一种发动机缸盖总成冷热疲劳试验方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种发动机缸盖总成冷热疲劳试验方法及装置，属于发动机冷热疲劳试验技术领域，包括将发动机缸盖总成接入感应加热系统和冷却液循环系统，发动机缸盖总成向外排出的低温空气经感应加热系统感应加热后变成高温空气，感应加热系统将高温空气重新输入发动机缸盖总成内部以加热缸盖的火力面至预设高温，冷却液循环系统利用其内部循环流动的含有纳米铜粉的冷却液将缸盖的火力面冷却至预设低温。利用感应加热系统和冷却液循环系统对缸盖重复进行加热‑冷却操作直至缸盖鼻梁区出现裂纹。本发明专利技术的有益效果：精确模拟发动机缸盖总成实际工作时的加热冷却过程，以解决现有冷热疲劳试验效率较低的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种发动机缸盖总成冷热疲劳试验方法及装置
本申请涉及发动机冷热疲劳试验
，具体涉及一种发动机缸盖总成冷热疲劳试验方法及装置。
技术介绍
现有的测试发动机缸盖热疲劳性能的试验是发动机热冲击台架试验，热冲击台架试验通常用来对发动机整机进行性能判定，不考验单个零件的极限性能。冷热疲劳试验是通过模拟发动机受热件的热状态并强化试验条件，在短时间内完成的热疲劳性能试验，具有试验周期短、成本低等优点，涉及的零件主要有缸盖、活塞、气门挺杆等，加热方法主要有红外加热、火焰加热等。近年发展起来的加速冷热疲劳试验可对比判定发动机受热件的热疲劳性能极限和可靠性，是一种可靠、快速、节能的发动机受热件试验方法。现有技术的主要缺点如下：(1)业界通常使用的发动机热冲击台架试验只对发动机整机性能进行判定，不考验单个零件(例如缸盖)的极限性能。(2)现有的热疲劳性能试验采用红外加热、火焰加热、感应加热等。其中火焰加热控制困难、精度差，红外加热和感应加热的透热深度只有1-2mm，与缸盖实际工作状态有差别。(3)现有的热疲劳性能试验中，冷却介质为水，存在冷却能力较差、易结水垢等缺点。
技术实现思路
针对现有技术中存在的缺陷，本申请的目的在于提供一种发动机缸盖总成冷热疲劳试验方法及装置，精确模拟发动机缸盖总成实际工作时的加热冷却过程，以解决现有冷热疲劳试验效率较低的问题。本申请第一方面提供一种发动机缸盖总成冷热疲劳试验方法，发动机缸盖总成包括装配成一体的缸盖和缸体；所述方法包括：将发动机缸盖总成接入感应加热系统和冷却液循环系统，发动机缸盖总成向外排出的低温空气经感应加热系统感应加热后变成高温空气，感应加热系统将高温空气重新输入发动机缸盖总成内部以加热缸盖的火力面至预设高温，冷却液循环系统利用其内部循环流动的含有纳米铜粉的冷却液将缸盖的火力面冷却至预设低温；利用感应加热系统和冷却液循环系统对缸盖重复进行加热-冷却操作直至缸盖鼻梁区出现裂纹；采集重复进行加热-冷却操作过程中的所有试验数据并得到冷热疲劳试验结果。一些实施例中，在对缸盖重复进行加热-冷却操作前，进行缸盖温度场模拟操作，确定对缸盖重复进行加热-冷却操作时感应加热系统和冷却液循环系统的系统设定值；缸盖温度场模拟操作的具体步骤如下：在缸盖的火力面一侧的多个测点位置设置测温孔，测温孔为盲孔，在每个测温孔内均安装热电偶；将感应加热系统输送到发动机缸盖总成内部的高温空气的温度和流量调整到第一设定值，通过所有热电偶采集缸盖的火力面被高温空气加热到指定高温过程中所有测点位置的加热数据，该加热数据包括第一温度数据和第一时间数据；通过调整第一设定值，使加热数据和理论温度场的差值不超过第一阈值，并确定最终的第一设定值作为感应加热系统的系统设定值；将冷却液循环系统输送到发动机缸盖总成内部的冷却液的温度和流量调整到第二设定值，通过所有热电偶采集缸盖的火力面被冷却液冷却到指定低温过程中所有测点位置的冷却数据，该冷却数据包括第二温度数据和第二时间数据；通过调整第二设定值，使冷却数据和理论温度场的差值不超过第二阈值，并确定最终的第二设定值作为冷却液循环系统的系统设定值。一些实施例中，所述测试数据包括加热温度、冷却温度、以及加热-冷却操作的循环的次数；在对缸盖重复进行加热-冷却操作时，选择相同的至少一个测点位置，通过测温孔内的热电偶采集加热温度和冷却温度。一些实施例中，在缸体和缸盖上分别设置进气口和排气口，通过进气口和排气口将发动机缸盖总成接入感应加热系统；感应加热系统采用感应加热方式加热一块铁磁性材料，并利用该铁磁性材料加热所述排气口排出的低温空气得到高温空气，将高温空气储存在高温储气罐内，并通过流量控制阀控制高温储气罐输送到所述进气口的高温空气流量。一些实施例中，在发送机缸盖总成上设置进水口和出水口，通过进水口和出水口将发动机缸盖总成接入冷却液循环系统，通过调整其内部循环流动的冷却液中的纳米铜粉的含量调整缸盖的冷却速度。一些实施例中，在对缸盖重复进行加热-冷却操作时，每次将缸盖加热到预设高温后，均将缸盖保温预设时间，再将缸盖冷却至预设低温。本申请第二方面提供一种发动机缸盖总成冷热疲劳试验装置，发动机缸盖总成包括装配成一体的缸盖和缸体；所述装置包括：感应加热系统，用于将发动机缸盖总成向外排出的低温空气进行感应加热得到高温空气，并将高温空气重新输入发动机缸盖总成内部以加热缸盖的火力面至预设高温；冷却液循环系统，用于利用其内部循环流动的含有纳米铜粉的冷却液将缸盖的火力面冷却至预设低温；控制系统，连接感应加热系统和冷却液循环系统，用于控制感应加热系统和冷却液循环系统对缸盖重复进行加热-冷却操作直至缸盖鼻梁区出现裂纹；数据采集系统，连接感应加热系统、冷却液循环系统、以及控制系统，用于采集重复进行加热-冷却操作过程中的所有试验数据并发送给控制系统；控制系统根据试验数据进行分析得到冷热疲劳试验结果。一些实施例中，所述装置还包括：试验台架，用于安装发动机缸盖总成、感应加热系统、冷却液循环系统、以及控制系统，试验台架上安装有位置调节装置，该位置调节装置用于调节发动机缸盖总成和感应加热系统的相对位置。一些实施例中，感应加热系统包括连接在发动机缸盖总成上预设的进气口和排气口之间的加热管路，还包括沿气流流动方向顺序设置至加热管路上的旁通阀、低压储气罐、抽气泵、铁磁性材料、感应加热装置、高温储气罐、流量控制阀，旁通阀位于排气口和低压储气罐之间，流量控制阀位于进气口和高温储气罐之间。一些实施例中，冷却液循环系统包括连接在发动机缸盖总成上预设的进水口和出水口之间的冷却管路，还包括设置在冷却管路上的水箱、纳米铜粉添加装置、换热器、温控装置、多个阀门、流量计、多个压力传感器、以及多个温度传感器，换热器上连接有冷却水进水管路和冷却水出水管路。本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：采用感应加热系统和冷却液循环系统对发动机缸盖总成的缸盖火力面重复进行加热-冷却，精确模拟发动机缸盖总成实际工作时的加热冷却过程，记录过程中所有试验数据得到冷热疲劳试验结果，操作简单，试验效率高。采用感应加热的方式，在发动机缸盖总成外部通过感应加热得到高温空气，利用该高温空气对缸盖进行升温，并精确控制高温空气的温度和流量，控制更容易，精度更高。采用冷却液对缸盖进行冷却时，在冷却液中加入一定量的纳米铜粉，冷却效率更高，控制更容易，精度更高。附图说明图1为本专利技术一种优选的实施例中，缸盖冷热疲劳试验过程示意图。图2为本专利技术一种优选的实施例中，感应加热系统的示意图。图3为本专利技术一种优选的实施例中，冷却液循环系统的示意图。图4为本专利技术一种优选的实施例中，试验台架的结构示意图之一。图5为本专利技术一种优选的实施例中，试验台架的结构示意图之二。附图标记：1-缸盖，2-缸体，3-进气口，4-排气口，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种发动机缸盖总成冷热疲劳试验方法，发动机缸盖总成包括装配成一体的缸盖(1)和缸体(2)；其特征在于，所述方法包括：/n将发动机缸盖总成接入感应加热系统和冷却液循环系统，发动机缸盖总成向外排出的低温空气经感应加热系统感应加热后变成高温空气，感应加热系统将高温空气重新输入发动机缸盖总成内部以加热缸盖(1)的火力面至预设高温，冷却液循环系统利用其内部循环流动的含有纳米铜粉的冷却液将缸盖(1)的火力面冷却至预设低温；/n利用感应加热系统和冷却液循环系统对缸盖(1)重复进行加热-冷却操作直至缸盖(1)鼻梁区出现裂纹；/n采集重复进行加热-冷却操作过程中的所有试验数据并得到冷热疲劳试验结果。/n

【技术特征摘要】
1.一种发动机缸盖总成冷热疲劳试验方法，发动机缸盖总成包括装配成一体的缸盖(1)和缸体(2)；其特征在于，所述方法包括：
将发动机缸盖总成接入感应加热系统和冷却液循环系统，发动机缸盖总成向外排出的低温空气经感应加热系统感应加热后变成高温空气，感应加热系统将高温空气重新输入发动机缸盖总成内部以加热缸盖(1)的火力面至预设高温，冷却液循环系统利用其内部循环流动的含有纳米铜粉的冷却液将缸盖(1)的火力面冷却至预设低温；
利用感应加热系统和冷却液循环系统对缸盖(1)重复进行加热-冷却操作直至缸盖(1)鼻梁区出现裂纹；
采集重复进行加热-冷却操作过程中的所有试验数据并得到冷热疲劳试验结果。


2.如权利要求1所述的发动机缸盖总成冷热疲劳试验方法，其特征在于，在对缸盖(1)重复进行加热-冷却操作前，进行缸盖(1)温度场模拟操作，确定对缸盖(1)重复进行加热-冷却操作时感应加热系统和冷却液循环系统的系统设定值；缸盖(1)温度场模拟操作的具体步骤如下：
在缸盖(1)的火力面一侧的多个测点位置设置测温孔，测温孔为盲孔，在每个测温孔内均安装热电偶；
将感应加热系统输送到发动机缸盖总成内部的高温空气的温度和流量调整到第一设定值，通过所有热电偶采集缸盖(1)的火力面被高温空气加热到指定高温过程中所有测点位置的加热数据，该加热数据包括第一温度数据和第一时间数据；通过调整第一设定值，使加热数据和理论温度场的差值不超过第一阈值，并确定最终的第一设定值作为感应加热系统的系统设定值；
将冷却液循环系统输送到发动机缸盖总成内部的冷却液的温度和流量调整到第二设定值，通过所有热电偶采集缸盖(1)的火力面被冷却液冷却到指定低温过程中所有测点位置的冷却数据，该冷却数据包括第二温度数据和第二时间数据；通过调整第二设定值，使冷却数据和理论温度场的差值不超过第二阈值，并确定最终的第二设定值作为冷却液循环系统的系统设定值。


3.如权利要求2所述的发动机缸盖总成冷热疲劳试验方法，其特征在于，
所述测试数据包括加热温度、冷却温度、以及加热-冷却操作的循环的次数；
在对缸盖(1)重复进行加热-冷却操作时，选择相同的至少一个测点位置，通过测温孔内的热电偶采集加热温度和冷却温度。


4.如权利要求1所述的发动机缸盖总成冷热疲劳试验方法，其特征在于，在缸体(2)和缸盖(1)上分别设置进气口(3)和排气口(4)，通过进气口(3)和排气口(4)将发动机缸盖总成接入感应加热系统；
感应加热系统采用感应加热方式加热一块铁磁性材料，并利用该铁磁性材料加热所述排气口(4)排出的低温空气得到高温空气，将高温空气储存在高温储气罐(10)内，并通过流量控制阀(11)控制高温储气罐(10)输送到所述进气口(3)的高温空...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴永强，樊晓光，李智，赵俊平，李海艳，牛恩来，鲁福来，余金科，
申请(专利权)人：东风商用车有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42