车辆工程技术
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车辆技术
发动机支撑架图1 冷热冲击台架系统图
通过上图分析可知，冷热冲击台架主要有以下几部分构成，即：上下两个水箱、中间两个管路、两个气动阀以及两组圆筒形管壳式冷却器。在进行实验作业过程中，刚开始将气动阀2跟4关闭，将1跟3打开，由于节温器是外接设备，因此流入发动机的冷却水含量几乎微乎其微，而大部分几乎流向了旁通阀。当发动机依靠自身热量使进水温度达到八十二摄氏度时，冷却水循环开启，此时由于气阀门2跟4处于关闭的状态，发动机在进行进水作业时只能从上水箱流入，之后的回水也只能回到上水箱，当发动机冷循环进行作业过程中四个气阀门全部关闭，发动机停止作业后只能依靠冷却辅助泵对机体进行冷却处理。
上下水箱是冷热冲击台架系统的重要构成成分，具体而言液位计、加热器、温度传感器、进水口和膨胀阀是上水箱的主要安装部件，排水口和温度传感器是下水箱的主要安装部件，经过冷热冲击试验后分析可知，上述这种冷热冲击台在进行实际作业的过程中，虽然具有结构紧凑的显著优势，但与此同时由于系统内有一定的温度及压力，在进行实际作业的过程中，不仅增加了安装和维护作业难度，此外也增加了冷却液渗漏问题的发生率，最终给发动机的稳定性、密封性和可靠性造成了极为不利的影响。除此之外通过大量的实验数据分析可知，冷热冲击试验的温度条件虽然勉强满足，但冷却器冷却效果如果稍微变差亦或是冷冻水温度稍有变化，都会对实验的准确性造成一定影响，最主要的是在进行试验的过程中，倘若发生冷却液渗漏现象，则需对整个系统进行检修处理。
2 发动机冷热冲击试验台架的优化改进策略
（1）原冷却系统试验数据分析。在进行实验作业过程中，通常而言水温只能勉强满足试验的基本要求，而在进行冷循环作业过程中，加热器对热水箱加热，使热水箱内的水温上升，但在热循环时，热水箱中的水因为热损失含量明显下降，因此水温也有所下降。
在外接节温器开启之前水温上升很迅速，而在开启之后水温上升极其缓慢，主要是由于节温器开启后冷却液循环量增大。由于发动机热循环过程为额定工况，所消耗的燃料和功率为恒定值，热辐射和尾气所带走的热量也可视为恒定值，从而冷却液所吸收的热量可近似为定值。 （2）试验系统改进可行性分析。减小冷却液循环量及冷却液循环中的热损失，可以提高节温器打开后冷却液温度提 升的速度，而根据能量守恒原理，等量冷却液升温所吸收的热量与降低相同的温度所释放出的热量是一致的，因此冷却液循环路径的减少意味着冷却水量也随之减少。故此要想从根本上对上述问题进行有效改善，精简管路和减少循环中的热损失是十分必要的。
发动机回水进入冷却系统时需要经过冷却器，因回水进入热水箱的水不需要冷却，所以上部水箱中的两个冷却器并无用处。因而试验过程中将其关闭，但是却增大了冷却水循环路径。另外，热循环时发动机冷却液回到冷却系统的上水箱，在中间部分由于与下面两 个管壳式冷却器形成大量的热交换，造成了热量损失。
（3）台架系统改进方案设计：
图2 改进后的冷却系统原理图
为从根本上有效地改善当前的试验台架问题，对冷却系统机构进行优化处理是极为必要的，而具体来看台架冷却系统的优化处理措施主要为：将原先台架系统中上、下两水箱进行固定（用铁架建立固定支撑），用两根进水管连接方式来替换原先台架系统中的冷却器，用外部板式冷却器替换原台架系统中间的管壳式冷却器，将气动阀5改为两位三通气动阀以及将传统台架系统中上、下水箱的中间硬连接改为软连接。在热循环或常规试验环时，两位三通气动阀不工作，冷却辅助泵将冷水箱的冷却液泵入板式热交换器进行冷却，形成独立循环，在冷循环时两位三通气动阀切换至发动机，冷水箱的冷却液通过辅助泵进入发动机。
（4）维修、运行及可靠性分析。原台架冷却系统采用了管壳式热交换器，从某方面而言这种热交换器不仅热效率较低、能源的损耗量也相对较高，且管壳式热交换器还起到支撑热水箱的功能，使得结构复杂、内部空间狭小、维修不便，易形成泄漏，在进行试验作业过程中，每八百工作时就需维修两到三次，增加维修成本的同时还极大地降低了产业的额经济效益，给企业的整体发展造成了极为不利的影响，而通过对其维修、运行进行优化作业，从某方面而言在发动机在短时间内即使未进行维护处理，也从未出现过泄漏现象，在提高台架利用率的同时，还从根本上缩短了试验工期，为企业整体效益的提升打下了坚实基础。
3 结语
通过上述实验分析可知，一般台架冷却系统不仅无法满足试验要求，还增加了事故的发生频率，给企业的整体发展造成了极为不利的影响，故此为以提升台架冷却系统对热冲击试验的适应性和可靠性，对台架冷却系统进行再次改进是极为必要的。
参考文献：
[1]周龙保.发动机冷热冲击试验台架分析[M].机械工业出版社,2012,15(23):111-112.
[2]杨世铭.冷热冲击试验台架分析及其优化处理对策[M].高等教育出版社,2013,22(23):166-169.
发动机冷热冲击试验台架分析及优化探究
房 亮，王 博
（华晨汽车工程研究院，沈阳 110141）
摘 要：本文主要通过冷热冲击实验，针对实验过程中台架存在的问题，提出了相应的优化策略，以期在提高发动机运行可靠性的基础上，为保证发动机试验任务顺利完成的打下坚实基础。
关键词：发动机；冷热冲击；试验台架；问题分析；优化策略
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