设备的匹配良好的热平衡性能评估结果；若在预设的测 试时间到时之前任一时刻收到的当前测试的发动机的温度达到预设的发动机温度阈值，则 向所述发动机台架系统发送第一温度调节指令，并在外界循环水管路中的循环水流量达到 所述流量阈值之前，判断当前收到的当前测试的发动机的温度是否低于预设的发动机温度 阈值，若是，则输出发动机与其自带冷却设备的匹配需要微小改进的热平衡性能评估结果， 否则向所述发动机台架系统发送第二温度调节指令，并在外界循环水管路中的循环水的温 度达到预设的循环水温度阈值之前，判断当前收到的当前测试的发动机的温度是否低于预 设的发动机温度阈值，若是，则输出发动机与其自带冷却设备的匹配需要较大改进的热平 衡性能评估结果，否则向所述发动机台架系统发送第三温度调节指令并输出发动机与其自 带冷却设备的匹配需重新设计的热平衡性能评估结果；
[0008]所述发动机台架系统根据收到的所述第一温度调节指令控制所述外界冷却装置 中的所述外界循环水冷却机构按预定流量增幅增大所述外界循环水管路中的循环水的流 量；所述发动机台架系统还根据收到的所述第二温度调节指令控制所述外界冷却装置中的 所述外界循环水冷却机构按预定冷却速度增幅增大对所述外界循环水管路中的循环水的 冷却速度；所述发动机台架系统还根据收到的所述第三温度调节指令调节当前测试的发动 机的转速和扭矩。
[0009]优选地，所述发动机台架系统包括操作台和测功机；所述操作台分别与所述信号 反馈控制装置、所述外界循环水冷却机构和所述测功机连接；所述测功机还与当前测试的 发动机连接；所述操作台根据所述信号反馈控制装置发来的第一/第二温度调节控制指 令，向所述外界循环水冷却机构发送增大所述外界循环水管路中的循环水流量指令/增大 对所述外界循环水管路中的循环水的冷却速度指令；所述操作台还根据收到的第三温度调 节指令向所述测功机发送调节当前测试的发动机的转速和扭矩的指令；所述测功机依据所 述操作台发来的调节当前测试的发动机的转速和扭矩的指令，调节当前测试的发动机的转 速和扭矩。
[0010]优选地，所述外界循环水冷却机构包括蒸发器和流量控制器；所述蒸发器的热传 导面紧贴所述外界循环水管路的外管壁设置，用于根据所述操作台发来的增大对所述外界 循环水管路中的循环水的冷却速度指令对所述外界循环水管路中的循环水降温；所述流量 控制器设置于沿循环水流方向上、所述蒸发器后侧的所述外界循环水管路上，用于根据所 述操作台发来的增大所述外界循环水管路中的循环水流量指令调节进入所述冷却水箱的 循环水流量。
[0011]优选地，当前测试的发动机的自带冷却设备包括散热器、中冷器和油冷器；所述散 热器的进水口、出水口分别通过管路与所述当前测试的发动机的出水口、进水口连接；所述 中冷器的进气口、出气口分别通过管路与所述当前测试的发动机的涡轮增压器的出气口、 进气口连接；所述油冷器的进油口、出油口分别通过管路与所述当前测试的发动机的机油出油口、进油口连接；所述散热器用于冷却当前测试的发动机的冷却液；所述中冷器用于 冷却当前测试的发动机中的空气；所述油冷器用于冷却当前测试的发动机中的机油。
[0012]优选地，当前待测试的发动机的温度包括发动机出水温度、发动机机油温度和发 送机进气温度；所述预设的发动机温度阈值包括发动机冷却液的温度阈值、发动机机油温 度阈值和发动机进气温度阈值。
[0013]优选地，所述外界冷却装置中的冷却水箱包括散热器冷却水箱、中冷器冷却水箱 和油冷器冷却水箱；连接所述当前测试的发动机的出水口和所述散热器的进水口的管路以 及连接所述当前测试的发动机的进水口和所述散热器的出水口的管路均穿过所述散热器 冷却水箱；连接所述当前测试的发动机的涡轮增压器的出气口和所述中冷器的进气口的管 路以及连接所述当前测试的发动机的涡轮增压器的进气口和所述中冷器的出气口的管路 穿过所述散热器冷却水箱；所述油冷器设置于所述油冷器冷却水箱内；所述散热器冷却水 箱、中冷器冷却水箱、油冷器冷却水箱的出水口和进水口分别通过外界循环水管路连接所 述外界循环水冷却机构的进水口和出水口。
[0014]优选地，连接所述散热器的进/出水口与所述当前测试的发动机的出/进水口的 管路为耐高温橡胶管；连接所述中冷器的进/出气口与所述当前测试的发动机的涡轮增压 器的出/进气口的管路为普通塑料管；连接所述油冷器的进/出油口与所述当前测试的发 动机的机油出/进油口的管路为耐高温橡胶管；连接所述散热器/中冷器/油冷器冷却水 箱的出/进水口与所述外界循环水冷却机构的进/出水口的管路为普通塑料管。
[0015]优选地，一种发动机热平衡性能台架测试方法，包括:
[0016]步骤一:将当前测试的发动机及其自带的冷却设备设置于上述的发动机热平衡性 能台架测试装置上；
[0017]步骤二:预设发动机温度阈值、外界循环水管路中的循环水的流量阈值、循环水温 度阈值以及测试时间；
[0018]步骤三:所述信号反馈控制装置实时监测当前测试的发动机的温度，并在当前测 试的发动机的温度达到预设的发动机温度阈值时命令所述发动机台架系统控制所述外界 冷却装置对当前测试的发动机的自带冷却设备的冷却速度进行调节，并根据测试时间内当 前测试的发动机的温度数据对所述当前测试的发动机进行热平衡性能评估。
[0019]优选地,所述步骤三具体包括:
[0020]S31:判断在预设的测试时间内当前测试的发动机的温度是否达到预设的发动机 温度阈值，若否，则输出发动机与其自带冷却设备的匹配良好的热平衡性能评估结果并结 束流程；若是，则在监测到当前测试的发动机的温度达到预设的发动机温度阈值时按预定 流量增幅增大所述外界循环水管路中的循环水的流量，并在外界循环水管路中的循环水流 量达到所述流量阈值之前，执行S32 ；
[0021]S32:判断当前测试的发动机的温度是否低于预设的发动机温度阈值，若是，则输 出发动机与其自带冷却设备的匹配需要微小改进的热平衡性能评估结果并结束流程；否 则，按预定冷却速度增幅增大对所述外界循环水管路中的循环水的冷却速度，并在外界循 环水管路中的循环水的温度达到预设的循环水温度阈值之前，执行S33 ；
[0022]S33:判断当前测试的发动机的温度是否低于预设的发动机温度阈值，若是，则输 出发动机与其自带冷却设备的匹配需要较大改进的热平衡性能评估结果并结束流程，否则，输出发动机与其自带冷却设备的匹配需重新设计的热平衡性能评估结果并结束流程。
[0023]优选地，所述步骤S33中，输出发动机与其自带冷却设备的匹配需重新设计的热 平衡性能评估结果的同时，调节当前测试的发动机的转速和扭矩。本发明提供的上述装置 能够带来以下有益效果:
[0024]上述发动机热平衡性能台架测试装置及方法能方便、快捷地测试出汽车的发动机 在台架上的热平衡性能状况，包括各工况下发动机冷却液流量及温度、发动机油流量及温 度、中冷进气流量及温度、发动机热源表面温度等数据，并可以对发动机与冷却模块的匹配
性进行实时判断。【专利附图】
【附图说明】[0025]图1为本发明提供的一种发动机热平衡性能台架测试装置结构示意图[0026]图2为外界冷却装置简要结构示意图；[0027]图3为信号反馈控制装置示意图；[0028]图4为发动机台架系统的详细结构示意图；[0029]图5为当前测试的发动机与其自带冷却设备的连接示意图；[0030]图6为外界冷却装置的详细结构示意图；[0031]附图标记说明:[0032]101、发动机台架系统[0033]102、当前测试的发动机[0034]103、外界冷却装置[0035]104、信号反馈控制装置[0036]201、冷却水箱[0037]202、外界循环水管路[0038]203、外界循环水冷却机构[0039]301、信号采集单元[0040]302、预设单元[0041]303、信号判断单元[0042]304、信号指令单元[0043]401、操作台[0044]402、测功机[0045]501、散热器[0046]502、油冷器[0047]503、中冷器[0048]504、当前测试的发动机的出水口[0049]505、当前测试的发动机的进水口[0050]506、散热器的进水口[0051]507、散热器的出水口[0052]508、当前测试的发动机的机油出油口[0053]509、当前测试的发动机的机油进油口[0054]510、油冷器的进油口
[0055]511、油冷器的出油口
[0056]512、当前测试的发动机的涡轮增压器的出气口
[0057]513、当前测试的发动机的涡轮增压器的进气口
[0058]514、中冷器的进气口
[0059]515、中冷器的出气口
[0060]601、散热器冷却水箱
[0061]602、中冷器冷却水箱
[0062]603、油冷器冷却水箱
[0063]604、散热器冷却水箱的出水口
[0064]605、散热器冷却水箱的进水口
[0065]606、外界循环水冷却机构的进水口
[0066]607、外界循环水冷却机构的出水口
[0067]608、油冷器冷却水箱的出水口
[0068]609、油冷器冷却水箱的进水口
[0069]610、中冷器冷却水箱的进水口
[0070]611、中冷器冷却水箱的出水口。
【具体实施方式】
[0071]为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具 体实施例进行详细描述。
[0072]如图1所示为本发明提供一种发动机热平衡性能台架测试装置结构示意图，包括 发动机台架系统101、外界冷却装置103和信号反馈控制装置104。其中，发动机台架系统 101分别与外界冷却装置103、信号反馈控制装置104、当前测试的发动机102连接；外界冷 却装置103用于冷却当前测试的发动机102的自带冷却设备(图中未示出)；信号反馈控制 装置104用于预设发动机温度阈值和测试时间，实时监测当前测试的发动机102的温度，并 在当前测试的发动机102的温度达到预设的发动机温度阈值时命令发动机台架系统101控 制外界冷却装置103对当前测试的发动机102的自带冷却设备的冷却速度进行调节，并根 据测试时间内当前测试的发动机的温度数据对当前测试的发动机102进行热平衡性能评 估。
[0073]优选地，如图2所示，外界冷却装置103包括冷却水箱201、外界循环水管路202 和外界循环水冷却机构203 ;当前测试的发动机的自带冷却设备(图中未示出)与冷却水箱 201接触，冷却水箱201与外界循环水管路202连接成为循环回路，且外界循环水冷却机构 203设置于外界循环水管路202上；外界循环水冷却机构203与发动机台架系统101连接， 用于接收发动机台架系统101的指令，并依据该指令冷却外界循环水管路202中的循环水 温度或控制外界循环水管路202中的循环水的流量。
[0074]优选地，图3所示为信号反馈控制装置的结构示意图，所述信号反馈控制装置包 括信号采集单元301、预设单元302、信号判断单元303及信号指令单元304。
[0075]信号采集单元301用于实时采集当前测试的发动机的温度、外界循环水管路202中的循环水的温度及其流量数据，并将采集的数据发送给信号判断单元303。
[0076]预设单元302用于预设发动机温度阈值、外界循环水管路202中的循环水的流量 阈值(即外界循环水管路202中的循环水的流量上限值)、循环水温度阈值(即外界循环水管 路202中的循环水在被降温后能够达到的最低温度值)以及测试时间，并将预设值发送给信 号判断单元303。
[0077]信号判断单元303用于计时并判断信号采集单元301提供的每个发动机温度数 据是否大于预设单元预设的发动机温度阈值，若判断出在测试时间内收到的当前测试的发 动机102的温度均未达到预设的发动机温度阈值，则输出“发动机与其自带冷却设备的匹 配良好”的热平衡性能评估结果；若在预设的测试时间到时之前任一时刻收到的当前测试 的发动机102的温度达到预设的发动机温度阈值，则向发动机台架系统101发送第一温度 调节指令，并在监测到外界循环水管路202中的循环水流量达到流量阈值之前，判断当前 收到的当前测试的发动机的温度是否低于预设的发动机温度阈值，若是，则输出“发动机与 其自带冷却设备的匹配需要微小改进”的热平衡性能评估结果，否则向发动机台架系统101 发送第二温度调节指令，并在外界循环水管路202中的循环水的温度达到预设的循环水温 度阈值之前，判断当前收到的当前测试的发动机102的温度是否低于预设的发动机温度阈 值，若是，则输出“发动机与其自带冷却设备的匹配需要较大改进”的热平衡性能评估结果， 否则向发动机台架系统101发送第三温度调节指令，并输出“发动机与其自带冷却设备的 匹配需重新设计”的热平衡性能评估结果。
[0078]发动机台架系统101根据信号反馈控制装置发来的第一温度调节指令控制外界 冷却装置103中的外界循环水冷却机构203按预定流量增幅增大外界循环水管路202中的 循环水的流量；发动机台架系统101还根据信号反馈控制装置发来的第二温度调节指令控 制外界冷却装置103中的外界循环水冷却机构202按预定冷却速度增幅增大对外界循环水 管路202中的循环水的冷却速度；发动机台架系统101还根据信号反馈控制装置发来的第 三温度调节指令调节当前测试的发动机102的转速和扭矩以对当前测试的发动机进行有 效降温。
[0079]优选地,如图4所示,发动机台架系统包括操作台401和测功机402 ;操作台401分 别与信号反馈控制装置104、外界循环水冷却机构103和测功机402连接；测功机402还与 当前测试的发动机102连接；操作台401根据信号反馈控制装置104发来的第一 /第二温 度调节控制指令，向外界循环水冷却机构103发送增大外界循环水管路中的循环水流量指 令/增大对外界循环水管路中的循环水的冷却速度指令；操作台401还根据收到的第三温 度调节指令向测功机402发送调节当前测试的发动机的转速和扭矩的指令；测功机402依 据操作台401发来的调节当前测试的发动机的转速和扭矩的指令，调节当前测试的发动机 102的转速和扭矩。
[0080]优选地，外界循环水冷却机构203包括蒸发器和流量控制器；蒸发器的热传导面 紧贴外界循环水管路202的外管壁设置，用于根据发动机台架系统101发来的增大对外界 循环水管路中的循环水的冷却速度指令对外界循环水管路202中的循环水降温；流量控制 器设置于沿循环水流方向上、蒸发器后侧的外界循环水管路202上，用于根据发动机台架 系统101发来的增大外界循环水管路中的循环水流量指令调节进入冷却水箱的循环水流 量。当发动机台架系统101如图4所示结构时，增大对外界循环水管路中的循环水的冷却速度指令由操作台401发送给蒸发器，所述增大外界循环水管路中的循环水流量指令由操 作台401发送给流量控制器。
[0081]优选地，当前测试的发动机的自带冷却设备包括散热器、中冷器和油冷器，如图5 所示为当前测试的发动机与其自带冷却设备的连接示意图，其中散热器501、油冷器502和 中冷器503为当前测试的发动机102的自带冷却设备；散热器501的进水口 506、出水口 507 分别通过管路与当前测试的发动机102的出水口 504、进水口 505连接；油冷器502的进油 口 510、出油口 511分别通过管路与当前测试的发动机102的机油出油口 508、进油口连接 509 ;中冷器503的进气口 514、出气口 515分别通过管路与当前测试的发动机102的涡轮 增压器的出气口 512、进气口 513连接；散热器501用于冷却当前测试的发动机102的冷却 液；中冷器503用于冷却当前测试的发动机102中的空气；油冷器502用于冷却当前测试的 发动机102中的机油。
[0082]优选地，若当前测试的发动机的自带冷却设备包括散热器、中冷器和油冷器时，当 前测试的发动机的温度包括发动机出水温度、发动机机油温度和发送机进气温度；预设的 发动机温度阈值包括发动机冷却液温度阈值、发动机机油温度阈值和发动机进气温度阈 值。从测试开始时起，信号反馈控制装置在预设的测试时间内实时判断当前时刻采集到的 发动机出水温度、发动机机油温度和发送机进气温度是否分别达到预设的发动机冷却液温 度阈值、发动机机油温度阈值和发动机进气温度阈值，只要发动机出水温度、发动机机油温 度和发送机进气温度之中有一个温度达到相应的温度阈值，则信号反馈控制装置立即向发 动机台架系统101发送第一温度调节指令，随后每次信号反馈控制装置所进行的发动机温 度判断，只有发动机出水温度、发动机机油温度和发送机进气温度均低于相应的温度阈值 才判断为“当前测试的发动机的温度低于预设的发动机温度阈值”，此处不再赘述。
[0083]优选地，若当前测试的发动机的自带冷却设备包括散热器、中冷器和油冷器时，如 图6所示，前面所述的外界冷却装置中的冷却水箱包括散热器冷却水箱601、中冷器冷却水 箱602和油冷器冷却水箱603三种冷却水箱。其中，图5中的散热器501的进出水管(即连 接当前测试的发动机102的出水口 504和散热器501的进水口 506的管路以及连接当前测 试的发动机102的进水口 505和散热器501的出水口 507的管路)穿过散热器冷却水箱601 与当前测试的发动机102连接；中冷器503的进出水管(即连接当前测试的发动机102的涡 轮增压器的出气口 512和中冷器503的进气口 514的管路以及连接当前测试的发动机102 的涡轮增压器的进气口 513和中冷器503的出气口 515的管路)穿过中冷器冷却水箱602 与当前测试的发动机102连接；油冷器502直接放于油冷器冷却水箱603中，使油冷器502 完全浸没于油冷器冷却水箱603内。此外，散热器冷却水箱601的出水口 604和进水口 605 分别通过外界循环水管路202连接外界循环水冷却机构203的进水口 606和出水口 607 ； 油冷器冷却水箱603的出水口 608和进水口 609分别通过外界循环水管路202连接外界循 环水冷却机构203的进水口 606和出水口 607 ;中冷器冷却水箱602的出水口 611和进水 口 610分别通过外界循环水管路202连接外界循环水冷却机构203的进水口 606和出水口 607。优选地，当前测试的发动机102的散热器501的进出水管在散热器冷却水箱601中打 相同直径的圆孔以增大其冷却能力。
[0084]优选地，图5中连接散热器501的进水口 506/出水口 507与当前测试的发动机 102的出水口 504/进水口 505的管路为耐高温橡胶管；连接中冷器503的进气口 514/出气口 515与当前测试的发动机102的涡轮增压器的出气口 512/进气口 513的管路为普通 塑料管；连接油冷器502的进油口 510/出油口 511与当前测试的发动机102的机油出油口 508/进油口 509的管路为耐高温橡胶管；图6中连接散热器/中冷器/油冷器冷却水箱的 出/进水口与外界循环水冷却机构的进/出水口的管路为普通塑料管。
[0085]对应于本发明提供的发动机热平衡性能台架测试装置，本发明实施例还提供一种 发动机热平衡性能台架测试方法，包括以下步骤:
[0086]S1:将当前测试的发动机及其自带的冷却设备设置于前面所提供的任一种发动机 热平衡性能台架测试装置上；其中，发动机散热器进出水管需在散热器冷却水箱中打相同 直径的圆孔，并使散热器的进出水管穿过散热器冷却水箱与发动机相连接；中冷器的进出 水管安装方法安装方法与散热器相同；油冷器直接放于油冷器冷却水箱中，使油冷器完全 浸没于冷却水箱内。
[0087]S2:预设发动机温度阈值、外界循环水管路中的循环水的流量阈值、循环水温度阈 值以及测试时间。
[0088]S3:信号反馈控制装置实时监测当前测试的发动机的温度，并在当前测试的发动 机的温度达到预设的发动机温度阈值时命令发动机台架系统控制外界冷却装置对当前测 试的发动机的自带冷却设备的冷却速度进行调节，并根据测试时间内当前测试的发动机的 温度数据对所述当前测试的发动机进行热平衡性能评估。
[0089]优选地,步骤S3具体包括如下步骤:
[0090]S31:判断在预设的测试时间内当前测试的发动机的温度是否达到预设的发动机 温度阈值，若否，则输出“发动机与其自带冷却设备的匹配良好”的热平衡性能评估结果并 结束流程；若是，则在监测到当前测试的发动机的温度达到预设的发动机温度阈值时按预 定流量增幅增大外界循环水管路中的循环水的流量，并在外界循环水管路中的循环水流量 达到流量阈值之前，执行S32。
[0091]S32:判断当前测试的发动机的温度是否低于预设的发动机温度阈值，若是，则输 出“发动机与其自带冷却设备的匹配需要微小改进”的热平衡性能评估结果并结束流程；否 则，按预定冷却速度增幅增大对外界循环水管路中的循环水的冷却速度，并在外界循环水 管路中的循环水的温度达到预设的循环水温度阈值之前，执行S33。
[0092]S33:判断当前测试的发动机的温度是否低于预设的发动机温度阈值，若是，则输 出“发动机与其自带冷却设备的匹配需要较大改进”的热平衡性能评估结果并结束流程，否 则，输出“发动机与其自带冷却设备的匹配需重新设计”的热平衡性能评估结果并结束流 程。
[0093]例如，假设预设数据中的预设的冷却液温度阈值、发动机机油温度阈值和发动机 进气温度阈值分别与实际发动机冷却液最高许用温度、发动机机油最高许用温度信息及发 动机进气温度信息大小相同，那么在实际热平衡测试时间及工况下，发动机出水温度、发动 机机油温度及发动机进气温度低于相应的预设温度阈值时，说明发动机热平衡性能良好， 发动机与散热器、机油冷却器、中冷器的匹配良好；如果一旦监测到发动机出水温度、发动 机机油温度及发动机进气温度等于预设的相应温度阈值时，需通过信号反馈控制装置增大 外界冷却装置中的外界循环水管路中的循环水流量，如果此时冷却液温度及发动机油温下 降则持续试验至发动机出水温度、发动机机油温度及发动机进气温度均低于相应的温度阈值时结束测试；如果外界冷却装置中的外界循环水管路中的循环水流量增大到流量阈值 时，发动机的冷却液、机油温度、进气温度仍然持续上升或仍未降低到相应的温度阈值之 下，则通过信号反馈控制装置降低外界循环水的温度，如果此时冷却液温度、发动机油温、 进气温度下降则持续试验至发动机出水温度、发动机机油温度及发动机进气温度均低于相 应的温度阈值时结束测试；如果外界循环水管路中的循环水流量增大到预设的流量阈值及 温度降低到预设的循环水温度阈值后，发动机的冷却液及机油温度仍然持续上升，则通过 信号反馈控制装置通知发动机台架系统的操作台降低发动机的转速和扭矩。试验过程中及 时作出相关记录。若发动机热平衡测试工况下，发动机出水、机油温度及进气温度没有超过 预设温度阈值，则此评估此工况发动机热平衡性能通过，所采集的温度及流量信息可用于 发动机与散热器、机油冷却器及中冷器的匹配判断，并用于热平衡性能CAE分析；若通过增 大外界冷却装置中的外界循环水流量，可降低发动机的出水温度及机油温度，则此发动机 与散热器、机油冷却器及中冷器的匹配需要微小改进；若通过降低外界冷却装置中外界循 环水的温度，可降低发动机的出水温度及机油温度，则此发动机与散热器、机油冷却器及中 冷器的匹配需要较大改进；若必须通过发动机台架系统的操作台降低发动机转速及扭矩， 才能降低发动机的出水温度及机油温度，则散热器、机油冷却器及中冷器均需重新设计。
[0094]优选地，上述方法中，信号反馈控制装置输出“发动机与其自带冷却设备的匹配需 重新设计”的热平衡性能评估结果的同时，调节当前测试的发动机的转速和扭矩来实现发 动机的有效降温。
[0095]采用本发明提供的发动机热平衡性能台架测试装置和方法，能够解决现有测试装 置中无法方便、快捷地进行汽车的发动机热平衡性能测试的问题。本发明提供的发动机热 平衡性能台架测试方案实质性地将发动机台架性能的测试方法改进为发动机热平衡性能 台架测试方法，该方案能方便、快捷地测试出汽车的发动机在台架上的热平衡性能状况，包 括各工况下发动机冷却液流量及温度、发动机油流量及温度、中冷进气流量及温度、发动机 热源表面温度等数据，并可以对发动机与冷却模块的匹配性进行实时判断，并能实时给出 发动机的热平衡性能状况信息，此外，采集的数据还能够用于发动机和气自带冷却设备的 其他匹配性能分析。
[0096]以上所述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，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也 应视为本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种发动机热平衡性能台架测试装置，其特征在于，包括发动机台架系统、外界冷却装置和信号反馈控制装置；所述发动机台架系统分别与所述外界冷却装置、所述信号反馈控制装置以及当前测试的发动机连接；所述外界冷却装置用于冷却当前测试的发动机的自带冷却设备；所述信号反馈控制装置用于预设发动机温度阈值和测试时间，实时监测当前测试的发动机的温度，并在当前测试的发动机的温度达到预设的发动机温度阈值时命令所述发动机台架系统控制所述外界冷却装置对当前测试的发动机的自带冷却设备的冷却速度进行调节，并根据测试时间内当前测试的发动机的温度数据对所述当前测试的发动机进行热平衡性能评估。
2.根据权利要求1所述的发动机热平衡性能台架测试装置，其特征在于，所述外界冷却装置包括冷却水箱、外界循环水管路和外界循环水冷却机构；所述当前测试的发动机的自带冷却设备与所述冷却水箱接触，所述冷却水箱与所述外界循环水管路连接成为循环回路，且所述外界循环水冷却机构设置于所述外界循环水管路上；所述外界循环水冷却机构与所述发动机台架系统连接，用于在所述发动机台架系统的控制下冷却所述外界循环水管路中的循环水温度或控制所述外界循环水管路中的循环水的流量。
3.根据权利要求2所述的发动机热平衡性能台架测试装置，其特征在于，所述信号反馈控制装置包括信号采集单元、预设单元、信号判断单元及信号指令单元；所述信号采集单元用于实时采集当前测试的发动机的温度、所述外界循环水管路中的循环水的温度及其流量数据，并将采集的数据发送给所述信号判断单元；所述预设单元用于预设发动机温度阈值、所述外界循环水管路中的循环水的流量阈值、循环水温度阈值以及测试时间，并将预设值发送给所述信号判断单元；所述信号判断单元用于计时并判断所述信号采集单元提供的每个发动机温度数据是否大于所述预设单元预设的发动机温度阈值，若判断出在测试时间内收到的当前测试的发动机的温度均未达到预设的发动机温度阈值，则输出发动机与其自带冷却设备的匹配良好的热平衡性能评估结果；若在预设的测试时间到时之前任一时刻收到的当前测试的发动机的温度达到预设的发动机温度阈值，则向所述发动机台架系统发`送第一温度调节指令，并在外界循环水管路中的循环水流量达到所述流量阈值之前，判断当前收到的当前测试的发动机的温度是否低于预设的发动机温度阈值，若是，则输出发动机与其自带冷却设备的匹配需要微小改进的热平衡性能评估结果，否则向所述发动机台架系统发送第二温度调节指令，并在外界循环水管路中的循环水的温度达到预设的循环水温度阈值之前，判断当前收到的当前测试的发动机的温度是否低于预设的发动机温度阈值，若是，则输出发动机与其自带冷却设备的匹配需要较大改进的热平衡性能评估结果，否则向所述发动机台架系统发送第三温度调节指令并输出发动机与其自带冷却设备的匹配需重新设计的热平衡性能评估结果；所述发动机台架系统根据收到的所述第一温度调节指令控制所述外界冷却装置中的所述外界循环水冷却机构按预定流量增幅增大所述外界循环水管路中的循环水的流量；所述发动机台架系统还根据收到的所述第二温度调节指令控制所述外界冷却装置中的所述外界循环水冷却机构按预定冷却速度增幅增大对所述外界循环水管路中的循环水的冷却速度；所述发动机台架系统还根据收到的所述第三温度调节指令调节当前测试的发动机的转速和扭矩。
4.根据权利要求3所述的发动机热平衡性能台架测试装置，其特征在于，所述发动机台架系统包括操作台和测功机；所述操作台分别与所述信号反馈控制装置、所述外界循环水冷却机构和所述测功机连接；所述测功机还与当前测试的发动机连接；所述操作台根据所述信号反馈控制装置发来的第一/第二温度调节控制指令，向所述外界循环水冷却机构发送增大所述外界循环水管路中的循环水流量指令/增大对所述外界循环水管路中的循环水的冷却速度指令；所述操作台还根据收到的第三温度调节指令向所述测功机发送调节当前测试的发动机的转速和扭矩的指令；所述测功机依据所述操作台发来的调节当前测试的发动机的转速和扭矩的指令，调节当前测试的发动机的转速和扭矩。
5.根据权利要求4所述的发动机热平衡性能台架测试装置，其特征在于，所述外界循环水冷却机构包括蒸发器和流量控制器；所述蒸发器的热传导面紧贴所述外界循环水管路的外管壁设置，用于根据所述操作台发来的增大对所述外界循环水管路中的循环水的冷却速度指令对所述外界循环水管路中的循环水降温；所述流量控制器设置于沿循环水流方向上、所述蒸发器后侧的所述外界循环水管路上，用于根据所述操作台发来的增大所述外界循环水管路中的循环水流量指令调节进入所述冷却水箱的循环水流量。
6.根据权利要求1至5任一项所述的发动机热平衡性能台架测试装置，其特征在于， 当前测试的发动机的自带冷却设备包括散热器、中冷器和油冷器；所述散热器的进水口、出水口分别通过管路与所述当前测试的发动机的出水口、进水口连接；所述中冷器的进气口、 出气口分别通过管路与所述当前测试的发动机的涡轮增压器的出气口、进气口连接；所述油冷器的进油口、出油口分别通过管路与所述当前测试的发动机的机油出油口、进油口连接;所述散热器用于冷却当前测试的发动机的冷却液；所述中冷器用于冷却当前测试的发动机`中的空气；所述油冷器用于冷却当前测试的发动机中的机油。
7.根据权利要求6所述的发动机热平衡性能台架测试装置，其特征在于，当前测试的发动机的温度包括发动机出水温度、发动机机油温度和发送机进气温度；所述预设的发动机温度阈值包括发动机冷却液的温度阈值、发动机机油温度阈值和发动机进气温度阈值。
8.根据权利要求6所述的发动机热平衡性能台架测试装置，其特征在于，所述外界冷却装置中的冷却水箱包括散热器冷却水箱、中冷器冷却水箱和油冷器冷却水箱；连接所述当前测试的发动机的出水口和所述散热器的进水口的管路以及连接所述当前测试的发动机的进水口和所述散热器的出水口的管路均穿过所述散热器冷却水箱；连接所述当前测试的发动机的涡轮增压器的出气口和所述中冷器的进气口的管路以及连接所述当前测试的发动机的涡轮增压器的进气口和所述中冷器的出气口的管路穿过所述散热器冷却水箱；所述油冷器设置于所述油冷器冷却水箱内；所述散热器冷却水箱、中冷器冷却水箱、油冷器冷却水箱的出水口和进水口分别通过外界循环水管路连接所述外界循环水冷却机构的进水口和出水口。
9.根据权利要求8所述的发动机热平衡性能台架测试装置，其特征在于，连接所述散热器的进/出水口与所述当前测试的发动机的出/进水口的管路为耐高温橡胶管；连接所述中冷器的进/出气口与所述当前测试的发动机的涡轮增压器的出/进气口的管路为普通塑料管；连接所述油冷器的进/出油口与所述当前测试的发动机的机油出/进油口的管路为耐高温橡胶管；连接所述散热器/中冷器/油冷器冷却水箱的出/进水口与所述外界循环水冷却机构的进/出水口的管路为普通塑料管。
10.一种发动机热平衡性能台架测试方法，其特征在于，包括:步骤一:将当前测试的发动机及其自带的冷却设备设置于权利要求1至8任一项所述的一种发动机热平衡性能台架测试装置上，步骤二:预设发动机温度阈值、所述外界循环水管路中的循环水的流量阈值、循环水温度阈值以及测试时间；步骤三:所述信号反馈控制装置实时监测当前测试的发动机的温度，并在当前测试的发动机的温度达到预设的发动机温度阈值时命令所述发动机台架系统控制所述外界冷却装置对当前测试的发动机的自带冷却设备的冷却速度进行调节，并根据测试时间内当前测试的发动机的温度数据对所述当前测试的发动机进行热平衡性能评估。
11.根据权利要求10所述的发动机热平衡性能台架测试方法，其特征在于，所述步骤三具体包括:S31:判断在预设的测试时间内当前测试的发动机的温度是否达到预设的发动机温度阈值，若否，则输出发动机与其自带冷却设备的匹配良好的热平衡性能评估结果并结束流程；若是，则在监测到当前测试的发动机的温度达到预设的发动机温度阈值时按预定流量增幅增大所述外界循环水管路中的循环水的流量，并在外界循环水管路中的循环水流量达到所述流量阈值之前，执行S32 ；S32:判断当前测试的发动机的温度是否低于预设的发动机温度阈值，若是，则输出“发动机与其自带冷却设备的匹配需要微小改进”的热平衡性能评估结果并结束流程；否则，按预定冷却速度增幅增大对所述外界循环水管路中的循环水的冷却速度，并在外界循环水管路中的循环水的温度达到预设的循环水温度阈值之前，执行S33 ； S33:判断当前测试的发动机的温度是否低于预设的发动机温度阈值，若是，则输出“发动机与其自带冷却设备的匹配需要较大改进”的热平衡性能评估结果并结束流程，否则，输出“发动机与其自带冷却设备的匹配需重新设计”的热平衡性能评估结果并结束流程。
12.如权利要求11所述的发动机热平衡性能台架测试方法，其特征在于，在所述步骤 S33中，输出发动机与其自带冷却设备的匹配需重新设计的热平衡性能评估结果的同时，调节当前测试的发动机的转速和扭矩。
【文档编号】G05D23/19GK103499448SQ201310497310
【公开日】2014年1月8日 申请日期:2013年10月22日 优先权日:2013年10月22日
【发明者】封云, 张忠辉, 王炳永, 杨学, 张辉, 万宗尧, 汪任凭, 辛业波 申请人:北京汽车股份有限公司