一种颗粒物沉积路径实验台及实验方法技术

本发明专利技术公开了一种颗粒物沉积路径实验台及实验方法，实验台包括ECU、可变长度EGR冷却器和EGR出气管；EGR出气管上设置有流量计；冷却器进气管上设置有进气端颗粒物分析仪、进气温度传感器和进气压力传感器；冷却器出气管上设置有出气端颗粒物分析仪；可变长度EGR冷却器包括冷却液循环管和换热芯管，冷却液循环管连接到冷却液恒温设备，冷却液进水管上设置有进水温度传感器，换热芯管两端分别与冷却器进气管和冷却器出气管连通。本发明专利技术能够测试出各粒径范围颗粒物在换热管中的沉积路径，以及颗粒物沉积路径与压降和换热效率的对应关系，为冷却器性能提高的研究工作提供了有力的方向和支持。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及内燃机废气再循环
，具体为一种颗粒物沉积路径实验台及实验方法。
技术介绍
废气再循环EGR技术是解决柴油机NOx和PM排放的关键技术之一，经冷却后的EGR在NOx和PM排放以及发动机经济性方面能够实现更好的折衷选择。在EGR气体经过冷却器时，排气当中所含的soot会在热泳力、扩散、静电力和凝结等作用下沉积到EGR冷却器的换热元件表面而形成积碳，积碳的存在会导致EGR中冷换热效率下降达20-30％，进而导致发动机NOx和PM排放以及经济性变差。在soot所受的几种作用力中热泳力为主要作用力，根据热泳力的相关原理不同粒径的颗粒物所受的热泳力大小不同，因此不同粒径的颗粒物在冷却器中沉积的位置和数量即颗粒物的沉积路径是不同的，通过测试EGR冷却器中不同粒径颗粒物的沉积路径和颗粒物沉积路径对EGR冷却器性能的影响规律经对提高EGR冷却换热性能具有很重要的价值。
技术实现思路
基于上述原因本专利技术的目的在于提供一种能够测试内燃机EGR冷却器中颗粒物沉积路径和EGR冷却器性能参数的实验台及实验方法，技术方案如下：一种颗粒物沉积路径实验台，其特征在于，包括ECU、可变长度EGR冷却器和用于连接到发动机排气总管的EGR进气管；EGR进气管通过冷却器进气管连接到可变长度EGR冷却器的进气口，可变长度EGR冷却器的出气口通过冷却器出气管连接到EGR出气管，EGR出气管上设置有流量计和EGR背压阀；冷却器进气管上设置有进气端颗粒物分析仪、进气温度传感器和进气压力传感器；冷却器出气管上设置有出气端颗粒物分析仪、出气温度传感器和出气压力传感器；所述可变长度EGR冷却器包括冷却液循环管和设置在其内部的换热芯管，冷却液循环管侧壁上设置有分别连接到冷却液恒温设备的冷却液进水管和冷却液出水管，冷却液进水管上设置有进水温度传感器；换热芯管两端分别与冷却器进气管和冷却器出气管连通；流量计、EGR背压阀、进气端颗粒物分析仪、出气端颗粒物分析仪、进气温度传感器、出气温度传感器、进水温度传感器、进气压力传感器、出气压力传感器和冷却液恒温设备都连接到ECU。进一步的，所述冷却器进气管上设置有进气端气体分析仪，冷却器出气管上设置有出气端气体分析仪；进气端气体分析仪和出气端气体分析仪都连接到ECU。更进一步的，所述冷却液循环管两端各密封设置有换热芯连接头，所述换热芯管贯穿并固定在两换热芯连接头间；两换热芯连接头分别通过冷却器盖连接到冷却器进气管和冷却器
出气管。更进一步的，所述EGR进气管通过EGR进气管快接头连接到冷却器进气管，所述EGR出气管通过EGR出气管快接头连接到冷却器出气管。更进一步的，所述冷却液进水管上还设置有冷却液流量阀，冷却液流量阀也连接到ECU。一种颗粒物沉积路径实验台的实验方法，包括：通过流量计采集EGR气体的流量；通过进水温度传感器采集冷却液进入可变长度EGR冷却器前的温度Tcool进；通过进气温度传感器采集EGR废气进入可变长度EGR冷却器前的温度TEGR进；分别通过进气端颗粒物分析仪和出气端颗粒物分析仪采集EGR废气进入可变长度EGR冷却器前和排出可变长度EGR冷却器后的各粒径范围颗粒物的数量；分别计算各粒径范围颗粒物的减少率；记录某粒径范围颗粒物减少率超过90％时对应的换热管的长度；该长度则为该粒径范围颗粒物在当前EGR气体流量、当前冷却液注入温度、当前EGR进气口温度下的沉积路径。进一步的，包括：通过出气温度传感器采集EGR废气排出可变长度EGR冷却器后的温度TEGR出；计算单位长度换热管的换热效率η：其中，L为换热芯管的长度，n为换热芯管的根数；记录单位长度换热管的换热效率与各粒径范围颗粒物的沉积路径的对应关系。更进一步的，包括：分别通过进气压力传感器、出气压力传感器采集EGR废气进入可变长度EGR冷却器前的压力P进和EGR废气排出可变长度EGR冷却器后的压力P出；计算单位长度换热芯管的压降ΔP：记录单位长度换热管的压降与各粒径范围颗粒物的沉积路径与的对应关系。更进一步的，包括：分别通过进气端气体分析仪和出气端气体分析仪采集EGR废气进入可变长度EGR冷却器前和排出可变长度EGR冷却器后的总碳氢的含量，计算总碳氢含量的减少量；记录总碳氢含量的减少量与各粒径范围颗粒物的沉积路径与的对应关系。本专利技术的有益效果是：1.本专利技术能够通过测量并对比EGR冷却器进、出气端颗粒物排放，测试出颗粒物在换热管中的沉积粒径和尺寸分布，即颗粒物的沉积路径，为冷却器性能提高的研究工作提供了有力的方向和支持；2.本专利技术能够通过进气压力传感器和出气压力传感器测试出不同长度换热芯管的EGR冷却器进、出气压力，用于研究不同粒径范围颗粒物沉积对EGR冷却器压降的影响规律；3.本专利技术能够通过进气温度传感器、出气温度传感器和进水温度传感器测试不同长度换热芯管的EGR冷却器的进、出气温度和EGR冷却液进水温度，分析换热芯管长度和颗粒物沉积路径的对应关系，用于研究不同粒径范围颗粒物沉积对EGR冷却器换热效率的影响规律；4.本专利技术能够通过气体分析仪分析进出口总碳氢的减少量和颗粒物沉积路径的相互影响规律；5.本专利技术可通过流量计和背压阀控制EGR废气的气体流量，可通过冷却液流量阀控制冷却液的流量；6.本专利技术可变长度EGR冷却器采用可拆卸式换热芯管，可以无损更换换热芯管的长度，研究换热芯管长度对颗粒物的沉积路径、换热效率、压降的影响规律。附图说明图1为本专利技术颗粒物沉积路径实验台的结构示意图。图2为本专利技术颗粒物沉积路径实验台中可变长度EGR冷却器的结构示意图。图3为本专利技术颗粒物沉积路径实验台控制系统连接示意图。图中：1-发动机排气总管；2-EGR进气管；3-进气端气体取样管；4-进气端气体分析仪；5-可变长度EGR冷却器；6-出气端气体分析仪；7-出气端气体取样管；8-EGR出气管；9-流量计；10-EGR背压阀；11-EGR出气管快接头；12-出气温度传感器；13-出气压力传感器；14-出气端颗粒物取样管；15-出气端颗粒物分析仪；16-进水温度传感器；17-冷却液流量阀；18-冷却液进水管；19-冷却液恒温设备；20-冷却液出水管；21-冷却液泵；22-出水温度传感器；23-进气端颗粒物分析仪；24-进气端颗粒物取样管；25-进气温度传感器；26-进气压力传感器；27-EGR进气管快接头；51-冷却器进气管；52-冷却器出气管；53-冷却器盖；54-热芯连接头；55-换热芯管；56-冷却液循环管。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步说明。如图1所示，一种颗粒物沉积路径实验台，包括ECU、可变长度EGR冷却器5和用于连接到发动机排气总管1的EGR进气管2；EGR进气管2通过冷却器进气管51连接到可变长度EGR冷却器5的进气口，可变长度EGR冷却器5的出气口通过冷却器出气管52连接到EGR出气管8，EGR出气管8上设置有流量计9和EGR背压阀10；冷却器进气管51上设置有进气端气体分析仪4、进气端颗粒物分析仪23、进气温度传感器25和进气压力传感器26；冷却器出气管52上设置有出气端气体分析仪、出气端颗粒物分析仪15、出气温度传感器12和出气压力传感器13。如图2所示，可变长度EGR冷却器5包括冷却液循环管56和设置在其本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种颗粒物沉积路径实验台，其特征在于，包括ECU、可变长度EGR冷却器(5)和用于连接到发动机排气总管(1)的EGR进气管(2)；EGR进气管(2)通过冷却器进气管(51)连接到可变长度EGR冷却器(5)的进气口，可变长度EGR冷却器(5)的出气口通过冷却器出气管(52)连接到EGR出气管(8)，EGR出气管(8)上设置有流量计(9)和EGR背压阀(10)；冷却器进气管(51)上设置有进气端颗粒物分析仪(23)、进气温度传感器(25)和进气压力传感器(26)；冷却器出气管(52)上设置有出气端颗粒物分析仪(15)、出气温度传感器(12)和出气压力传感器(13)；所述可变长度EGR冷却器(5)包括冷却液循环管(56)和设置在其内部的换热芯管(55)，冷却液循环管(56)侧壁上设置有分别连接到冷却液恒温设备(19)的冷却液进水管(18)和冷却液出水管(20)，冷却液进水管(18)上设置有进水温度传感器(16)；换热芯管(55)两端分别与冷却器进气管(51)和冷却器出气管(52)连通；流量计(9)、EGR背压阀(10)、进气端颗粒物分析仪(23)、出气端颗粒物分析仪(15)、进气温度传感器(25)、出气温度传感器(12)、进水温度传感器(16)、进气压力传感器(26)、出气压力传感器(13)和冷却液恒温设备(19)都连接到ECU。...

【技术特征摘要】
1.一种颗粒物沉积路径实验台，其特征在于，包括ECU、可变长度EGR冷却器(5)和用于连接到发动机排气总管(1)的EGR进气管(2)；EGR进气管(2)通过冷却器进气管(51)连接到可变长度EGR冷却器(5)的进气口，可变长度EGR冷却器(5)的出气口通过冷却器出气管(52)连接到EGR出气管(8)，EGR出气管(8)上设置有流量计(9)和EGR背压阀(10)；冷却器进气管(51)上设置有进气端颗粒物分析仪(23)、进气温度传感器(25)和进气压力传感器(26)；冷却器出气管(52)上设置有出气端颗粒物分析仪(15)、出气温度传感器(12)和出气压力传感器(13)；所述可变长度EGR冷却器(5)包括冷却液循环管(56)和设置在其内部的换热芯管(55)，冷却液循环管(56)侧壁上设置有分别连接到冷却液恒温设备(19)的冷却液进水管(18)和冷却液出水管(20)，冷却液进水管(18)上设置有进水温度传感器(16)；换热芯管(55)两端分别与冷却器进气管(51)和冷却器出气管(52)连通；流量计(9)、EGR背压阀(10)、进气端颗粒物分析仪(23)、出气端颗粒物分析仪(15)、进气温度传感器(25)、出气温度传感器(12)、进水温度传感器(16)、进气压力传感器(26)、出气压力传感器(13)和冷却液恒温设备(19)都连接到ECU。2.根据权利要求1所述的颗粒物沉积路径实验台，其特征在于，所述冷却器进气管(51)上设置有进气端气体分析仪(4)，冷却器出气管(52)上设置有出气端气体分析仪(6)；进气端气体分析仪(4)和出气端气体分析仪(6)都连接到ECU。3.根据权利要求1所述的颗粒物沉积路径实验台，其特征在于，所述冷却液循环管(56)两端各密封设置有换热芯连接头(54)，所述换热芯管(55)贯穿并固定在两换热芯连接头(54)间；两换热芯连接头(54)分别通过冷却器盖(53)连接到冷却器进气管(51)和冷却器出气管(52)。4.根据权利要求1所述的颗粒物沉积路径实验台，其特征在于，所述EGR进气管(2)通过EGR进气管快接头(27...

【专利技术属性】
技术研发人员：田维，张洵，刘智，李鑫，
申请(专利权)人：西华大学，
类型：发明
国别省市：四川;51