[发明专利]一种发动机冷却风扇能耗测试与分析试验台及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种汽车发动机冷却系统各种风扇驱动装置性能测试与分析试验台及方法，是一种可以实测发动机风扇多种驱动总成能耗的装置及方法。

背景技术

为保证发动机的正常工作，冷却系统必不可少。作为发动机冷却系统重要部件的冷却风扇，直连式冷却风扇通常要消耗发动机能耗的5％～8％。与直连式的驱动方式相比较，双金属片硅油离合器、电控硅油离合器及电磁离合器驱动方式也逐渐被用作发动机风扇离合器，这些驱动装置可使发动机在最佳工作温度下工作，因而具有节油、降噪、减排、延长发动机使用寿命等优点。

为了量化多种(本专利给出了4种)发动机风扇驱动装置的能耗，搭建发动机冷却风扇多种驱动装置能耗性能比较试验台具有重要的意义。该试验台可实现对直连／双金属片硅油风扇离合器／电控硅油风扇离合器／电磁风扇离合器4种发动机冷却风扇驱动装置能耗的数据采集，对比验证风扇驱动总成的节能效果并指导离合器的设计改进工作。

发明内容

本发明为解决“发动机冷却风扇-驱动装置总成能耗”问题，提出了一种可信度高、操作简便、成本较低的发动机冷却风扇多种驱动装置能耗测试与分析试验台及其测试与分析方法。

为达到上述目的，本发明一方面采用如下技术方案：

一种发动机冷却风扇能耗测试与分析试验台，包括试验台基座、风扇-驱动装置总成驱动系统、冷却系统、数据采集控制系统，

所述风扇-驱动装置总成驱动系统包括变频器、变频电机、轴承座、联轴器和风扇总成，所述变频电机水平固定在试验台基座，并与设置在工控制柜内的变频器电路连接，所述变频电机的输出轴依次通过轴承座及联轴器与风扇总成驱动连接；

所述冷却系统包括水箱、水泵、散热器总成和水管，所述水管将水箱、水泵、散热器总成依次连接成冷却水循环回路，所述水箱内设置有用于加热冷却水的加热管；具体地，冷却水的流向为水箱、水泵至散热器总成，最终再回到水箱，实现循环；

所述数据采集控制系统包括智能型流量计、热电偶组、通过电路控制加热管的PID温控仪、的光电传感器组、用于采集变频电的三相能耗和加热管的单相能耗的多功能电子式电表、PLC和工控机，所述PID温控仪、多功能电子式电表、PLC和工控机设置在工控柜内，所述并通过电路相连接，所述智能型流量计设置在与水泵输出端相连接的水管上，并通过电路与PLC21相连接，所述光电传感器组包括设置在变频电机的输出轴处的第一光电传感器和设置在风扇总成处的第二光电传感器，用于获取变频电机的输出轴及风扇总成转速；所述热电偶组包括设置在水箱内的第三热电偶、设置在散热器总成出水端水管上的第四热电偶以及设置在散热器总成出风侧的第一热电偶和入风侧的第二热电偶，所述光电传感器组与热电偶组均通过电路与PLC电路连接。

进一步地，所述风扇总成包括相连接的风扇及驱动轴，所述风扇与驱动轴为直连式刚性连接或为双金属片硅油式、电控硅油式、电磁式离合连接。

进一步地，所述散热器总成包括依次设置的散热器，护风罩，挡板，所述护风罩，挡板上均设置有使空气流向散热器的通气孔，散热器总成的护风罩可以根据模拟状况进行更换，即通过更换不同尺寸、结构的护风罩，调整风扇叶尖间隙、风扇轴向安装方式，来模拟不同形式护风罩的风扇驱动总成实际工况，同时，所述护风罩前端的挡板的类型可以改变，即通过挡板结构的改变，来模拟汽车不同的运行工况。

本发明的另一方面采用如下技术方案：

利用所述的试验台进行测试与分析的方法，包括步骤：

A.开启工控机，设定水箱中的水温和变频电机的主轴转速；

B.开启水箱中的加热管，第三热电偶实时采集水箱中水的温度值，当水温达到设定值时，多功能电子式电表数据清零；开启水泵，使水箱中的热水经过散热器总成后再流回水箱，循环流动；同时变频电机按设定的转速值开始运转，为风扇总成提供动力；

C.水泵开启后，智能型流量计实时采集散热器总成的进水温度t_in及流量q_v，第四热电偶实时采集散热器总成的出水温度t_out，第二热电偶、第一热电偶分别实时采集散热器的进风、出风温度，第一光电传感器、第二光电传感器分别实时采集变频电机的主轴输出转速和风扇的转速，所述多功能电子式电表实时采集变频电机的三相能耗值和加热管的单相能耗值，并相隔预设时间间隔记录下能耗值。