CN103698131B - 一种发动机附件负载模拟系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发动机附件负载模拟系统，包括：发动机、空压机负载模拟模块、空调负载模拟模块、发电机负载模拟模块和控制单元；所述空压机负载模拟模块包括空压机、储气罐和卸荷阀，所述空调负载模拟模块包括空调压缩机、干燥罐、散热器、冷凝器、蒸发器、冷却风扇；所述发电机负载模拟模块包括发电机和功率调节模块。在进行发动机台架试验时，可对这些负载模拟模块进行单独控制或是同时控制，每个负载模拟模块可以提供在一定范围内变化的负载，且系统可以对负载大小进行无极调节，从而使该系统的通用性很强。

Description

一种发动机附件负载模拟系统

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，尤其涉及一种发动机附件负载模拟系统。

背景技术

在发动机台架试验时，需要模拟整车上的发动机附件负载，即空压机负载、空调负载和发电机负载，其目的是更好的模拟发动机实际运行工况，以为保证发动机整机及其附件的性能及可靠性提供有效的试验数据。

现有的发动机附件负载模拟系统大都是直接将整车上的负载拆下，并进行少许改动以适应台架试验。但是，这种通过移植附件负载的方式，不但移植过程费时费力，而且附件负载的多样性，使得现有的发动机附件负载模拟系统通用性较差，例如：对于空调负载，由于大型客车的空调个头很大而其它车型的空调个头相对较小，所以对于不同车型配备的空调负载的功率、连接方式等都可能不同，为了更好的模拟空调负载的实际状况，就要求对负载模拟系统进行更换以匹配不同车型的空调负载，但是，模拟空调负载往往受制于台架空间、试验准备时间长等限制，通用性较差。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例的主要目的在于提供一种发动机附件负载模拟系统，以避免现有负载模拟系统因需要移植负载所具有的通用性差的缺陷。

为实现上述目的，本发明实施例提供了一种发动机附件负载模拟系统，所述系统包括：

发动机、空压机负载模拟模块、空调负载模拟模块、发电机负载模拟模块和控制单元；其中，所述空压机负载模拟模块包括空压机、储气罐和卸荷阀，所述空调负载模拟模块包括空调压缩机、干燥罐、散热器、冷凝器、蒸发器、冷却风扇；所述发电机负载模拟模块包括发电机和功率调节模块；

所述发动机，用于在运行时，带动所述空压机、所述空调压缩机和所述发电机中的一个或多个同时运转；

所述空压机，用于压缩空气并将压缩的空气经第一管路送入所述储气罐；所述卸荷阀，用于在所述储气罐中的气体压力小于或等于所述卸荷阀的开启压力时关闭阀门，在所述储气罐中的气体压力大于所述卸荷阀的开启压力时自动开启阀门以进行卸荷；

所述空调压缩机，用于压缩低压低温气体，并将压缩后得到的高温高压气体经第二管路送入所述干燥罐；所述干燥罐，用于对所述高温高压气体进行除湿，并将除湿后的高温高压气体经第三管路送入所述散热器；所述散热器，用于对所述除湿后的高温高压气体进行冷却，并将冷却后得到的高温高压液体经第四管路送入所述冷凝器；所述冷凝器，用于对所述高温高压液体进行冷凝，并将冷凝后得到的低压液体经第五管路送入所述蒸发器；所述蒸发器，用于在利用所述冷却风扇对所述低压液体进行冷却的同时，对所述低压液体进行蒸发，以得到低压低温气体，并将所述低压低温气体经第六管路送回所述空调压缩机；

所述电控单元，用于通过控制信号线调节所述功率调节模块的消耗功率，以改变所述发电机的负载大小。

优选地，在上述系统中，所述空压机负载模拟模块还包括：安装在所述第一管路上的第一压力传感器；

所述第一压力传感器，用于检测所述第一管路中的气体压力，并将检测到的气体压力信号传送至所述控制单元。

优选地，在上述系统中，所述空压机负载模拟模块还包括：安装于所述储气罐上的第一压力表；

所述第一压力表，用于检测并显示所述储气罐中的气体压力值。

优选地，在上述系统中，所述空压机负载模拟模块还包括：安装于所述储气罐上的安全阀；

所述安全阀，用于在所述储气罐中的气体压力大于预设压力时，控制自身阀门自动开启，所述预设压力大于所述卸荷阀的开启压力。

优选地，在上述系统中，所述空压机负载模拟模块还包括：安装于第七管路上的电磁阀，所述第七管路为与所述储气罐连接的输气管路；

所述电磁阀，用于在所述控制单元的控制下开启或关闭阀门。

优选地，在上述系统中，所述空调负载模拟模块，还包括：安装在所述第二管路上的第二压力传感器和第二压力表；

第二压力传感器，用于检测所述第二管路中的气体压力，并将检测到的气体压力信号传送至所述控制单元；

第二压力表，用于检测并显示所述第二管路中的气体压力值。

优选地，在上述系统中，所述空调负载模拟模块，还包括：安装在所述第六管路上的温度传感器、第三压力传感器和第三压力表；

温度传感器，用于检测所述第六管路中的气体温度信号，并将所述气体温度信号传送至所述控制单元；

第三压力传感器，用于检测所述第六管路中的气体压力，并将检测到的气体压力信号传送至所述控制单元；

第三压力表，用于检测并显示所述第六管路中的气体压力值。

优选地，上述系统还包括：

台架测功系统，用于控制所述发动机运行在不同的工况，并采集发动机在所述工况下的运行参数。

优选地，上述系统还包括：

台架主控系统，用于向所述控制单元发送控制信号，或接收所述控制单元发送的检测参数。

本发明实施例提供的发动机附件负载模拟系统，将发动机附件中的空压机负载模拟模块、空调负载模拟模块和发电机负载模拟模块集成到一个系统，在进行发动机台架试验时，可对这些负载模拟模块进行单独控制或是同时控制，每个负载模拟模块可以提供在一定范围内变化的负载，且系统可以对负载大小进行无极调节，从而使该系统的通用性很强。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例发动机附件负载模拟系统的组成示意图之一；

图2为本发明实施例发动机附件负载模拟系统的组成示意图之二。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1，为本发明实施例提供的发动机附件负载模拟系统的组成示意图之一，该系统包括：发动机1、空压机负载模拟模块2、空调负载模拟模块3、发电机负载模拟模块5和控制单元4。其中，

控制单元4与空压机负载模拟模块2组成空压机的负载模拟子系统；

控制单元4与空调负载模拟模块3组成空调压缩机的负载模拟子系统；

控制单元4与发电机负载模拟模块5组成发电机的负载模拟子系统。

在试验过程中，控制单元4可以对上述各个负载模拟子系统进行参数采集，以及对上述各个负载模拟子系统的运行进行控制。

上述各个负载模拟子系统可以与发动机1、传动轴6和台架测功系统7一起完成发动机带附件的负载模拟循环耐久试验或性能试验。

其中，台架测功系统7，用于控制所述发动机1运行在不同的工况，并采集发动机1在所述工况下的运行参数。具体实现时，台架测功系统7可以控制发动机整机单独运行，也可以控制发动机带附件负载(附件负载为空压机负载模拟模块2、空调负载模拟模块3和发电机负载模拟模块5中的一个或多个模块)同时运行，台架测功系统7可以控制发动机1在不同工况下运行，并在此过程中采集发动机1的运行参数。

进一步地，该系统还可以包括台架主控系统，用于向所述控制单元4发送控制信号，或接收所述控制单元4发送的检测参数。具体实现时，控制单元4还支持CAN(ControllerAreaNetwork，控制器局域网络)通讯功能，台架主控系统能够通过CAN通讯与控制单元4进行交互，以便利用控制单元4对各个负载模拟子系统进行参数采集、记录和控制等，再利用控制单元4将参数采集、记录和控制等结果反馈至台架主控系统。这样台架主控系统就可以利用CAN通讯通过控制单元4来完成对各个负载模拟子系统的控制，也可以方便的将各个负载模拟子系统的控制集成到发动机程控自动运行(所述程控自动运行是指，在发动机试验中，计算机按照预先设定好的程序对发动机工况进行自动调节，对发动机参数进行自动采集并记录)的试验中。

参见图2，为本发明实施例提供的发动机附件负载模拟系统的组成示意图之二，该系统包括：发动机1、空压机负载模拟模块2、空调负载模拟模块3、发电机负载模拟模块5和控制单元4；除此之外，还包括：传动轴6、台架测功系统7和台架主控电脑22(对应于上述台架主控系统)。

在介绍本发明实施例前，下面首先给出图中各个数字标号对应的名称：

1.发动机，2.空压机负载模拟模块，3.空调负载模拟模块，4.控制单元，5.发电机负载模拟模块，6.连接轴，7.台架测功系统，8.空压机，9.空压机出气口，10.第二压力传感器，11.第二压力表，12.第一压力传感器，13.手动放气阀，14.第一压力表，15.储气罐，16.安全阀，17.卸荷阀，18.电磁阀，19.干燥罐，20.散热器，21.冷凝器，22.台架主控电脑，23.蒸发器，24.冷却风扇，25.控制信号线，26.温度传感器，27.第三压力传感器，28.第三压力表，29.功率调节模块，30.发电机正极，31.发电机负极，32.发电机，33.空调压缩机低压气体回气口，34.低压打压抽真空口，35.空调压缩机，36.高压打压抽空口，37.空调压缩机高压气体出气口。

台架测功系统7控制发动机1运行，所述发动机1，用于在运行时，带动所述空压机、所述空调压缩机和所述发电机中的一个或多个同时运转。其中，空压机、空调压缩机和发电机采用发动机自带的原装部件。

下面分别对空压机负载模拟模块2、空调负载模拟模块3、发电机负载模拟模块5的组成、连接方式及功能进行逐一介绍：

1、空压机负载模拟模块2

所述空压机负载模拟模块2包括空压机8、储气罐15和卸荷阀17。

所述空压机8，用于压缩空气并将压缩的空气经第一管路送入所述储气罐15。

所述卸荷阀17，用于在所述储气罐15中的气体压力小于或等于所述卸荷阀17的开启压力时关闭阀门，在所述储气罐15中的气体压力大于所述卸荷阀17的开启压力时自动开启阀门以进行卸荷。

进一步地，空压机负载模拟模块2还包括：安装在所述第一管路上的第一压力传感器12、安装于所述储气罐15上的第一压力表14、安装于所述储气罐15上的安全阀16和安装于第七管路上的电磁阀18，所述第七管路为与所述储气罐15连接的输气管路。

所述第一压力传感器12，用于检测所述第一管路中的气体压力，并将检测到的气体压力信号传送至所述控制单元4。

所述第一压力表14，用于检测并显示所述储气罐15中的气体压力值。

所述安全阀16，用于在所述储气罐15中的气体压力大于预设压力时，控制自身阀门自动开启，所述预设压力大于所述卸荷阀的开启压力。

所述电磁阀18，用于在所述控制单元4的控制下开启或关闭阀门。

在具体实现时，发动机1运行时带动空压机8打气，气体被压缩后经空压机出气口9被送到储气罐15中，储气罐中15中的气体压力可以通过第一压力表14读取，空压机8与储气罐15之间的气体管路(第一管路)上设有第一压力传感器12，第一压力传感器12将当前检测到的第一管路上的气体压力信号传到控制单元4；储气罐15上设有带单向阀的卸荷阀17，在试验之前需要将卸荷阀17的卸荷压力调整到试验所需的设定压力(该设定压力即为卸荷阀17的开启压力)，在试验过程中，如果储气罐15中的当前压力值未超过或等于设定压力值，则卸荷阀17处于关闭状态，如果储气罐15中的当前压力值超过设定压力值，则卸荷阀17打开进行卸荷，因为卸荷阀17的卸荷压力可以调节就使得负载系统可以模拟不同大小的负载，这样就可以模拟空压机8在整车实际应用时的负载情况。

另外，为了安全，储气罐15上还装有安全阀16，通常情况安全阀16处于关闭状态，安全阀16的开启压力要大于卸荷阀18的开启压力。在实际应用时，如果卸荷阀18达到的开启压力，但是基于卸荷阀18损坏等原因导致卸荷阀18未开启以进行卸荷，此时，储气罐15中的气体压力会持续上升，当储气罐15中的气体压力上升到为安全阀16设定的预设压力时，安全阀16的阀门会自动开启以进行卸荷。

此外，与储气罐15连接的气路上装有电磁阀18，电控单元4可以通过控制电磁阀18的通断来决定是否给空压机8施加负载。当控制单元4控制电磁阀18打开时，所述储气罐15将与大气连通，表明未给空压机8施加负载，当控制单元4控制电磁阀18关闭时，所述储气罐15中的气体压力将上升，表明在给空压机8施加负载。

2、所述空调负载模拟模块3

所述空调负载模拟模块3包括空调压缩机35、干燥罐19、散热器20、冷凝器21、蒸发器23、冷却风扇24；

所述空调压缩机35，用于压缩低压低温气体，并将压缩后得到的高温高压气体经第二管路送入所述干燥罐；

所述干燥罐19，用于对所述高温高压气体进行除湿，并将除湿后的高温高压气体经第三管路送入所述散热器；

所述散热器20，用于对所述除湿后的高温高压气体进行冷却，并将冷却后得到的高温高压液体经第四管路送入所述冷凝器；

所述冷凝器21，用于对所述高温高压液体进行冷凝，并将冷凝后得到的低压液体经第五管路送入所述蒸发器；

所述蒸发器23，用于在利用所述冷却风扇24对所述低压液体进行冷却的同时，对所述低压液体进行蒸发，以得到低压低温气体，并将所述低压低温气体经第六管路送回所述空调压缩机。

进一步地，所述空调负载模拟模块，还包括：安装在所述第二管路上的第二压力传感器10和第二压力表11；安装在所述第六管路上的温度传感器26、第三压力传感器27和第三压力表28。

第二压力传感器10，用于检测所述第二管路中的气体压力，并将检测到的气体压力信号传送至所述控制单元4；

第二压力表11，用于检测并显示所述第二管路中的气体压力值。

温度传感器26，用于检测所述第六管路中的气体温度信号，并将所述气体温度信号传送至所述控制单元4；

第三压力传感器27，用于检测所述第六管路中的气体压力，并将检测到的气体压力信号传送至所述控制单元4；

第三压力表28，用于检测并显示所述第六管路中的气体压力值。

在具体实现时，发动机1运行带动空调压缩机35运转，将经过压缩的高温高压气体通过空调压缩机高压气体出气口37送出，经空调压缩机35与干燥罐19之间的第二管路送入干燥罐19；在第二管路上接有第二压力传感器10和第二压力表11，用来对流经的高温高压气体压力进行实时监控，高温高压气体经干燥罐19除湿后经第三管路送至散热器20进行冷却，经过冷却后的高温高压气体冷却成了高温高压液体，高温高压液体经第四管路被送入所述冷凝器21，液体经过冷凝器21进行冷凝后由高温高压液体变成了低压液体，冷凝后得到的低压液体经第五管路被送入所述蒸发器23，低压液体经蒸发器23和冷却风扇24冷却蒸发后变成了低压低温气体，最后经设置有温度传感器26、第三压力传感器27和第三压力表28的第三管路、通过空调压缩机低压气体回气口33回到空调压缩机35。

控制单元4通过压力传感器10、温度传感器26和压力传感器27对负载运行过程中温度和压力进行实时监控。空调负载的施加与否由控制单元4控制空调压缩机35的电磁离合器的通断来实现，空调负载的大小调节靠散热器20和蒸发器23的匹配来实现。

另外，在为空调压缩机35添加制冷剂时，利用低压打压抽真空口34和低压打压抽真空口36来将空调压缩机35抽真空。

3、所述发电机负载模拟模块5

所述发电机负载模拟模块5包括发电机32和功率调节模块29。

所述电控单元4，用于通过控制信号线调节所述功率调节模块29的消耗功率，以改变所述发电机32的负载大小。

在具体实现时，发动机1运行带动发电机32进行运转，功率调节模块29通过电缆与发电机正极30和发电机负极31相连，电控单元4通过控制信号线25调节功率调节模块29的消耗功率，来改变发电机32的负载大小。功率调节模块29可以是电阻固定，通过调节电阻两端的电压来实现功率调节；另外一种方式是电阻电压一定，通过调节一个滑动变阻器或是一个可调节的大电阻来实现功率调节，利用功率调节模块29可进行负载功率的无级调节，这样就可以实现不同发电机负载的模拟，能更好的模拟发动机实际运行工况。

本发明实施例提供的发动机附件负载模拟系统，将发动机附件中的空压机负载模拟模块、空调负载模拟模块和发电机负载模拟模块集成到一个系统，在进行发动机台架试验时，可对这些负载模拟模块进行单独控制或是同时控制，每个负载模拟模块可以提供在一定范围内变化的负载，且系统可以对负载大小进行无极调节，从而使该系统的通用性很强。

此外，该系统配备单独的控制单元，实现对负载参数的采集及控制，控制单元还支持CAN总线通讯，通过CAN总线通讯实现控制单元与台架主控系统通信，通过台架主控系统中的主控程序实现负载参数的记录、负载大小调节、负载控制和发动机带负载的程控自动运行。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种发动机附件负载模拟系统，其特征在于，所述系统包括：

发动机、空压机负载模拟模块、空调负载模拟模块、发电机负载模拟模块和控制单元；其中，所述空压机负载模拟模块包括空压机、储气罐和卸荷阀，所述空调负载模拟模块包括空调压缩机、干燥罐、散热器、冷凝器、蒸发器、冷却风扇；所述发电机负载模拟模块包括发电机和功率调节模块；

所述发动机，用于在运行时，带动所述空压机、所述空调压缩机和所述发电机中的一个或多个同时运转；

所述空压机，用于压缩空气并将压缩的空气经第一管路送入所述储气罐；所述卸荷阀，用于在所述储气罐中的气体压力小于或等于所述卸荷阀的开启压力时关闭阀门，在所述储气罐中的气体压力大于所述卸荷阀的开启压力时自动开启阀门以进行卸荷；

所述空调压缩机，用于压缩低压低温气体，并将压缩后得到的高温高压气体经第二管路送入所述干燥罐；所述干燥罐，用于对所述高温高压气体进行除湿，并将除湿后的高温高压气体经第三管路送入所述散热器；所述散热器，用于对所述除湿后的高温高压气体进行冷却，并将冷却后得到的高温高压液体经第四管路送入所述冷凝器；所述冷凝器，用于对所述高温高压液体进行冷凝，并将冷凝后得到的低压液体经第五管路送入所述蒸发器；所述蒸发器，用于在利用所述冷却风扇对所述低压液体进行冷却的同时，对所述低压液体进行蒸发，以得到低压低温气体，并将所述低压低温气体经第六管路送回所述空调压缩机；

所述控制单元，用于通过控制信号线调节所述功率调节模块的消耗功率，以改变所述发电机的负载大小。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述空压机负载模拟模块还包括：安装在所述第一管路上的第一压力传感器；

所述第一压力传感器，用于检测所述第一管路中的气体压力，并将检测到的气体压力信号传送至所述控制单元。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述空压机负载模拟模块还包括：安装于所述储气罐上的第一压力表；

所述第一压力表，用于检测并显示所述储气罐中的气体压力值。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述空压机负载模拟模块还包括：安装于所述储气罐上的安全阀；

所述安全阀，用于在所述储气罐中的气体压力大于预设压力时，控制自身阀门自动开启，所述预设压力大于所述卸荷阀的开启压力。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述空压机负载模拟模块还包括：安装于第七管路上的电磁阀，所述第七管路为与所述储气罐连接的输气管路；

所述电磁阀，用于在所述控制单元的控制下开启或关闭阀门。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述空调负载模拟模块，还包括：安装在所述第二管路上的第二压力传感器和第二压力表；

第二压力传感器，用于检测所述第二管路中的气体压力，并将检测到的气体压力信号传送至所述控制单元；

第二压力表，用于检测并显示所述第二管路中的气体压力值。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述空调负载模拟模块，还包括：安装在所述第六管路上的温度传感器、第三压力传感器和第三压力表；

温度传感器，用于检测所述第六管路中的气体温度信号，并将所述气体温度信号传送至所述控制单元；

第三压力传感器，用于检测所述第六管路中的气体压力，并将检测到的气体压力信号传送至所述控制单元；

第三压力表，用于检测并显示所述第六管路中的气体压力值。

8.根据权利要求1至7任一项所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

台架测功系统，用于控制所述发动机运行在不同的工况，并采集发动机在所述工况下的运行参数。

9.根据权利要求1至7任一项所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

台架主控系统，用于向所述控制单元发送控制信号，或接收所述控制单元发送的检测参数。