一種中冷後溫度控制系統及發動機試驗測試系統的製作方法

2023-06-22 18:56:01 1

專利名稱：一種中冷後溫度控制系統及發動機試驗測試系統的製作方法
技術領域：
一種中冷後溫度控制系統及發動機試驗測試系統技術領域[0001]本實用新型涉及工程機械領域，特別涉及一種中冷後溫度控制系統及發動機試驗 測試系統。
背景技術：
[0002]通常，對於增壓發動機來講，在增壓壓力保持不變的條件下，當增壓空氣溫度每下 降10°C，增壓空氣密度就會增大3%，增壓發動機的功率一般能夠提高3%。並且，增壓發動機 工作效率也會隨著增壓空氣溫度的下降而上升，進氣溫度每下降10°C，增壓發動機工作效 率會相應提高約O. 5%左右。因此，增壓中冷溫度對發動機性能評價有很大的影響。[0003]目前，中冷溫度控制的形式有兩種，一種是以冷卻液為冷卻介質，一種以空氣為冷 卻介質。這兩種方式的工作原理可參照圖1所示[0004]熱空氣自進氣管路11流經渦輪增壓器中冷器12的冷卻管，把熱量傳給冷卻管路， 冷卻管路被加熱，熱量通過加熱的管子和散熱帶傳給冷卻介質，熱空氣在加熱冷卻介質的 同時也被冷卻介質冷卻。冷卻過後的氣體從出氣管路13進入發動機。其中，冷卻介質從冷 卻介質進口管路14通過流量調節閥15調節後進入中冷器2的冷卻管路，帶走熱量後的冷 卻介質從冷卻介質出口管路16流出。如圖1所示，在熱空氣進氣管路11上一般安裝有氣 體流量傳感器17、進氣溫度傳感器18，出氣管路13上安裝有溫度傳感器19，用以監控中冷 前後溫度及確認調節量。可以看出，這兩種方式是通過改變冷卻介質流量來控制其帶走的 熱量，從而間接達到控制中冷後溫度的目的。[0005]然而，由於冷卻介質流量的變化，中冷器冷卻管路內冷卻介質溫度發生大的變化， 從而所帶走的熱量也有大的變化。因此，該方式響應速度慢，超調量大。尤其不能滿足發動 機出廠下線測試要求，影響發動機生產，造成發動機出廠測試燃料費用及人工費用的浪費。實用新型內容[0006]有鑑於此，本實用新型提出一種中冷後溫度控制系統及發動機試驗測試系統，以 解決中冷溫度控制響應慢、超調量大的問題。[0007]為達到上述目的，本實用新型的技術方案是這樣實現的[0008]一方面，本實用新型提供了一種中冷後溫度控制系統，該中冷後溫度控制系統包 括進氣總管，設置有監測待降溫氣體進氣流量的傳感器，設置所述進口傳感器之後的進氣 總管分設有兩根支管，分別為中冷溫控支管和分流控制支管；其中，所述分流控制支管上設 置有控制進入中冷器的氣體流量的流量調節閥；對待降溫氣體進行降溫的中冷器，所述中 冷器的一端與所述中冷溫控支管連接；出氣總管，與所述中冷器的另一端及所述分流控制 支管連接，所述出氣總管在接入所述分流控制支管之後的管路上還設置有監測實際出氣溫 度的出氣溫度傳感器；調節出氣溫度的控制器，與所述進口傳感器、所述流量調節閥、所述 出氣溫度傳感器連接。[0009]進一步地，上述系統中，所述流量調節閥設置有初始開度，所述初始開度由所述實際出氣溫度和預先設置的目標溫度確定。[0010]優選地，上述系統中，所述控制器為比例-積分-微分(PID)控制器。[0011 ] 優選地，上述系統中，所述流量調節閥為電磁流量調節閥。[0012]優選地，上述系統中，所述中冷器設置有冷卻介質進口管路和冷卻介質出口管路；其中，所述冷卻介質出口管路設置有與所述控制器連接的溫度傳感器和/或壓力傳感器。[0013]進一步地，上述系統中，所述進口傳感器包括用於檢測所述待降溫氣體流量的氣體流量傳感器；用於檢測所述待降溫氣體溫度的進氣溫度傳感器。[0014]可替換地，所述進口傳感器包括用於檢測所述待降溫氣體流量的氣體壓力傳感器；用於檢測所述待降溫氣體溫度的進氣溫度傳感器。[0015]另一方面，本實用新型還提供一種發動機試驗測試系統，該發動機試驗測試系統設置有上述任一種所述的冷後溫度控制系統。[0016]相對於現有技術，本實用新型具有以下優勢[0017]本實用新型的中冷後溫度控制系統，通過將熱空氣分成兩個支管——中冷溫控支管和分流控制支管，並通過設置於所述分流控制支管上的流量調節閥控制進入所述中冷器的氣體流量，進而通過調節進入中冷器的氣體流量來控制中冷後溫度。這樣，本實用新型採用調節進入中冷器的氣體流量的方式來控制溫度，響應性好，超調量小，明顯佔優勢，極大地縮短了測試時間，對降低出廠測試油耗、時間有很大的應用意義。[0018]此外，本實用新型實施簡單、方便，且成本低。[0019]本實用新型提供的發動機試驗測試系統有上述任一種中冷後溫度控制系統，由於上述任一種中冷後溫度控制系統具有上述技術效果，因此，設有該中冷後溫度控制系統的發動機試驗測試系統也應具備相應的技術效果。


[0020]構成本實用新型的一部分的附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，本實用新型的示意性實施例及其說明用於解釋本實用新型，並不構成對本實用新型的不當限定。在附圖中圖1為相關技術的中冷溫度控制裝置實施例的示意圖；[0022]圖2為本實用新型中冷溫度控制系統實施例的示意圖。[0023]附圖標記說明[0024]11進氣管路[0025]12中冷器[0026]13出氣管路[0027]14冷卻介質進口管路[0028]15流量調節閥[0029]16冷卻介質出口管路[0030]17氣體流量傳感器[0031]18進氣溫度傳感器[0032]19溫度傳感器[0033]21進氣總管[0034]211中冷溫控支管[0035]212分流控制支管[0036]22中冷器[0037]23出氣總管[0038]24冷卻介質進口管路[0039]25流量調節閥[0040]26冷卻介質出口管路[0041]27氣體流量傳感器[0042]28進氣溫度傳感器[0043]29出氣溫度傳感器具體實施方式
需要說明的是，在不衝突的情況下，本實用新型中的實施例及實施例中的特徵可以相互組合。下面將參考附圖並結合實施例來說明本實用新型的技術方案。[0045]本實用新型的基本思想在於設計一種中冷後溫度控制系統，該系統將熱空氣分成兩個支管——中冷溫控支管和分流控制支管，所述中冷溫控支管經過中冷器冷卻，所述分流控制支管不經過中冷器，通過設置於所述分流控制支管上的流量調節閥控制進入所述中冷器的氣體流量，從而通過調節進入中冷器的氣體流量來控制中冷後溫度。[0046]
以下結合附圖，對本實用新型的各優選實施例作進一步說明[0047]參照圖2，本實用新型的中冷後溫度控制系統包括進氣總管21、對待降溫氣體進行降溫的中冷器22、出氣總管23、以及調節出氣溫度的控制器(圖2中未示出)。其中[0048]所述進氣總管21設置有監測待降溫氣體進氣流量的傳感器，設置所述進口傳感器之後的進氣總管21分設有兩個支管，分別為中冷溫控支管211和分流控制支管212 ;其中，所述分流控制支管212上設置有流量調節閥25。所述中冷器22的一端與所述中冷溫控支管211連接。所述出氣總管23與所述中冷器22的另一端及所述分流控制支管212連接，所述出氣總管23在接入所述分流控制支管212之後的管路上(如出口位置處)還設置有監測實際出氣溫度的出氣溫度傳感器29。所述控制器與所述進口傳感器、所述流量調節閥 25、所述出氣溫度傳感器29連接。[0049]如圖2所示，上述實施例中，從進氣總管21分為兩根支管——中冷溫控支管211 和分流控制支管212。中冷溫控支管211連接中冷器22，分流控制支管212上面安裝流量調節閥25。兩根支管在後端，也就是出氣總管23處合流。[0050]這樣，由於發動機在同一負荷工況下中冷前溫度基本穩定。中冷器22內冷卻介質流量始終保持不變，故中冷器22內冷卻介質溫度變化也不是很大。由於本實施例的中冷溫度控制系統所控制對象的影響因素波動小，所以中冷溫度控制系統具有控制精確、響應速度快、超調量小等優點。[0051]優選的是，所述流量調節閥25可採用電磁流量調節閥。[0052]上述各實施例中，所述進氣總管21上安裝有氣體流量傳感器27、進氣溫度傳感器 28。也就是說，所述進口傳感器包括用於檢測所述待降溫氣體流量的氣體流量傳感器27、用於檢測所述待降溫氣體溫度的進氣溫度傳感器28。[0053]可選地，也可採用氣體壓力傳感器替換所述氣體流量傳感器27，通過所述氣體壓 力傳感器測得的數據信息反推所述待降溫氣體的進氣流量。[0054]這裡，針對所述控制器通過調節流量調節閥25實現溫度控制的方式作進一步說 明[0055]上述各實施例中，所述控制器配置為根據所述實際出氣溫度和預先設置的目標溫 度確定所述流量調節閥25的初始開度。優選的是，所述控制器採用比例-積分-微分(PID) 控制器，進行對中冷後電磁流量調節閥開度進行修正，從而精確控制中冷後溫度。[0056]進一步來講，上述各實施例中，所述溫度傳感器29用來監測發動機中冷後出氣的 實際溫度。所述控制器通過計算目標溫度與實際溫度之差，結合所述進氣總管21上的所述 進口傳感器測得進氣溫度與進氣流量，對進入中冷器22內熱空氣流量進行計算，由計算所 得的進入中冷器22內熱空氣流量來算出電磁流量調節閥25的初始開度。並且，採用PID 控制對中冷後電磁流量調節閥25開度進行修正，從而精確控制中冷後溫度。[0057]優選地，上述各實施例中，所述中冷器22設置有冷卻介質進口管路24和冷卻介 質出口管路26 ;其中，所述冷卻介質出口管路26設置有與所述控制器連接的溫度傳感器和 /或壓力傳感器，從而通過上述信號做更為精確的補償。[0058]本實施例中，通過溫度傳感器、壓力傳感器來監測介質的實時溫度和壓力，並將採 集數據向試驗室的中冷溫度控制系統反饋，接收數據後，通過計算，調整PID，控制系統自動 來實現精確補償。[0059]從上述各實施例可以看出，本實用新型具有如下的優點[0060]I)採用調節進入中冷器的氣體流量的方式，而不是以調節冷卻介質流量來控制溫 度，響應性明顯佔優勢，極大地縮短了測試時間，對降低出廠測試油耗、時間有很大的應用意義。[0061]2)實施簡單、方便，且成本低。[0062]本實用新型實施例還提供了一種發動機試驗測試系統，該發動機試驗測試系統設 有上述任一種中冷後溫度控制系統，由於上述任一種中冷後溫度控制系統具有上述技術效 果，因此，設有該中冷後溫度控制系統的發動機試驗測試系統也應具備相應的技術效果，其 具體實施過程與上述實施例類似，茲不贅述。[0063]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，並不用以限制本實用新型，凡在本 實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型 的保護範圍之內。
權利要求1.一種中冷後溫度控制系統，其特徵在於，包括進氣總管(21)，設置有監測待降溫氣體進氣的進口傳感器，設置所述進口傳感器之後的進氣總管(21)分設有兩根支管，分別為中冷溫控支管(211)和分流控制支管(212); 其中，所述分流控制支管(212)上設置有控制進入中冷器(22)的氣體流量的流量調節閥 (25)；對待降溫氣體進行降溫的中冷器(22)，所述中冷器(22)的一端與所述中冷溫控支管 (211)連接；出氣總管(23)，與所述中冷器(22)的另一端及所述分流控制支管(212)連接，所述出氣總管(23)在接入所述分流控制支管(212)之後的管路上還設置有監測實際出氣溫度的出氣溫度傳感器(29)；調節出氣溫度的控制器，與所述進口傳感器、所述流量調節閥(25)、所述出氣溫度傳感器(29)連接。
2.根據權利要求1所述的中冷後溫度控制系統，其特徵在於，所述流量調節閥(25)設置有初始開度，所述初始開度由所述實際出氣溫度和預先設置的目標溫度確定。
3.根據權利要求1所述的中冷後溫度控制系統，其特徵在於，所述控制器為比例-積分-微分PID控制器。
4.根據權利要求3所述的中冷後溫度控制系統，其特徵在於，所述流量調節閥(25)為電磁流量調節閥。
5.根據權利要求1至4任一項所述的中冷後溫度控制系統，其特徵在於，所述中冷器 (22)設置有冷卻介質進口管路(24)和冷卻介質出口管路(26)；其中，所述冷卻介質出口管路(26)設置有與所述控制器連接的溫度傳感器和/或壓力傳感器。
6.根據權利要求5所述的中冷後溫度控制系統，其特徵在於，所述進口傳感器包括用於檢測所述待降溫氣體流量的氣體流量傳感器(27);用於檢測所述待降溫氣體溫度的進氣溫度傳感器(28 )。
7.根據權利要求5所述的中冷後溫度控制系統，其特徵在於，所述進口傳感器包括用於檢測所述待降溫氣體流量的氣體壓力傳感器；用於檢測所述待降溫氣體溫度的進氣溫度傳感器(28 )。
8.一種發動機試驗測試系統，其特徵在於，該系統設置有如權利要求1至7任一項所述的中冷後溫度控制系統。
專利摘要本實用新型公開一種中冷後溫度控制系統及發動機試驗測試系統，該中冷後溫度控制系統包括進氣總管，設置有監測待降溫氣體進氣流量的傳感器，設置所述進口傳感器之後的進氣總管分設有兩根支管，分別為中冷溫控支管和分流控制支管；所述分流控制支管上設置有控制進入中冷器的氣體流量的流量調節閥；對待降溫氣體進行降溫的中冷器，所述中冷器的一端與所述中冷溫控支管連接；出氣總管，與所述中冷器的另一端及所述分流控制支管連接，所述出氣總管在接入所述分流控制支管之後的管路上還設置有監測實際出氣溫度的出氣溫度傳感器；調節出氣溫度的控制器，與所述進口傳感器、所述流量調節閥、所述出氣溫度傳感器連接。因此，本實用新型響應性好，超調量小。
文檔編號G05B23/02GK202886985SQ201220523870
公開日2013年4月17日 申請日期2012年10月12日 優先權日2012年10月12日
發明者閻智慧, 賀輝, 趙維煒 申請人:三一重工股份有限公司