乘用車乘座艙密封性能和車用空調風量綜合檢測臺架的製作方法
2023-07-24 20:39:21 2
專利名稱：乘用車乘座艙密封性能和車用空調風量綜合檢測臺架的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及車輛測試設備，尤其涉及乘用車性能檢測裝置，特別是一種乘用車乘座艙密封性能和車用空調風量綜合檢測臺架。
背景技術：
乘用車中乘座艙的密封性能是車身性能的重要參數，乘座艙的密封性能直接影響隔音降噪的效果、空調和暖風系統的作用、外部灰塵和溼氣的滲入和有害氣體的含量。此外，乘用車中空調風量也是影響舒適性的重要參數，空調本身風量不當會導致空調和暖風系統負荷加重、艙內溫度難以控制、燃料經濟性能變差。現有技術中，乘座艙的密封性能的試驗方式有防雨密封性試驗和防塵密封性試驗。其中，防雨密封性試驗的方法較為原始；防塵密封性試驗需要通過道路試驗來檢測車內的粉塵量，試驗方式較為繁瑣耗時，對道路環境有一定要求。防雨密封性試驗和防塵密封性試驗均不能全面反映車身的密封性能。中國第一汽車集團公司的車室氣體密封性試驗機採用負壓法測試乘座艙密封性，結構較複雜，並且不能測量空調風量。美國的Chrysler公司和前蘇聯的一些汽車生產廠家採用從乘座艙內部吸氣的方法，使乘座艙內部形成負壓，與外部形成恆定的動態負壓差，再測定乘座艙內部空氣洩漏量；日本的主要汽車生產廠家如日野、三菱公司，採用向汽車駕駛室內部送氣的方法，使內部與外部形成一個恆定動態正壓差，再測定車室內部洩漏量。以上方法均不能利用測試乘座艙的密封性能的裝置測量車用空調風量。因為空調正常工作時，其出口背壓就是乘座艙內壓力，近似於大氣壓，而測量時串聯了測試臺架，不同直徑的管道、控制閥門和流量計等阻力的存在，大大增加了空調出口的背壓，改變了空調的工況，測量值就偏離了真實值。
發明內容
本實用新型的目的是提供一種乘用車乘座艙密封性能和車用空調風量綜合檢測臺架，所述的這種乘用車乘座艙密封性能和車用空調風量綜合檢測臺架要解決現有技術中各車廠的測試裝置不具備既能測試乘座艙的密封性能、又能測量車用空調風量能力的技術問題。
本實用新型的這種乘用車乘座艙密封性能和車用空調風量綜合檢測臺架由一個變頻風機、一個循環管路、一個大流量管路和一個小流量管路構成，所述的變頻風機上設置有控制器，所述的變頻風機中設置有一個出風口和一個進風口，所述的大流量管路具有一個進口端和一個出口端，所述的小流量管路與所述的大流量管路並聯，所述的小流量管路的兩端均與大流量管路連通，所述的大流量管路中設置有一個大閥門和一個大流量計，所述的大閥門和大流量計位於小流量管路與大流量管路的兩個連接點之間，所述的小流量管路上設置有一個小閥門和一個小流量計，所述的大流量管路的進口端與變頻風機中的出風口連通，變頻風機中的進風口上連接有一個進氣管路，所述的進氣管路具有一個進口端，所述的循環管路設置在進氣管路與大流量管路之間，所述的循環管路的一端與進氣管路連通，循環管路的另一端連接在大閥門與變頻風機出風口之間的大流量管路上。
進一步的，所述的進氣管路的進口端設置有壓差計。
進一步的，所述的循環管路中設置有一個回流閥門。
進一步的，所述的小流量計的量程為5～60立方米/小時。
進一步的，所述的大流量計的量程為50～1000立方米/小時。
進一步的，所述的大流量管路的出口端外設置有壓力計。
進一步的，所述的進氣管路的進口端設置有乘座艙空調出口連通適配裝置。
進一步的，所述的大流量管路的直徑大於所述的小流量管路的直徑。
本實用新型的工作原理如下
需要測量車輛的乘座艙密封性能時，將大流量管路的出口端與乘座艙連通，並將車門、車窗等關閉，大流量管路的出口端外設置的壓力計位於乘座艙內，由變頻風機向乘座艙內輸入一定常流量的氣體，當所述的一定常流量為小流量時，打開小閥門，關閉大閥門，由小流量計測取流量(因為此時的一定常流量太小，不在大流量計的量程的範圍內)。當所述的一定常流量為大流量時，打開大閥門，關閉小閥門，由大流量計測取流量(因為此時的一定常流量太大，超出了小流量計的量程)。如果出現流量太小，低於風機穩定運行的最小流量的情況，則打開小閥門，關閉大閥門，並且提高風機轉速，以提高風機流量，使風機進入穩定運行狀態，同時打開循環管路中的回流閥門，通過循環管路構成回流，使多餘的氣體重新流入風機，不斷調整回流閥門的開度，改變回流流量，直至達到測試所需流量。
待乘座艙內壓力穩定後，由壓力計測之。如乘座艙密封性好，則洩漏的氣體較少，因此乘座艙內壓力高；反之乘座艙內壓力則較低。同理，改變所述的一定常流量，可測得一個新的乘座艙內壓力值。不斷地改變所述的一定常流量並重複測量，本實用新型的臺架即可測取乘座艙的壓力—流量特性曲線，而該特性曲線則是評價乘座艙密封性的依據。
需要測量車輛乘座艙的空調風量時，將進氣管路的進口端與待檢測的乘座艙空調出口連通，當所述的一定常流量為小流量時，打開小閥門，關閉大閥門，由小流量計測取流量(因為此時的一定常流量太小，不在大流量計的量程的範圍內)。當所述的一定常流量為大流量時，打開大閥門，關閉小閥門，由大流量計測取流量(因為此時的一定常流量太大，超出了小流量計的量程)。當流量特別小，以致風機工作不穩定時，則打開小閥門，關閉大閥門，加大風機流量，使其進入穩定工作狀態，同時開啟循環管路閥門，通過循環管路構成回流，使多餘的氣體重新流入風機，不斷調整回流閥門的開度，改變回流流量，直至達到測試所需要的流量。
本臺架利用變頻風機的抽吸和泵氣作用，抵消管道阻力和流量計的阻力，降低空調出口背壓，直至壓差計讀數為零，即空調出口背壓為大氣壓，使之達到正常工況，保證了測試的正常進行。
本實用新型與現有技術相對照，其效果是積極和明顯的。本實用新型利用變頻風機的出風口通過管路向車輛乘座艙送風，通過檢測送風流量和車輛乘座艙壓力，可測取乘座艙的密封性能；利用變頻風機的抽吸和泵氣作用，抵消管道阻力和流量計的阻力，使空調出口處於正常背壓，可準確測量車輛乘座艙空調風量，本實用新型可利用一個裝置測試乘座艙的密封性能和測量車用空調風量。
圖1是本實用新型的乘用車乘座艙密封性能和車用空調風量綜合檢測臺架的一個實施例的結構示意圖，該實施例工作在測試乘用車乘座艙密封性能的狀態中。
圖2是本實用新型的乘用車乘座艙密封性能和車用空調風量綜合檢測臺架的另一個實施例的結構示意圖，該實施例工作在測量乘用車乘座艙空調風量的狀態中。
具體實施方式
如圖1和圖2所示，本實用新型的乘用車乘座艙密封性能和車用空調風量綜合檢測臺架由一個變頻風機1、一個循環管路11、一個大流量管路2和一個小流量管路3構成，所述的變頻風機1上設置有控制器9，所述的變頻風機1中設置有一個出風口和一個進風口，所述的大流量管路2具有一個進口端和一個出口端，其中，所述的小流量管路3與所述的大流量管路2並聯，所述的小流量管路3的兩端均與大流量管路2連通，所述的大流量管路2中設置有一個大閥門6和一個大流量計7，所述的大閥門6和大流量計7位於小流量管路3與大流量管路2的兩個連接點之間，所述的小流量管路3上設置有一個小閥門4和一個小流量計5，所述的大流量管路2的進口端與變頻風機1中的出風口連通，變頻風機1中的進風口上連接有一個進氣管路10，所述的進氣管路10具有一個進口端，循環管路11設置在進氣管路10與大流量管路2之間，所述的循環管路11的一端與進氣管路10連通，循環管路11的另一端連接在大閥門6與變頻風機1出風口之間的大流量管路3上。
進一步的，所述的進氣管路10的進口端設置有壓差計13。
進一步的，所述的循環管路11中設置有一個回流閥門12。
進一步的，所述的小流量計5的量程為5～60立方米/小時。
進一步的，所述的大流量計7的量程為50～1000立方米/小時。
進一步的，所述的大流量管路2的出口端外設置有壓力計。
進一步的，所述的進氣管路10的進口端設置有乘座艙空調出口連通適配裝置。
進一步的，所述的大流量管路2的直徑大於所述的小流量管路3的直徑。
本實用新型的具體工作原理如下如圖1所示，需要測量車輛的乘座艙密封性能時，將大流量管路2的出口端與乘座艙8連通，並將車門、車窗等關閉，大流量管路2出口端外設置的壓力計位於乘座艙8內，由變頻風機1向乘座艙8內輸入某一定常流量Q的氣體，當Q為小流量時，關閉大閥門6，打開小閥門4，由小流量計5測取流量。當Q為大流量時，關閉小閥門4，打開大閥門6，由大流量計7讀取。當Q為特別小流量，低於變頻風機1穩定運行的最小流量的情況，則打開小閥門4，關閉大閥門6，並且提高風機轉速，以提高變頻風機1流量，使變頻風機1進入穩定運行狀態，同時打開循環管路11中的回流閥門12，通過循環管路11構成回流，使多餘的氣體重新流入風機，不斷調整回流閥門的開度，改變回流流量，直至達到測試所需流量，保證了測試所需要的流量。待乘座艙內壓力Pc穩定後，由壓力計測之。如乘座艙密封性好，則洩漏的氣體較少，因此Pc高；反之Pc則較低。改變Q，同理，可測得新的Pc值。不斷地重複測量，本實用新型即可測取乘座艙8的壓力—流量特性曲線。而該特性曲線則是評價乘座艙8密封性的依據。
如圖2所示，需要測量車輛乘座艙的空調風量時，將進氣管路10的進口端與待檢測的乘座艙8空調出口連通，當所述的一定常流量為小流量時，打開小閥門4，關閉大閥門6，由小流量計5測取流量(因為此時的一定常流量太小，不在大流量計的量程的範圍內)。當所述的一定常流量為大流量時，打開大閥門6，關閉小閥門4，由大流量計7測取流量(因為此時的一定常流量太大，超出了小流量計的量程)，當流量特別小，變頻風機1工作不穩定時，則打開小閥門4，關閉大閥門6，加大變頻風機1流量，使其進入穩定工作狀態，開啟循環管路11的閥門12，通過循環管路11構成回流，使多餘的氣體重新流入變頻風機1，不斷調整回流閥門的開度，改變回流流量，保證了測試所需要的流量。
本臺架利用變頻風機1的抽吸和泵氣作用，抵消管道阻力和流量計的阻力，降低空調出口背壓，直至壓差計13讀數為零，即空調出口背壓為大氣壓，使之達到正常工況，保證了測試的正常進行。
根據測試臺架所需的氣體流量和壓力範圍等性能指標，對通風機、鼓風機和壓氣機進行了分析，在變頻風機結構和性能方面，對軸流式變頻風機、離心式變頻風機進行論證，本實施例中的變頻風機1優選地採用離心式變頻風機。
為了減少臺架體積、重量和成本，本實施例中的變頻風機1採用了高轉速變頻風機。變頻風機的流量大於臺架所需最大流量的1.2倍左右，取1100～1300立方米/小時。
為使氣體能夠順利地進入乘座艙8，變頻風機1的壓力Pp必須滿足克服氣體流動過程中所有的壓力損失後，進入乘座艙8後的剩餘壓力大於乘座艙8內所建立的壓力Pc。即Pp-∑P-Pl＞Pc，或者Pp≥η(∑P+Pc+Pl) (1)式中η-安全係數，η＝1.1∑P-沿程損失和局部損失Pl-流量計壓力損失根據流體力學的原理，在臺架中存在著沿程損失和局部損失。其中彎管、變截面管、波紋管、軟管、閥門和流量計等處都屬於局部損失，而直管段屬於沿程損失。
由流體力學理論可知，無論是局部損失還是沿程損失，都與速度的平方成正比。流速越高，其損失越大，即∑P越大。Pc和Pl也有類似規律。因此只需流量最大工況時滿足∑P+Pl+Pc＜Pp，亦即只需計算最大流量時的各壓力損失即可。
∑P的確定因為如果最大流量工況的風壓能滿足車內進風量對壓力的要求，由式(1)可知，那麼其他流量工況下，壓力就不會成為問題。由於流量最大時，小流量計5前端連接的小閥門4是全關的，而大流量計7前端連接的大閥門6是全開的，所以小流量計5和小閥門4側的支路的損失是不必計算的，只要計算大流量計7和大閥門6側的支路損失。
根據流體力學原理以及所需氣體流量、壓力、氣體的物性和各部件的材質、形狀和表面光潔度，經計算，分別計算出各部分∑P的值。
Pc的確定在最大流量Q＝1000立方米/小時的情況下，乘座艙內實際究竟能建立多大壓力Pc，這很難確定，因為乘座艙內的離合器、加速器、制動器的踏板處、變速杆處和門窗處等均有難以定量的洩漏，本實用新型根據穩定流動方程進行數量級估算，並以實驗加以驗證和修正。
∑Pl的確定，量程流量計的壓力損失根據製造商提供相關圖表，經計算而得。
於是根據式(1)，並考慮氣體動能的變化，便確定了變頻風機的全壓。
整個試驗需測量的流量量程很大，但是由於高精度的氣體流量計的量程較小，因此就需要兩隻不同量程的流量計來完成試驗。根據本臺架要求，選擇德國產品，量程分別為5～60立方米/小時和50～1000立方米/小時，它們的直徑分別是40mm和150mm，由於管徑不同，就必須設計能夠並聯這兩個大小量程的管路和相應的控制閥門。
乘用車在高速時，乘座艙內外將產生壓差，但畢竟屬於微壓，因此選用高精度微壓傳感器，並選用了相應功能的SIEMENS公司變頻器。
本實用新型中還採用了出口端節流技術，節流調節就是在管路中裝設節流部件(各種閥門、擋板等)，利用改變閥門開度來進行調節。
本實用新型中還採用了部分短路回流的再循環技術。本實用新型中的變頻風機已改變了變頻風機的一般用途，而作為測試乘座艙密封性和空調排風量的氣源，流量變化幅度很大，幾乎從0至1000立方米/小時，因此很難保證其在本臺架的特定使用條件下(與汽車空調風機串聯以及複雜管路阻力)，整個流量範圍內其能保持穩定。因此，本實用新型採用類似汽車排放控制技術中的「再循環」技術，當所需流量很小，以致風機氣體流動發生不穩定時，則通過控制系統，加大流量直至達到變頻風機穩定流量。
本實用新型為了減少振動，對於變頻風機組與其他附件(包括機座、進出口等)的聯接，採用彈性件或柔性件予以隔離。
權利要求1.一種乘用車乘座艙密封性能和車用空調風量綜合檢測臺架，由一個變頻風機、一個循環管路、一個大流量管路和一個小流量管路構成，所述的變頻風機上設置有控制器，所述的變頻風機中設置有一個出風口和一個進風口，所述的大流量管路具有一個進口端和一個出口端，其特徵在於所述的小流量管路與所述的大流量管路並聯，所述的小流量管路的兩端均與大流量管路連通，所述的大流量管路中設置有一個大閥門和一個大流量計，所述的大閥門和大流量計位於小流量管路與大流量管路的兩個連接點之間，所述的小流量管路上設置有一個小閥門和一個小流量計，所述的大流量管路的進口端與變頻風機中的出風口連通，變頻風機中的進風口上連接有一個進氣管路，所述的進氣管路具有一個進口端，所述的循環管路設置在進氣管路與大流量管路之間，所述的循環管路的一端與進氣管路連通，循環管路的另一端連接在大閥門與變頻風機出風口之間的大流量管路上。
2.如權利要求1所述的乘用車乘座艙密封性能和車用空調風量綜合檢測臺架，其特徵在於所述的進氣管路的進口端設置有壓差計。
3.如權利要求1所述的乘用車乘座艙密封性能和車用空調風量綜合檢測臺架，其特徵在於所述的循環管路中設置有一個回流閥門。
4.如權利要求1所述的乘用車乘座艙密封性能和車用空調風量綜合檢測臺架，其特徵在於所述的小流量計的量程為5～60立方米/小時。
5.如權利要求1所述的乘用車乘座艙密封性能和車用空調風量綜合檢測臺架，其特徵在於所述的大流量計的量程為50～1000立方米/小時。
6.如權利要求1所述的乘用車乘座艙密封性能和車用空調風量綜合檢測臺架，其特徵在於所述的大流量管路的出口端外設置有壓力計。
7.如權利要求1所述的乘用車乘座艙密封性能和車用空調風量綜合檢測臺架，其特徵在於所述的進氣管路的進口端設置有乘座艙空調出口連通適配裝置。
8.如權利要求1所述的乘用車乘座艙密封性能和車用空調風量綜合檢測臺架，其特徵在於所述的大流量管路的直徑大於所述的小流量管路的直徑。
專利摘要一種乘用車乘座艙密封性能和車用空調風量綜合檢測臺架，由一個變頻風機、一個循環管路、一個大流量管路和一個小流量管路構成，小流量管路與大流量管路並聯，大流量管路中設置有大閥門和大流量計，小流量管路上設置有小閥門和小流量計，大流量管路的進口端與變頻風機的出風口連通，變頻風機中的進風口上連接有一個進氣管路，循環管路設置在進氣管路與大流量管路之間。本實用新型利用變頻風機出風口向車輛乘座艙送風，通過檢測送風流量和車輛乘座艙壓力，可測取乘座艙的密封性能；利用變頻風機的抽吸和泵氣作用，抵消管道阻力和流量計的阻力，使空調處於正常背壓，可準確測量車輛乘座艙空調風量。
文檔編號G01M17/007GK2874457SQ20062003929
公開日2007年2月28日 申請日期2006年1月26日 優先權日2006年1月26日
發明者徐兆坤, 何稚樺, 趙高暉, 黃虎, 蔣妙範, 項陽, 陳新良 申請人:上海工程技術大學