開式溫控冷卻循環系統在熱試臺架的應用

伊麗莉

摘要：本文首先論述了發動機熱試在發動機制造生產過程中的重要性，闡述了熱試臺架的組成及冷卻系統在熱試臺架運行過程中的作用。分析了現有冷卻方式在臺架中的應用及不足，從而提出本文中的一種開式溫控冷卻循環系統，從組成、原理、優勢等方面詳細的介紹了該系統的設計及應用。

關鍵詞：發動機；熱試；開式溫控；冷卻循環系統

1 引言

隨著汽車產業的高速發展，汽車對發動機各項指標的要求也越來越高。在發動機制造過程中，發動機磨合是檢測發動機性能指標及可靠性的重要環節[1]。通過熱試磨合臺架對發動機各項數據的檢測和監控，可以對出現的各類故障進行分析和處理，并對各項監測數據進行記錄，使得裝配線與磨合測試線合為一體，以保證發動機順利出廠[2]。

發動機在磨合試驗過程中需要模擬實際工作環境以判斷其運行狀態，因此磨合試驗臺架需要配置外部冷卻循環系統維持發動機運行時內部冷卻液體的溫度在一定的溫度范圍內可控，以檢測機油壓力、轉速等指標是否符合要求。

2 開式溫控冷卻循環系統的設計

2.1 系統概述

本文設計了一種適合空間受限并能利用冷凍液進行冷卻循環的一種開式溫控冷卻循環系統，對發動機磨合試驗過程中的冷卻液體的溫度進行控制以保持其在試驗規范要求的范圍內。其基本運行設置為發動機托盤進入熱試臺架，與臺架進回快插板自動對接；循環水泵開啟向發動機注入冷卻水，循環水系統監控發動機進回水溫度，并通過加熱器和補水方式保證溫度控制在一定范圍之內，發動機熱試完成后，系統開啟吹水功能，使用壓縮空氣將發動機內冷卻水吹回水箱，避免拆卸水管有水溢出。

2.2 開式循環系統

總體結構組成如圖1所示，圖中1為1.5m?高位液箱，2為磨合試驗臺架配置的獨立小水箱，3為不銹鋼連接管路，4為氣控球閥，5為低位液箱，6為1m?標準冷卻液桶。

其中高位液箱用于存儲冷卻液體，放置在高處利用重力補液至磨合試驗臺架的獨立液箱，高位水箱配置液位監控功能和自動補液功能，以保證整體循環系統內液體充足。臺架自帶體積較小的獨立夜箱并配置液位計，可設定停止補水液位、開始補水液位、超低報警液位；內部設置溢流管至低位水箱，防止高溫液體溢出臺架外部，同時配合加熱系統控制冷卻水溫，設置加熱器對液體進行加熱以保證發動機運行時進出冷卻水溫度可調整；冷卻液通過加熱及冷液補充、溢流控制，以滿足試驗要求。氣控球閥的作用是將低處液體打入高處液箱內，如將低位液箱的液體打入高位液箱中，從而有效保證所有液體箱的液體進行循環，防止溢出浪費。低位液箱的作用是承接發動機實驗結束后殘液，防止液體浪費。

冷卻循環的整體流向為，由冷卻液通過氣控球閥將冷卻液注入高位液箱中，高位液箱中的液體利用重力將冷卻液體注入磨合試驗臺架中的獨立小水箱，磨合試驗臺架中的液體通過氣動吹液功能將實驗結束后發動機殘余的液體注入低位液箱中，低位夜箱中的液體通過氣控球閥將多余液體注入到高位液箱中，從而形成一個開式循環系統。

2.4 溫控冷卻系統

冷卻液體的溫控實現主要是由磨合試驗臺架小液箱、低位液箱、補液閥、排液閥、進液閥、回液閥、吹液閥、溫度傳感器等，其中臺架小液箱由液位控制器、加熱器、溫度傳感器、補液閥等組成。

液位控制器帶上下液位傳感器，低液位補液閥開，液位到達高液位時補液閥關閉停止補液；溫度傳感器實時監控小夜箱的液體溫度，液體溫度設置低溫點、停止點、高溫點3個控制點，當監測到液體溫度低于低溫點時加熱器啟動對小夜箱中的液體進行加熱并加熱到停止點結束，當溫度傳感器監測到液體溫度高于高溫點時，補液閥開啟注入溫度較低的冷卻液體至停止點溫度關閉，如果注入數量過多，多余液體通過溢液管直接排至低位液箱。發動機在磨合試驗臺架開啟試驗時，進液閥、回液閥打開，吹液閥、排液閥關閉，臺架的液泵開始工作，液體在小夜箱和發動機的進水口、出水口之間進行循環；發動機試驗結束后，液泵停止工作，吹液閥、排液閥打開，進液閥、回液閥關閉，壓縮空氣通過吹液閥通入管路內進行發動機殘液的吹掃，吹出的液體排至溢流管路，匯流至低位液箱。低位液箱配置上下液位傳感器及氣控球閥關閉維持液體容量。通過加熱器和開式循環形式從而有效的維持臺架小水箱的溫度在一定范圍內可控，保證了熱試對冷卻溫度的要求。

3結 論

該開式溫控冷卻循環系統的設計在于利用開式循環方式解決冷卻液的溫度控制，同時解決了試驗空間有限、發動機冷卻液水溫控制難的問題，解決了原有發動機磨合試驗過程中水源、能耗的浪費，充分利用發動機運行過程中產生的熱量以減少生產過程的能耗支出。同時冷卻液體可采用防凍液，可有效避免發動機殘液變質影響發動機性能的質量問題。

參考文獻：

[1]司利增.汽車發動機及其診斷維修[M].北京：電子工業出版社，2006.

[2]發動機熱試臺架在發動機制造過程中的應用[J].毛曉峰，陳政弘.內燃機.2015（5）

[3]淺談發動機生產測試方法及其應用[J].謝相勇，王小娟.裝配制造技術.2015（7）

[4]發動機熱試介紹及故障統計分析[J].左紅娟.汽車實用技術.2017（24）