专利名称：一种车用发动机涉水试验装置的利记博彩app
技术领域：
本实用新型属于车用发动机试验技术领域，特别是涉及车用发动机涉水试验装置。
背景技术：
汽车在行驶时，很多情况下必须克服恶劣的自然条件，雨水天气和河流众多的地 形环境都对汽车的涉水能力提出了严格的要求，尤其是当今全球气候变化多端，即使在市 区，也经常由于暴雨而积水。汽车涉水时，水相对于发动机缓慢地流过，涉水水温基本上维 持恒定，水面接触到的机体高度随汽车发动机离地高度的不同而不同。另外，行驶环境及汽 车工作状态使得涉水的时间也不尽相同，这些不同的因素都会对发动机的工作性能产生一 定的影响。目前，各汽车厂家也开始重视汽车涉水性能研究，并对发动机和车身易浸水部位 进行防水密封性处理，但由于缺乏专用的涉水试验装置和相关技术，因而一直无法对发动 机涉水性能进行定量的研究。本试验装置用来模拟发动机涉水环境，可以在台架上开展涉水试验和研究，从而 实现对汽车涉水时发动机的性能变化及影响因素进行定量分析。
实用新型内容目前，现有技术中，尚未有专门针对车用发动机涉水性能试验的装置，缺乏对发动 机涉水性能进行定量研究的硬件条件。为此，本实用新型公开了一种以控制技术、电子技 术、热力学、结构力学为理论基础而开发的发动机涉水试验装置，达到模拟汽车涉水时发动 机所处环境的目的，试验装置能根据发动机不同的试验要求，对涉水深度和涉水温度进行 自动控制。科研人员进而根据不同试验条件下采集到的数据对汽车涉水时发动机的性能变 化和弓I起变化的因素进行定量研究。本实用新型具体采用以下技术方案一种车用发动机涉水试验装置，包括涉水槽、电控单元、出水口水泵、出水流量调 节机构、供水系统、进水流量调节机构、水温选择控制开关、温度传感器、水位传感器和工控 机；其特征在于所述涉水槽储存试验所需水，所述发动机置于涉水槽中，涉水槽侧面下端开有一 进水口和一出水口，所述进水口连接供水系统，所述供水系统与所述水温选择控制开关相 连，连接进水口和供水系统的进水管与所述进水流量调节机构相连，所述出水口通过出水 管连接至所述出水口水泵，所述出水管还与所述出水流量调节机构相连；在所述涉水槽中安装温度传感器和水位传感器，所述温度传感器和水位传感器的 输出均连接至所述电控单元的输入端，经电控单元上传至所述工控机，所述工控机输出相 应控制信号经电控单元分别传送至所述出水流量调节机构、进水流量调节机构、水温选择 控制开关。本实用新型的进步和有益效果如下
3[0010]1.本实用新型能满足在动态涉水和静态涉水条件下进行各种发动机性能试验的需要。2.在试验台上模拟发动机实际涉水环境，填补了发动机试验技术领域缺少涉水试 验设备的空缺。3.设计可调螺旋支座，使涉水装置可满足不同涉水深度的需求。4.试验装置自动化程度高，能够根据试验要求自动选择不同温度的供水系统，同 时能针对试验中涉水温度和涉水深度的变化进行自动调整，达到维持涉水深度及涉水温度 不变的效果。本实用新型涉及车用发动机试验技术领域，特别是涉及车用发动机涉水试验。根 据目前汽车厂家对车辆的涉水高度要求，综合考虑发动机的外形、试验室相关设备条件以 及试验可操作性，以控制技术、电子技术、热力学、结构力学为理论基础，进行了传感器、水 温选择控制开关、流量调节机构的选型和储水水槽、螺旋支座、电控单元的设计，综合运用 上述硬件设备和试验室现有试验条件，达到在试验台上模拟发动机实际涉水环境的目的。 本实用新型能满足在试验台上进行发动机动态涉水和静态涉水性能试验的需要。
图1发动机涉水试验装置设计原理图。图2螺旋支座三视图及剖视图，其中图h，2b，2c分别为主视、左视、俯视图。图3涉水深度及涉水温度测控流程，其中Iitl为设定涉水深度，Ttl为设定涉水温度。
具体实施方式
下面结合说明书附图并通过优选实施例对本实用新型的技术方案作进一步详细 说明。本实用新型公开的车用发动机涉水试验装置，包括涉水槽9、电控单元2、出水口 水泵8、出水流量调节机构6、供水系统5、进水流量调节机构3、水温选择控制开关4、温度传 感器13、水位传感器12和工控机1。所述涉水槽9储存试验所需水，所述发动机11置于涉水槽9中，并连接测功机10， 涉水槽9侧面下端开有一进水口和一出水口，所述进水口连接供水系统5，所述供水系统5 与所述水温选择控制开关4相连，连接进水口和供水系统的进水管与所述进水流量调节机 构相连3，所述出水口通过出水管连接至所述出水口水泵8，所述出水管还与所述出水流量 调节机构6相连。在所述涉水槽9中安装温度传感器13和水位传感器12，所述温度传感器13和水 位传感器12的输出均连接至所述电控单元2的输入端，经电控单元2上传至所述工控机1， 所述工控机1输出相应控制信号经电控单元2分别传送至所述出水流量调节机构6、进水流 量调节机构3、水温选择控制开关4。涉水槽9的空间尺寸决定着蓄水量和水温变化速率。本试验装置涉水槽材料选用 薄壁型钢，水槽表面喷涂防锈漆进行防锈处理。考虑到发动机油底壳的外形特点，涉水槽设 计成长方体形状，涉水槽高度根据发动机装配的各种车辆涉水深度要求来确定。涉水槽侧面布置有进、出水口，进出水口中心连线与涉水槽侧面垂直。本实用新型设计有4个螺旋支座7，如附图3所示，其中图3a，3b，3c分别为主视、 左视、俯视视图，4个螺旋支座均勻放置在涉水槽底部的4个拐角，用于支撑涉水槽重量和 调整涉水槽高度，由于支座的高度可调，即使地面不平，通过适当的调整，各螺旋支座的上 端面也可达到在同一平面，从而使得涉水槽水平放置，方便槽内蓄水量的读取与控制。螺旋支座7的上端面71为圆形平面，上端面71与高度调节螺杆72焊接成一体， 上端面71上均勻分布四个扇形通孔，形成十字形把手，方便试验人员调整支座高度。支座 底部为三脚支架74，利用“三点成面”原理，使支架上下端面在同一水平面，三脚支架74上 端焊有一法兰盘73，法兰盘73中心的螺孔用于同调节螺杆配合来调整支座高度。电控单元是涉水装置的控制核心，是工控机同传感器以及工控机同执行机构之间 的连接纽带，电控单元包括信号预处理模块、稳压电源模块、控制模块、逻辑电路模块、A/D 转换及D/A转换模块。电控单元的功能是实时将传感器输入的信号进行整形、放大、光电隔 离及模数转换(A/D)转换后输入到工控机，同时将工控机的数字式控制指令进行数模转换 (D/A)后控制各执行机构的动作。电控单元集成在一电路板上，外部采用金属盒封装保护。 电控单元的信号输入及输出导线均采用双绞线，达到对信号进行屏蔽的效果，避免外部信 号干扰。试验室供水系统提供0. 3MPa压力的恒温水注入涉水槽，在涉水槽中通过油底壳 壁面与曲轴箱的高温润滑油进行热交换后，从出水口排出，由于出口处水的压力很低，为了 顺利把水排出水槽，需在出水口处加装一水泵。试验要求在发动机涉水运转时涉水水温和 水位高度要保持恒定，因此在水泵的流量需要满足一定的要求，水泵的流量越大，带走的热 量就越多，槽内的水就越不容易升温，而不同型号的发动机其油底壳面积各异，因此，水泵 的选型需根据具体的发动机及试验室供水系统来确定。流量调节机构作用是根据电控单元发出的指令控制进出水口的流量。本实用新型 的进水口流量调节机构采用电控流量调节阀，该阀由外壳、装于外壳内的电控阀体和控制 电控阀体动作的控制电路板组成，其特点是用多个流量不同的电磁驱动流量开关，按二进 制原理构成一个连续可调的直接与数字信号接口的电控调节阀，适用于各种流体高速电控 执行机构。水温选择控制开关的作用是根据试验要求及测试过程中实际涉水温度来选择温 度合适的供水系统，该开关是电气控制和热工仪表的过程控制时的一种特殊开关，具有定 位操作、自复操作、定位-自复操作、闭锁操作、定位-闭锁操作、自复-定位-闭锁操作等 功能，开关有多个通道可供选择，电控单元中水温控制模块设定的不同电压值对应不同的 开关通道，每一通道控制一水温档位，各水温档位对应温度不同的供水系统，控制模块的电 压值控制逻辑电路的非门开闭，从而控制选择开关通道的接通与关闭，试验过程中，控制开 关初始位置在闭锁状态。温度传感器用于实时监测涉水槽内水温，试验中，温度传感器的测量探头浸没在 涉水中，并将涉水实时温度值以模拟信号形式输入到电控单元。由于试验水温模拟实际环 境温度，所以温度传感器的测量范围需满足试验条件要求。综合考虑价格、实用性、电控单 元接口及布置安装等因素后，选用热电偶式温度传感器，该传感器采用金属封装，具有抗腐 蚀性能，且易弯曲，具有良好的抗震性能，另外热响应时间快，实时性好。[0030]水深传感器用于监测涉水槽的水深，并实时将水位信号以模拟量形式输送到电控 单元。考虑到安装方便、测试特点以及测量精度，本试验装置选用潜入式水深传感器，传感 器内部装有一个石英晶体压力传感器和一个石英晶体温度传感器，石英晶体温度传感器的 输出信号用于对压力传感器进行温度补偿，以保证传感器在宽广的温度范围内具有极高的 精度，另外，传感器还具有一个防水的外壳及必要的冲击保护装置。涉水试验装置能够根据不同的试验要求调整水槽高度，并能自动控制发动机在涉 水运转时的涉水温度和试验前注水时的涉水深度，涉水温度及涉水深度控制流程如附图4 所示。(1)水槽高度调整各汽车厂家对他们生产的车辆涉水高度都有不同的规定，而涉水槽的高度有 限，这就决定了水槽底部必须有高度调节装置，使水槽能够满足不同涉水深度的要求。本装 置设计了四个手动可调螺旋式水槽支撑座，支撑座的支撑高度范围为238mm ^h^ 438mm, 在确定好涉水深度后，由试验人员调整螺旋支座高度，将水槽调整合适的位置，一般是要将 水槽高度控制在发动机输出轴以下，如果涉水高度高于曲轴中心，则要对输出轴(发动机与 测功器连接段)进行防水处理。考虑到发动机工作中的振动作用，为防止水槽内的水在试验过程中溅出，一 般储水水面离水槽上边沿距离> 10mm，另外，水槽内储水不宜过少，以免水槽水温升高过 快，要求试验中水槽内水面距水槽下底面距离> 200mm。设当涉水深度为h，则支撑座调整 到的高度hi需满足hl+200 彡 h 彡 hl+470 S卩h_470 ^ hi ^ h-200(2)涉水温度控制涉水槽中设有温度传感器实时监测水温，为全面反映涉水槽内水温，采用多点温 度测量法进行监控。当发动机进行涉水试验时，发动机曲轴箱内润滑油温度逐渐升高，并通 过油底壳壁与涉水槽中的水发生热交换，为使水温保持恒定，需增大向水槽供应的水流量 和供应低温水进行热量交换，从而达到控制水温的目的。当温度传感器监测到水温上升时， 及时将实测温度信号以电压量的形式输入到电控单元，电控单元对信号进行预处理(整形、 放大、光电隔离、A/D转换)后，输入到工控机测试软件，测试软件对电控单元输入的信号进 行相应运算，还原温度值，同时将运算得到的温度与试验前设定的温度初值进行比较，以两 者的差值为控制信号反馈到电控单元，电控单元中的控制模块根据控制信号来控制进出水 口的流量调节机构及水温选择开关。通过增加水流量和更换注入水温的方式来控制热量的 交换，从而保持试验水温恒定。(3)涉水深度控制试验时，水槽内水的深度需维持不变，本试验装置能根据试验前设定的高度值对 涉水深度进行自动控制。供水系统在向涉水槽供水时，出水口流量调节阀关闭，水深传感器 实时将水深信号以电压值的形式输入到电控单元，电控对水深信号进行预处理后，通过I/ 0接口输入到工控机，工控机内的测试软件对水深进行运算还原，并根据试验前设定的水深 值和实测值进行逻辑减运算，一旦逻辑减结果为零，则立即触发水深控制模块，控制模块将 进出口流量一致的指令输入到电控单元，电控单元将控制指令进行D/A转换后，根据指令 值调整流量调节结构的电控阀体开度，使进出口水流量相等，从而维持试验时发动机涉水深度不变。 在本实用新型的优选实施例中，涉水槽的尺寸设计主要根据发动机油底壳的外 形、支撑方式以及试验室其他设备的布置空间，一般设计成长方形。其依据如下 a.油底壳外形决定涉水槽形状和尺寸。涉水试验时，油底壳浸泡在涉水槽内，且油 底壳和涉水槽壁面不能接触，所以涉水槽的空间尺寸需设计的稍大于油底壳，另外，油底壳 的形状决定了涉水槽的外形采用长方形最合适，该形状比正方形更节省材料。b.支撑方式决定涉水槽的形状。试验中，考虑到发动机工作的振动影响，涉水槽的 支撑方式选择水平支撑，所以涉水槽底部需采用平面形式。c.试验室的其他设备的布置空间决定涉水槽尺寸。试验室的其他设备的布置位置 (如测功机和悬置支架的位置)决定着试验发动机的安装位置，进而影响到涉水槽的排放空 间和位置，最终对涉水槽的尺寸造成影响。涉水槽支座的形式设计主要基于涉水槽的形状、储水后的涉水槽总重量及试验的 涉水要求。a.涉水槽形状决定支座的形状。支座支撑在涉水槽底部，保证发动机工作时，涉水 槽能保持水平，因此，涉水槽底部的形状决定着支座上端面的形状，涉水槽底部一般为水平 面，这就决定了支座的上端面也为水平面。b.涉水槽储水后的总重量决定支座形式。通过调整支座的高度和储水深度来 模拟涉水试验不同的涉水深度，支座除了要满足涉水高度要求外，还需满足支撑涉水槽和 蓄水的重量，即支座要求具有承受在最大蓄水量时涉水槽与水的总重量的能力，因而，支座 的三个支脚的直径和分布位置需根据最大承重量来设计。c.涉水试验要求决定支座形式。支座的高度调整的范围设计不仅要依据涉水槽的 高度，还需结合目前装配发动机的车辆的涉水高度要求，对无支座情况下涉水槽能满足的 涉水试验深度和试验要求的涉水深度进行计算后，确定支座可调整高度的范围。支座的高 度调整方式可采用螺旋式、液压式或齿轮式等，考虑到简化结构、操作容易及维护方便等因 素，采用螺旋式结构。水泵的选型依据是涉水槽的空间尺寸以及试验室供水系统条件。a.涉水槽的空间尺寸决定水泵的参数。涉水装置靠调整水泵的流量来维持涉水温 度恒定，涉水槽空间尺寸越大，当水温变化时，则需要水循环带走的热量则越多，此时水泵 的流量要求越大。b.试验室供水条件决定水泵选型。维持恒定的涉水高度方式是通过使进出口水流 量大小一致，因此，出水口水泵的选择受试验室供水系统水泵的制约。传感器是试验装置的敏感元件，其性能的优劣影响试验装置参数的控制效果，传 感器的选择依据如下a.试验要求。温度传感器选择依据是涉水试验要求模拟的环境温度范围和测量环 境，常用的温度传感器在测量范围上基本上能满足要求，试验时，传感器浸泡在水中，要求 传感器探头较长，另外，润滑油通过油底壳对涉水的温度影响较小，因此，温度传感器的灵 敏度要求较高。水深传感器安装在水槽底部，根据水压变化来判断注入的涉水深度，控制单 元根据水深传感器发出的信号来控制进、出口的流量，因此，该传感器的灵敏度及响应频率 要求较高。[0053]b.布置方式。传感器的选择需考虑到实际的布置情况，温度传感器均勻布置在涉 水槽内，其外形需根据水槽内空间情况及发动机的空间布置情况来确定。水深传感 器安装在涉水槽底部，涉水槽底部水平的外形特征决定了该传感器的安装面为水平面，且 应具有刚性固定条件。c.硬件匹配。传感器的灵敏度、固有频率及频率响应的选择需同工控机上安装的 数据采集卡的采样频率及信号传输速率相匹配。电控单元的设计须考虑传感器形式、工控机数据采集的形式以及控制指令执行机 构的工作特点，其具体依据a.传感器的形式。传感器的信号特点决定电控单元的信号预处理模块的设计要求 及信号处理方式，如传感器输出信号的范围决定了电控单元对其进行放大的倍数，进而影 响到电路中电容、电阻、放大器等电子元件的选取。另外，传感器信号输出端及激励电源输 入端的接口形式决定着电控单元与传感器的对接设计要求。b.工控机数据采集的形式。电控单元将信号处理完后输入到工控机，工控机数据 采集卡的工作方式决定着电控单元的输出端口的布置方式及信号线的排列顺序。c.执行机构的形式。电控单元将工控机的控制指令输入到执行机构，执行机构的 工作特点及执行机构激励电源的范围决定着电控单元控制模块、稳压电源模块和逻辑电路 模块的电子元器件选择。流量调节机构的选择依据是a.试验室供水系统。试验室供水系统的流量数值决定流量调节调节机构的工作压 力及流量极值范围。b.电控单元。电控单元的稳压电源模块能够提供的电压范围决定流量调节机构的 工作电压选择。水温选择控制开关的选择依据是a.试验室供水系统。要求开关的通道数多于试验室不同温度的供水系统数量。b.电控单元。电控单元稳压电源模块的供电范围决定开关的工作电压选择。试验装置的整体布置及连接需以试验室现有设备(测功机、供水系统、进排气系统 等)布置为前提，同时需兼顾硬件连接的接口匹配及安装问题。本实用新型结合说明书附图和实施例对技术方案做了详细的说明与描述，但是本 领域技术人员应该理解，以上实施例仅为本实用新型的优选实施方案，详尽的说明只是为 了帮助读者更好地理解本实用新型精神，而并非对本实用新型保护范围的限制，相反，任何 基于本实用新型的发明精神所作的任何改进或修饰都应当落在本实用新型的保护范围之 内。
权利要求1.一种车用发动机涉水试验装置，包括涉水槽、电控单元、出水口水泵、出水流量调节 机构、供水系统、进水流量调节机构、水温选择控制开关、温度传感器、水位传感器；其特征 在于所述涉水槽储存试验所需水，所述发动机置于涉水槽中，涉水槽侧面下端开有一进水 口和一出水口，所述进水口连接供水系统，所述供水系统与所述水温选择控制开关相连，连 接进水口和供水系统的进水管与所述进水流量调节机构相连，所述出水口通过出水管连接 至所述出水口水泵，所述出水管还与所述出水流量调节机构相连；在所述涉水槽中安装温度传感器和水位传感器，所述温度传感器和水位传感器的输出 均连接至所述电控单元的输入端，经电控单元上传至所述工控机，所述工控机输出相应控 制信号经电控单元分别传送至所述出水流量调节机构、进水流量调节机构、水温选择控制 开关。
2.如权利要求1所述的车用发动机涉水试验装置，其特征在于所述的涉水槽的进水 口和出水口的直径相等，进水口和出水口的中心连线与水槽侧面垂直。
3.如权利要求1所述的车用发动机涉水试验装置，其特征在于所述试验装置还进一 步包括4个螺旋支座，放置在涉水槽底部的4个拐角。
4.如权利要求3所述的车用发动机涉水试验装置，其特征在于所述螺旋支座由高度 调节螺杆支撑，其上端面为圆形平面，并与高度调节螺杆焊接成一体，端面上均勻分布四个 扇形通孔，形成十字形把手，支座底部为三脚支架，三脚支架上端焊有一法兰盘，法兰盘中 心的螺孔与调节螺杆配合来调整所述螺旋支座的高度。
5.如权利要求1所述的车用发动机涉水试验装置，其特征在于其中所述的电控单元 由信号预处理模块、稳压电源模块、控制模块、逻辑电路模块、A/D转换及D/A转换模块组 成，所述电控单元集成在一电路板上，外部采用金属盒封装保护。
6.如权利要求1所述的车用发动机涉水试验装置，其特征在于所述水位传感器选用 潜入式水深传感器，所述潜入式水深传感器内部装有一个石英晶体压力传感器和一个石英 晶体温度传感器，所述潜入式水深传感器还具有一个防水的外壳及冲击保护装置。
7.如权利要求1所述的车用发动机涉水试验装置，其特征在于所述温度传感器选用 热电偶式温度传感器，并采用金属封装。
8.如权利要求1所述的车用发动机涉水试验装置，其特征在于所述水温选择控制开 关具有多个可供选择的通道，每一通道对应一水温档位，各水温档位对应温度不同的供水 系统。
专利摘要本实用新型公开了一种车用发动机涉水试验装置，包括涉水槽、电控单元、出水口水泵、出水流量调节机构、供水系统、进水流量调节机构、水温选择控制开关、温度传感器、水位传感器。涉水槽储侧面下端开有一进水口和一出水口，所述进水口连接供水系统，进水管和出水管分别与相应的流量调节机构相连，供水系统还与水温选择控制开关相连；工控机通过涉水槽中的温度传感器和水位传感器测量水位和水温，并通过电控单元控制进水管和出水管的流量调节机构和水温选择控制开关。本实用新型模拟汽车涉水时发动机所处环境的目的，能根据发动机不同的试验要求，对涉水深度和涉水温度进行自动控制。
文档编号G01M15/00GK201844921SQ20102058301
公开日2011年5月25日 申请日期2010年10月29日 优先权日2010年10月29日
发明者乔艳军, 王岳宇, 舒明星, 郑素芳 申请人:重庆长安汽车股份有限公司