一种验证乘用车风冷式中冷器性能的整车台架试验方法与流程

本发明涉及汽车技术领域，具体的说涉及一种验证乘用车风冷式中冷器性能的整车台架试验方法。

背景技术：

对于增压发动机来说，中冷器是增压系统的重要组成部件，其作用在于降低增压后的高温空气温度、以降低发动机的热负荷，提高进气量，进而增加发动机的功率。无论是机械增压发动机还是涡轮增压发动机，都需要在增压器与进气歧管之间安装中冷器。

目前涡轮增压发动机的进气冷却系统中冷器主要有两类。其一是集成水冷中冷器，其二是外置风冷中冷器。集成水冷中冷器主要依靠防冻液冷却进气，并借助散热水箱来进行二次热交换，外置风冷中冷器则利用自然风对增压空气进行直接冷却。

风冷式中冷器就是让高温空气通过风冷中冷器里的一排排的铝合金风道和散热鳍片，从而增加空气与管道的接触面积，然后再通过车辆行驶迎面撞击的冷风降温。风冷式中冷器适用非常广泛于各种排量发动机，以及各种乘用车型也包括赛车。

目前市场上针对风冷式中冷器性能验证的主要是中冷器零部件台架性能试验方法或通过仿真模型仿真分析计算方法，但缺少在实际车辆上的验证方法。

技术实现要素：

本发明提供了一种验证乘用车风冷式中冷器性能的整车台架试验方法，该方法一方面根据乘用车的典型使用工况，找出针对中冷器最苛刻的使用工况，并根据试验大数据统计分析，同时将道路试验工况转化成台架工况，能够准确的评价中冷器性能是否满足发动机需求；另一方面在台架上通过等化道路及不同季节，节约了研发成本，降低了试验风险，保证了无论任何时间、任何天气都可以进行验证，保证了试验周期，填补了各个整车厂在实车上验证风冷式中冷器性能的试验方法的空白。

本发明技术方案结合附图说明如下：

一种验证乘用车风冷式中冷器性能的整车台架试验方法，包括以下步骤：

步骤一、检车车辆是否满足技术要求；

步骤二、检车道路试验车的环境条件、试验路面条件、车辆加载要求；

步骤三、车辆按照60km/h-80km/h车速在道路上进行预热，行驶至发动机水温达到稳定；车辆预热后停在试验道路上，空调关闭，发动机怠速，车辆由静止状态加速踏板全开加速到120km/h，立刻制动将车辆停止，试验往返进行，每个方向至少进行1次，在试验过程中采集发动机转速和车速信号，数据采样频率不低于10hz；

步骤四、安装温度传感器，测量参数为环境温度、中冷器进气口温度、中冷器出气口温度、中冷器前空气温度、中冷器后空气温度、和发动机水温；

步骤五、在底盘测功机上设定汽车道路行驶阻力；

步骤六、将试验车辆置于环境模拟试验室内，固定到底盘测功机上，迎面冷却风机移动至距离车前方1m处，并启动环境模拟试验室设备，设定环境条件；

步骤七、在爬坡和加速等效工况下，进行试验；

步骤八、处理试验结果。

所述步骤一中技术要求具体如下：

a)轮胎不使用雪地轮胎，气压符合设计条件，误差不超过±10kpa；

b)保证空气滤清器、散热器的进出口胶管连接处的密封性；

c)发动机、传动系无润滑油泄漏；

d)汽车的进、排气系统无泄漏；

e)校正弯曲的中冷器翅片，并清除表面妨碍空气流动的污物；

f)确认散热器风扇状态和风扇控制数据；

g)确认发动机、自动变速器标定数据；

h)移走车辆前部区域和发动机罩上的伪装材料，确保整车前端进气量、进气方向与设计一致。

所述步骤二中环境条件为：不应有雾、雨或雹，风速不大于3m/s；试验路面条件为：路面是清洁、干燥、平直的混凝土或沥青路面；所述车辆加载要求为：车辆试验质量为整车整备质量加上180kg，当车辆的50％额定装载质量大于180kg时，则试验质量为车辆整车整备质量加上50％的额定装载质量；所述额定装载质量包括测量人员和仪器的质量。

所述步骤五中汽车道路载荷通过下式计算：

式中，f为汽车道路载荷，单位为n；cd为空气阻力系数，无量纲值；a为车辆迎风面积，单位为㎡；ρ为空气密度，单位为kg/m3；v为车速，单位为km/h；f为摩擦阻力系数，无量纲值，取0.011；m为整车所允许的最大质量，单位为kg；g为重力加速度，单位为m/s3。

所述步骤六中环境条件为：

a)当试验工况为爬坡时，温度为25℃，相对湿度为40％；

b)当试验工况为加速等效时，温度为25℃，相对湿度为40％。

所述步骤七中爬坡工况下试验具体为：

a)车辆按照80km/h车速在底盘测功机上进行预热，行驶至发动机水温达到稳定；

b)车辆以55km/h的车速在16°的坡度上前进12km，此时空调为关闭状态；

所述加速等效工况下试验具体为：

a)确定试验所需发动机目标转速，根据步骤三中记录的发动机转速，计算车速60km/h、70km/h、80km/h、90km/h、100km/h、110km/h和120km/h对应正反向的发动机转速的算术平均值ntest；

b)车辆按照80km/h车速在底盘测功机上进行预热，行驶至发动机水温达到稳定；

c)车辆变速器置于空挡，保证发动机怠速状态，空调处于关闭状态；

d)底盘测功机使用恒速模式，先设定车速30km/h，待车速稳定后，驾驶员将变速器挂入3挡，观察发动机转速，通过调整车速，使发动机转速达到ntest；

e)发动机转速稳定在ntest后，将迎面冷却风机风速设定为120km/h，随后驾驶员将车辆油门控制在最大开度；

f)当中冷器进出气温度达到稳定状态即30s内温度变化小于1℃后，驾驶员松开油门踏板，将变速器置于空挡，通过底盘测功机停止车辆。

当车辆处于爬坡工况时，取试验结束时刻的中冷器出气口温度数据作为试验结果；当车辆处于加速等效工况时，取中冷器进出气温度稳定状态条件下的中冷器出气口温度数据作为试验结果,并根据下式计算结果发动机进气温升t进行中冷器性能评价；

t＝to-ta

式中，t为发动机进气温升，单位为℃；to为中冷器出气口温度，单位为℃；ta为环境温度，单位为℃本发明的有益效果为：

1)本发明能根据乘用车的典型使用工况，找出针对中冷器最苛刻的使用工况，并根据试验大数据统计分析，同时将道路试验工况转化成台架工况，能够准确的评价中冷器性能是否满足发动机需求；

2)本发明在台架上通过等化道路及不同季节，节约了研发成本，降低了试验风险，保证了无论任何时间、任何天气都可以进行验证，保证了试验周期。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种验证乘用车风冷式中冷器性能的整车台架试验方法，包括以下步骤：

步骤一、检车车辆是否满足技术要求；

技术要求具体如下：

a)轮胎不使用雪地轮胎，气压符合汽车技术条件，误差不超过±10kpa；

b)保证空气滤清器、散热器的进出口胶管连接处的密封性；

c)发动机、传动系无润滑油泄漏；

d)汽车的进、排气系统无泄漏；

e)校正弯曲的中冷器翅片，并清除表面妨碍空气流动的污物；

f)确认散热器风扇状态和风扇控制数据；

g)确认发动机、自动变速器标定数据；

h)移走车辆前部区域和发动机罩上的伪装材料，确保整车前端进气量、进气方向与设计一致。

步骤二、检车道路试验车的环境条件、试验路面条件、车辆加载要求；

环境条件为：不应有雾、雨或雹，风速不大于3m/s；试验路面条件为：路面是清洁、干燥、平直的混凝土或沥青路面；所述车辆加载要求为：车辆试验质量为整车整备质量加上180kg，当车辆的50％额定装载质量大于180kg时，则试验质量为车辆整车整备质量加上50％的额定装载质量；所述额定装载质量包括测量人员和仪器的质量。

步骤三、车辆按照60km/h-80km/h车速在道路上进行预热，行驶至发动机水温达到稳定；车辆预热后停在试验道路上，空调关闭，发动机怠速，车辆由静止状态加速踏板全开加速到120km/h，立刻制动将车辆停止，试验往返进行，每个方向至少进行1次，在试验过程中采集发动机转速和车速信号，数据采样频率不低于10hz；

步骤四、安装温度传感器，测量参数为环境温度、中冷器进气口温度、中冷器出气口温度、中冷器前空气温度、中冷器后空气温度、和发动机水温；

测量温度环境的传感器安装在车辆前方1m，汽车前脸中心高度处；

测量中冷器进气口温度的传感器安装在中冷器进气口(管内)2cm处；

测量中冷器出气口温度的传感器安装在中冷器出气口(管内)2cm处；

测量中冷器前空气温度的传感器安装在冷器前部中心位置，传感器与中冷器不接触；

测量中冷器后空气温度的传感器安装在中冷器后部中心位置，传感器与中冷器不接触；

发动机水温通过can采集。

步骤五、在底盘测功机上设定汽车道路行驶阻力；是为了模拟与实际路面相同的阻力；

汽车道路行驶阻力通过下式计算：

式中，f为汽车道路行驶阻力，单位为n；cd为空气阻力系数，无量纲值；a为车辆迎风面积，单位为㎡；ρ为空气密度，单位为kg/m3；v为车速，单位为km/h；f为摩擦阻力系数，无量纲值，取0.011；m为整车所允许的最大质量，单位为kg；g为重力加速度，单位为m/s3。

步骤六、将试验车辆置于环境模拟试验室内，固定到底盘测功机上，迎面冷却风机移动至距离车前方1m处，并启动环境模拟试验室设备，设定环境条件；

环境条件为：

a)当试验工况为爬坡时，温度为25℃，相对湿度为40％；

b)当试验工况为加速等效时，温度为25℃，相对湿度为40％。

步骤七、在爬坡和加速等效工况下，进行试验；

爬坡工况下试验具体为：

a)车辆按照80km/h车速在底盘测功机上进行预热，行驶至发动机水温达到稳定；

b)车辆以55km/h的车速在16°的坡度上前进12km，此时空调为关闭状态；

加速等效工况下试验具体为：

a)确定试验所需发动机目标转速，根据步骤三中记录的发动机转速，计算车速60km/h、70km/h、80km/h、90km/h、100km/h、110km/h和120km/h对应正反向的发动机转速的算术平均值ntest；

b)车辆按照80km/h车速在底盘测功机上进行预热，行驶至发动机水温达到稳定；

c)车辆变速器置于空挡，保证发动机怠速状态，空调处于关闭状态；

d)底盘测功机使用恒速模式，先设定车速30km/h，待车速稳定后，驾驶员将变速器挂入3挡，观察发动机转速，通过调整车速，使发动机转速达到ntest；

e)发动机转速稳定在ntest后，将迎面冷却风机风速设定为120km/h，随后驾驶员将车辆油门控制在最大开度；

f)当中冷器进出气温度达到稳定状态即30s内温度变化小于1℃后，驾驶员松开油门踏板，将变速器置于空挡，通过底盘测功机停止车辆。

步骤八、处理试验结果。

当车辆处于爬坡工况时，取试验结束时刻的中冷器出气口温度数据作为试验结果；当车辆处于加速等效工况时，取中冷器进出气温度稳定状态条件下的中冷器出气口温度数据作为试验结果，并根据下式计算结果t(发动机进气温升)进行中冷器性能评价。

t＝to-ta

式中，t为发动机进气温升，单位为℃；to为中冷器出气口温度，单位为℃；ta为环境温度，单位为℃。

获得试验结果后，如果中冷器性能不满意，根据步骤四测量的参数查找设计问题，分析中冷器性能使用。

通过上述方法验证乘用车风冷式中冷器性能的具体数据如下：

实施例一

a)爬坡工况试验结果

实施例二

b)加速等效工况试验结果

综上，本发明能根据乘用车的典型使用工况，找出针对中冷器最苛刻的使用工况，并根据试验大数据统计分析，同时将道路试验工况转化成台架工况，能够准确的评价中冷器性能是否满足发动机需求

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。