一种柴油机冷却控制试验装置及方法

文档序号:46103 发布日期:2021-09-28 浏览:57次 >En<

阅读说明:本技术 一种柴油机冷却控制试验装置及方法 (Diesel engine cooling control test device and method ) 是由 牛晓晓 王志磊 宋杨 张祥臣 胡玮 于 2021-07-15 设计创作,主要内容包括:本发明公开了一种柴油机冷却控制试验装置及方法,包括柴油机本体、传动齿轮、热交换器、气缸套、气缸盖和外部柴油机ECU,所述气缸套设置在柴油机本体的外侧面,所述气缸盖设置在柴油机本体的上端,所述热交换器设置在柴油机本体的一侧,热交换器上分别设置有冷却水进水口和冷却水出水口,所述传动齿轮上的曲轴与离心淡水泵的输入端连接,所述气缸套内设置有气缸套上水腔和气缸套下水腔,气缸套上水腔和气缸套下水腔之间设置有水腔隔板,本柴油机冷却控制试验装置及方法可以根据柴油机在不同的工况下,调整各区域达到最佳的冷却效果,大大的提高了柴油机的工作效率,延长柴油机的使用寿命。(The invention discloses a diesel engine cooling control test device and a method, which comprises a diesel engine body, a transmission gear, a heat exchanger, a cylinder sleeve, a cylinder cover and an external diesel engine ECU, wherein the cylinder sleeve is arranged on the outer side surface of the diesel engine body, the cylinder cover is arranged at the upper end of the diesel engine body, the heat exchanger is arranged on one side of the diesel engine body, the heat exchanger is respectively provided with a cooling water inlet and a cooling water outlet, a crankshaft on the transmission gear is connected with the input end of a centrifugal fresh water pump, an upper cylinder sleeve water cavity and a lower cylinder sleeve water cavity are arranged in the cylinder sleeve, and a water cavity clapboard is arranged between the upper cylinder sleeve water cavity and the lower cylinder sleeve water cavity. The service life of the diesel engine is prolonged.)

一种柴油机冷却控制试验装置及方法

技术领域

本发明涉及柴油机

技术领域

,具体为一种柴油机冷却控制试验装置及方法。

背景技术

柴油机冷却系统带走燃烧所产生的过多热量,需要防止气缸套、气缸盖和气阀等因过热导致零部件失效,也要防止冷却过量导致柴油机热效率降低。

由于柴油机各个区域热负荷不同,而大部分冷却系统考虑满足某一段功率或转速的要求,导致其它功率段不是冷却过量就是冷却不足,进而无法使得柴油机在不同工况达到最佳的冷却效果,影响柴油机的工作效率和寿命。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷,提供一种柴油机冷却控制试验装置及方法,可以根据柴油机在不同的工况下,调整各区域达到最佳的冷却效果,提高柴油机的工作效率,可以有效解决背景技术中的问题。

为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种柴油机冷却控制试验装置,包括柴油机本体、传动齿轮、热交换器、气缸套、气缸盖和外部柴油机ECU,所述气缸套设置在柴油机本体的外侧面,所述气缸盖设置在柴油机本体的上端,所述热交换器设置在柴油机本体的一侧,热交换器上分别设置有冷却水进水口和冷却水出水口,所述传动齿轮上的曲轴与离心淡水泵的输入端连接,所述气缸套内设置有气缸套上水腔和气缸套下水腔,气缸套上水腔和气缸套下水腔之间设置有水腔隔板,所述气缸盖内设置有缸盖纵向贯穿水腔,所述离心淡水泵通过淡水泵进水管与热交换器的出水口连接,所述离心淡水泵的出水口分别通过气缸套上水腔进水管、气缸套下水腔进水管和气缸盖水腔进水管与气缸套上水腔、气缸套下水腔和缸盖纵向贯穿水腔连接,气缸套上水腔、气缸套下水腔和缸盖纵向贯穿水腔的出水口分别通过气缸套上水腔出水管、气缸套下水腔出水管和气缸盖水腔出水管与热交换器的进水口连接,气缸套上水腔出水管、气缸套下水腔出水管和气缸盖水腔出水管的外侧面均设置有温度传感器、电磁调压阀和流量计。

作为本发明的一种优选技术方案,所述气缸套上水腔的一侧设置有气缸套上水腔进水孔,气缸套下水腔的一侧设置有气缸套下水腔进水孔,所述气缸套上水腔进水管、气缸套下水腔进水管分别固定在气缸套上水腔进水孔和气缸套下水腔进水孔内。

作为本发明的一种优选技术方案,所述气缸套上水腔和气缸套下水腔内均安装有弧形的导流板。

作为本发明的一种优选技术方案,所述气缸套上水腔出水管、气缸套下水腔出水管和气缸盖水腔出水管的外侧面分别设置有单向阀。

作为本发明的一种优选技术方案,所述温度传感器和流量计的输出端分别通过CAN总线与外部柴油机ECU的输入端电连接,外部柴油机ECU的输出端与电磁调压阀和输入端电连接。

作为本发明的一种优选技术方案,根据柴油机在不同工况下所需的冷却模式,由外部柴油机ECU分别采集气缸套上水腔出水管、气缸套下水腔出水管和气缸盖水腔出水管的温度信号和流量信号,进而判断发动机的运行情况,进而向电磁调压阀发送相应指令,调整电磁调压阀的开度,保持所需区域的最佳冷却效果。

与现有技术相比,本发明的有益效果是:本柴油机冷却控制试验装置及方法结构紧凑,设计合理,构思巧妙,由于机体和气缸套区域水腔的上半部分位于燃烧室区域,所以其热负荷较大,下半部分区域热负荷较小,将整个水腔分成气缸套上水腔和气缸套下水腔;由于气缸盖火力面形状复杂且直接和高温高压燃烧气体接触,热负荷较大,将气缸盖冷却水腔和气缸盖水腔完全分离,本发明与传统的冷却方式相比,根据热负荷特性,将冷却水腔分为气缸套上水腔、气缸套下水腔和缸盖纵向贯穿水腔三个水腔区域,每个水腔区域分别布置温度传感器、电磁调压阀和流量计,根据温度传感器测量值和最佳温度偏差调节电磁调压阀的开度:如果温度传感器测量值大于最佳温度,增大电磁调压阀的开度,增加冷却水流量,如果温度传感器测量值小于最佳温度,减小电磁调压阀的开度,减少冷却水流量,每个水腔区域流量计记录每个区域最佳流量,根据不同区域热负荷特征而选取不同控制策略,以达到最佳冷却效果的目的。

附图说明

图1为本发明结构示意图;

图2为本发明的正剖示意图;

图3为本发明的系统连接示意图。

图中:1离心淡水泵、2传送齿轮、3气缸套下水腔进水管、4气缸套上水腔进水管、5气缸盖水腔进水管、6温度传感器(6a气缸盖水腔温度传感器、6b气缸套上水腔温度传感器、6c气缸套下水腔温度传感器)、7电磁调压阀(7a气缸盖水腔电磁调压阀、7b气缸套上水腔电磁调压阀、7c气缸套下水腔电磁调压阀)、8流量计(8a气缸盖水腔流量计、8b气缸套上水腔电磁流量计、8c气缸套下水腔流量计)、9单向阀(9a气缸盖水腔单向阀、9b气缸套上水腔单向阀、9c气缸套下水腔单向阀)、10气缸套下水腔出水管、11气缸套上水腔出水管、12气缸盖水腔出水管、13冷却水进水口、14热交换器、15冷却水出水口、16淡水泵进水管、17气缸套下水腔进水孔、18气缸套上水腔进水口、19导流板、20缸盖纵向贯穿水腔、21气缸套上水腔、22气缸套下水腔、23水腔隔板。

具体实施方式

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,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例(为描述与理解方便,以下以图1的上方为上方进行描述)。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。

实施例1:请参阅图1-3,本发明提供一种技术方案:一种柴油机冷却控制试验装置,包括柴油机本体、传动齿轮2、热交换器14、气缸套、气缸盖和外部柴油机ECU,气缸套设置在柴油机本体的外侧面,所述气缸盖设置在柴油机本体的上端,热交换器14设置在柴油机本体的一侧,热交换器14上分别设置有冷却水进水口13和冷却水出水口15,所述传动齿轮2上的曲轴与离心淡水泵1的输入端连接,气缸套内设置有气缸套上水腔21和气缸套下水腔22,气缸套上水腔21和气缸套下水腔22之间设置有水腔隔板23,通过水腔隔板23将气缸套上水腔21和气缸套下水腔22完全分开,气缸套上水腔21和气缸套下水腔22内均安装有弧形的导流板19,导流板19的设置可以防止冷却水分流,气缸盖内设置有缸盖纵向贯穿水腔20,离心淡水泵1通过淡水泵进水管16与热交换器14的出水口连接,离心淡水泵1的出水口分别通过气缸套上水腔进水管4、气缸套下水腔进水管3和气缸盖水腔进水管5与气缸套上水腔21、气缸套下水腔22和缸盖纵向贯穿水腔20连接,气缸套上水腔21的一侧设置有气缸套上水腔进水孔18,气缸套下水腔22的一侧设置有气缸套下水腔进水孔17,气缸套上水腔进水管4、气缸套下水腔进水管3分别固定在气缸套上水腔进水孔18和气缸套下水腔进水孔17内,气缸套上水腔21、气缸套下水腔22和缸盖纵向贯穿水腔20的出水口分别通过气缸套上水腔出水管11、气缸套下水腔出水管10和气缸盖水腔出水管12与热交换器14的进水口连接,气缸套上水腔出水管11、气缸套下水腔出水管10和气缸盖水腔出水管12的外侧面均设置有温度传感器6、电磁调压阀7和流量计8,温度传感器6和流量计8的输出端分别通过CAN总线与外部柴油机ECU的输入端电连接,外部柴油机ECU的输出端与电磁调压阀7和输入端电连接。

其中,设置在气缸套上水腔出水管11、气缸套下水腔出水管10和气缸盖水腔出水管12外侧面的温度传感器6分别为气缸套上水腔温度传感器6b、气缸套下水腔温度传感器6c和气缸盖水腔温度传感器6a,设置在气缸套上水腔出水管11、气缸套下水腔出水管10和气缸盖水腔出水管12外侧面的电磁调压阀7分别为气缸套上水腔电磁调压阀7b、气缸套下水腔电磁调压阀7c和气缸盖水腔电磁调压阀7a,设置在气缸套上水腔出水管11、气缸套下水腔出水管10和气缸盖水腔出水管12外侧面的流量计8分别为气缸套上水腔电磁流量计8b、气缸套下水腔流量计8c和气缸盖水腔流量计8a。

一种柴油机冷却控制试验装置的控制方法,根据柴油机在不同工况下所需的冷却模式,由外部柴油机ECU分别采集温度传感器(6a、6b和6c)和流量计(8a、8b和8c)的信号,进而判断发动机的运行情况,向电磁调压阀(7a、7b和7c)发送指令,控制柴油机的冷却模式,其操作布置如下:

(1)发动机处于启动工况时,发动机冷却模式的选择:

柴油机在启动状态下,冷却水温度较低,此时最佳控制策略尽快提高冷却水温,首先将三个电磁调压阀(7a、7b和7c)全部关闭,一段时间后,由于排气阀之间鼻梁区温度较高,水腔冷却水温温升较快,稍微开启气缸盖纵向贯穿水腔20的电磁调压阀7a,温度传感器6a采集温度达到最优温度,电磁调压阀7a保持不动。

(2)发动机处于低负荷工况时,发动机冷却模式的选择:

首先分别开启气缸盖纵向贯穿水腔20和气缸套上水腔21对应的电磁调压阀7a和电磁调压阀7b,气缸盖纵向贯穿水腔20和气缸套上水腔21的最优温度分别为Tha和Tca1,如果气缸盖纵向贯穿水腔20的温度计传感器6a温度为Th,如果Th>Tha,增加电磁调压阀7a的开度,如果Th.<Tha,减少电磁调压阀7a的开度,保持该区域最佳冷却效果。

(3)发动机处于高负荷工况时,发动机冷却模式的选择:

首先分别开启气缸盖纵向贯穿水腔20、气缸套上水腔21和气缸套下水腔22所对应电磁调压阀7a、电磁调压阀7b和电磁调压阀7c,气缸盖纵向贯穿水腔20、气缸套上水腔21和气缸套下水腔22的最优温度分别为Tha、Tca1和Tca2,如果气缸盖纵向贯穿水腔20的温度计温度为Th,如果Th>Tha,增加电磁调压阀7a的开度,如果Th.<Tha,减少电磁调压阀7a的开度,保持该区域最佳冷却效果,气缸套上水腔21的控制策略、气缸套下水腔22的控制策略和气缸盖纵向贯穿水腔20策略类似。

(4)发动机劣化试验,发动机冷却模式的选择:

在测定柴油机在最恶劣的环境下运行参数时,关闭气缸盖纵向贯穿水腔20的电磁调压阀7a,气缸套上水腔21和气缸套下水腔22电磁调压阀(7b和7c)正常开启,这样可以测定气缸盖在恶劣工况下运行参数。如果测定气缸套在恶劣情况下运行参数,需要关闭气缸套上水腔21和气缸套下水腔22的电磁调压阀(7b和7c),气缸盖纵向贯穿水腔20的电磁调压阀7a正常开启。

本发明确定每个冷却水腔区域最佳流量:本发明将冷却水腔分成三个区域:气缸盖纵向贯穿水腔20、气缸套上水腔21和气缸套下水腔22,每个水腔区域分别布置温度传感器(6a、6b和6c)、电磁调压阀(7a、7b和7c)和流量计(8a、8b和8c),由于每个冷却水腔区域的最佳冷却温度不同,根据温度传感器测量值和最佳温度偏差调节电磁调压阀的开度:如果温度传感器(6a、6b和6c)测量值大于最佳温度,增大电磁调压阀(7a、7b和7c)的开度,增加冷却水流量,如果温度传感器6a、6b和6c)测量值小于最佳温度,减小电磁调压阀(7a、7b和7c)的开度,减少冷却水流量,每个水腔区域流量计(8a、8b和8c)记录每个区域最佳流量。

本发明确定冷却水腔区域的控制策略:本发明根据柴油机不同负荷确定每个区域冷却水腔关闭和开启,在暖机状态下,发动机启动时,三部分水腔的电磁调压阀7完全关闭,一段时间之后,由于气缸盖火力面温度高,特别是鼻梁区,只开启缸盖纵向贯穿水腔20的电磁调压阀7a;当处于低负荷时,由于机体和气缸套区域水腔的上半部分位于燃烧室区域,所以其热负荷较大,再开启气缸套上水腔21的电磁调压阀7b;柴油机处于高负荷区域时,开启三个区域电磁调压阀(7a、7b和7c),进行整个区域冷却。

实施例2:与实施例1的不同之处在于,气缸套上水腔出水管11、气缸套下水腔出水管10和气缸盖水腔出水管12的外侧面还分别设置有单向阀9,单向阀9可以分别手动控制气缸套上水腔出水管11、气缸套下水腔出水管10和气缸盖水腔出水管12的原始过水量,进一步方便测量记录。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

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