CN102840995B

CN102840995B - Egr冷却器性能测试分析系统

Info

Publication number: CN102840995B
Application number: CN201210331851.5A
Authority: CN
Inventors: 张伟涛; 张学东; 宋平
Original assignee: LINHAI WEIDA AUTO PARTS CO Ltd
Current assignee: Taizhou Shida Auto Parts Co ltd
Priority date: 2012-09-10
Filing date: 2012-09-10
Publication date: 2015-03-25
Anticipated expiration: 2032-09-10
Also published as: CN102840995A

Abstract

本发明提供了一种EGR冷却器性能测试分析系统，包括燃烧系统、高温储气罐、电加热器、冷却水恒温系统、EGR冷却器、数据采集系统、传感器等装置，本发明结构简单，控制精确，可靠性好，安全性高，将各传感器测量得到的数据经采集卡输送到计算机中进行分析，并对数据进行评价。做到了采集迅速，记录方便，分析准确。

Description

EGR冷却器性能测试分析系统

技术领域

本发明属于EGR冷却器领域，具体是一种EGR冷却器性能测试分析系统。

背景技术

发动机的有害排放物是大气污染的一个重要来源，随着汽车在中国的普及，也随着环境保护问题的重要性日益增加，如何有效降低发动机有害排放已经成为中国乃至世界发动机行业发展的一个重要方向。EGR是废气再循环系统的简称，其主要用途是为了有效降低柴油发动机中有害气体之一的氮氧化合物的排放。当前，发动机尾气排放标准越来越严，为了达到欧ⅴ标准，几乎所有的柴油发动机都将需要使用EGR系统。可见，EGR冷却器作为EGR系统中不可或缺的组成部分，其性能优劣对EGR的性能，甚至对整个发动机的排放指标有着重要影响。然而，目前尚无一种成熟的专利设计能够对EGR冷却器的性能优劣进行良好的测量与评价。本发明就是为了弥补这样一个空白，有利于促进EGR冷却器在我国的推广。随着中国家用车的普及，发动机的多样化将是趋势，相应的EGR冷却器也要随着发动机的不同而有所配套。本发明的出现，将为针对性的设计各种新型EGR冷却器提供实验保障。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种EGR冷却器性能测试分析系统。

一种EGR冷却器性能测试分析系统，其特征在于其包括燃烧系统、高温储气罐、电磁旁通阀、手动截止阀A、电加热器、电磁调压阀、流量计、差压变送器A、压力变送器、差压变送器B、温度传感器A、温度传感器B、温度传感器C、温度传感器D、温度传感器E、冷却水恒温系统、压力传感器A、压力传感器B、手动截止阀B、燃油箱、EGR冷却器、数据采集系统、电磁阀、流量计，所述燃烧系统分别与燃油箱和高温储气罐连接，所述高温储气罐上设置有电磁旁通阀，所述高温储气罐与电加热器连接，所述高温储气罐与电加热器之间设置有手动截止阀A、电磁调压阀和流量计，所述手动截止阀处设置有温度传感器E，所述流量计处设置有差压变送器A，所述手动截止阀与流量计分别与数据采集系统连接，所述电加热器与EGR冷却器连接，所述EGR冷却器与冷却水恒温系统连接，所述EGR冷却器上设置有手动截止阀B，所述EGR冷却器与冷却水恒温系统之间分别设置有温度传感器C、电磁阀、压力传感器A、温度传感器D、压力传感器B、流量计，所述C、电磁阀、压力传感器A、温度传感器D、压力传感器B、流量计分别与数据采集系统连接，所述EGR冷却器的两端分别设置有温度传感器A、温度传感器B，温度传感器A和温度传感器B分别与数据采集系统连接，所述EGR冷却器的两端分别通过压力变送器和差压变送器B与数据采集系统进行连接。

所述的EGR冷却器性能测试分析系统，其特征在于所述燃烧系统包括柴油粗滤器、小球阀、油泵、溢流阀、电动节流阀、柴油精滤器、油压表、电磁阀、燃烧器，所述柴油粗滤器设置在燃油箱中，

所述燃油箱分别通过溢流阀与电动节流阀和油泵连接，所述柴油粗滤器通过小球阀与油泵连接，所述油泵与电动节流阀之间连接柴油精滤器，所述柴油精滤器连接油压表，所述油压表与电磁阀连接，电磁阀分别连接燃烧器和燃油箱。

所述的EGR冷却器性能测试分析系统，其特征在于所述电加热器与EGR冷却器之间通过管道连接，所述管道的外表面设置有隔热棉，所述管道的长度小于500mm。

所述的EGR冷却器性能测试分析系统，其特征在于所述EGR冷却器通过不锈钢弯曲真空管分别与压力传感器A和压力传感器B连接。

所述的EGR冷却器性能测试分析系统，其特征在于所述的高温储气罐耐温350℃，压力1MPa，容积0.6m³。

所述的EGR冷却器性能测试分析系统，其特征在于所述的手动截止阀A、手动截止阀B、电磁旁通阀、电磁调压阀采用高温型。

所述的EGR冷却器性能测试分析系统，其特征在于所述电加热器将某一范围流量的样气最高加热到800℃，并使得出口气体长时间稳定在某一设定温度。

所述的EGR冷却器性能测试分析系统，其特征在于所述冷却水恒温系统持续稳定提供一定流量、压力的冷却水供给EGR冷却器。

所述的EGR冷却器性能测试分析系统，其特征在于所述差压变送器A、压力变送器、差压变送器B、温度传感器A、温度传感器B、温度传感器C、温度传感器D、温度传感器E、压力传感器A、压力传感器B将EGR冷却器的气路进出口流量、压差、温差和水路进出口流量、压差、温差同时测量出来，经过数据线传送到数据采集系统。

所述的EGR冷却器性能测试分析系统，其特征在于所述的数据采集系统将采集到的信号输送到个人电脑，对数据进行分析。

本发明是为了测量分析发动机EGR冷却器的性能而设计的。发动机EGR冷却器中经过的气体为发动机尾气，其温度可高达700℃以上。为了在实验室模仿发动机尾气，本发明采用高压燃烧器，在高压燃烧器内将空压机中引导进来的高压空气与油路系统中引导过来的柴油进行混合，并点火燃烧。所得样本气体的成分，甚至部分油烟颗粒等指标都将最大限度的接近发动机排放尾气。

经过高压燃烧器的燃气有剧烈的压力波动，若直接经过EGR冷却器，将对测量结果造成不利之影响。同时，一般的储气罐将无法承受高压燃烧器产生的高温样气。本发明在高压燃烧器后端安装一个高温储气罐，用以稳定样气压力，并使得气体充分混合。

高压燃烧器产生的样气，其温度变化幅度太大，无法直接满足EGR冷却器样本气体的要求。在高温储气罐的后面，采用电加热器，将气体温度严格控制在所需温度，误差不超过5℃。

经过电加热器后，气体的温度上升到一个与发动机尾气温度接近的很高的温度。在连接电加热器出口与EGR冷却器进口的管道外表面必须用足够厚的隔热棉进行包装，确保样气的温度降在合理的范围。同时，尽量缩短连接电加热器出口与EGR冷却器进口的管道长度，控制在500mm以内，这一段长度的大小非常关键，过长将导致电加热器出口输出的气体温度达不到EGR冷却器所需的进口温度。

用冷却水恒温系统获取EGR冷却器水路所需要的冷却水。该冷却水恒温系统能够根据EGR冷却气的不同提供某对应流量、压力、温度的冷却水或者冷却液。

采用高精度传感器对EGR冷却器水路进出口的流量、压力、温度和气路进出口的流量、压差、温度进行精确测量。EGR冷却器气路进口之气体温度很高，一般的差压传感器无法承受这样高的温度，本发明采用添加毛细管的方式对EGR冷却器进出口压差进行测量。EGR冷却器气路进口之气体温度很高，一般的压力传感器无法承受这样高的温度，本发明采用不锈钢弯曲空心管添加在样气与压力传感器之间，很好的解决了此问题。

本发明采用手动截止阀粗调、电磁调压阀精调的方式，对进入EGR冷却器的样气流量和压力进行调节。结构简单，控制精确，可靠性好，安全性高。

本发明采用电磁阀对进入EGR冷却器的冷却水进行瞬间的开启和关闭，达到冷热冲击测试的目的。冷却水恒温系统本身具备电动调节阀，可对进入EGR冷却器的冷却水的流量进行精确的调节，使得冷却水的流量与发动机实际工况下流量非常近似。

本发明的另一大突出点是，将各传感器测量得到的数据经采集卡输送到计算机中进行分析，并对数据进行评价。做到了采集迅速，记录方便，分析准确。

EGR冷却器出口排出的废气在量比较大时，将产生很大的压力波动，造成比较大的噪声污染，同时，产生的尾气也容易对周边环境造成影响。将尾气出口引导入专门设计的窨井，并在出口处添加尾气消音器，减小尾气对环境造成的污染。

附图说明

图1是本发明的EGR冷却器性能测试分析系统的结构示意图；

图2是本发明的EGR冷却器性能测试分析系统的燃烧系统的结构示意图；

图3是本发明的EGR冷却器性能测试分析系统的电加热器的主视图；

图4是本发明的EGR冷却器性能测试分析系统的电加热器的侧视图；

图中，1—燃烧系统；2—高温储气罐；3—电磁旁通阀；4—手动截止阀A；5—电加热器；6—电磁调压阀；7—流量计A；8—差压变送器A；9—压力变送器；10—差压变送器B；11—温度传感器A；12—温度传感器B；13—温度传感器C；14—温度传感器D；15—冷却水恒温系统；16—压力传感器A；17—压力传感器B；18—手动截止阀B；19—燃油箱；20—EGR冷却器；21—数据采集系统；22—电磁阀；23—温度传感器E；24—流量计B；25—个人电脑；26—柴油粗滤器；27—小球阀；28—油泵；29—溢流阀；30—电动节流阀；31—柴油精滤器；32—油压表；33—电磁阀；34—燃烧器；35—加热元件；36—导流板；37—隔热棉；38—测温点；39—防护盒；40—接线孔；41—进气口；42—出气口；43—测温点。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明。

EGR冷却器20实验气体参数要求：流量1—10kg/min，控制精度1%，在EGR冷却器20入口绝对压力在其最高值时能够满足所需最大流量。EGR冷却器20样气入口温度小于等于780℃，进出口温度传感器量程及精度为0—1000±1℃。样气入口温度控制精度±5℃。为了保证EGR冷却器在出气口背压较高时的流量，样气入口表压约3bar，可调节。样气入口压力传感器量程及精度0—3bar±0.1%。气路进出口压差传感器量程及精度0—20KPa±0.1%。EGR冷却器20冷却液流量范围及精度0—150L/min±0.1%。水泵流量能够满足在EGR 冷却器20进出口压差较大时流量要求。冷却液入口温度小于等于95℃。冷却液进出口的温度传感器量程及精度0～200±1℃，入口温度控制精度±5℃。入口表压最大可以达到1MPa，可调。冷却液进出口压力传感器量程及精度为0～1MPa±0.1％。

参照图1，本发明主要部件有：燃烧系统1、高温储气罐2、电加热器5、冷却水恒温系统15、数据采集系统21，以及用以支撑EGR冷却器20及各个传感器的一个实验支撑平台。将以上各主体部件按照图1的位置设置。

气路的连接方式参照图1，燃烧系统1与高温储气罐2之间用一段内径75mm长1m的不锈钢管连接，不锈钢管两段用标准四孔法兰连接。高温储气罐2与手动截止阀A、手动截止阀A与电磁调压阀6、电磁调压阀6与流量计A、流量计A与差压变送器A、差压变送器A与电加热器5之间用DN40标准法兰连接。在一段200mm长的不锈钢管两段焊接DN40法兰，管道正上方开孔用以安装温度传感器A、压力变送器9和差压变送器B，此部件取名为部件A。在一段200mm长的不锈钢管两段焊接DN40法兰，管道正上方开孔用以安装温度传感器B、差压变送器B，此部件取名为部件B。在电加热器5与部件A、部件A与EGR冷却器20样气进口、EGR冷却器20样气出口与部件B、部件B与手动截止阀B、手动截止阀B与排气尾管之间用 DN40法兰连接。要确保各个法兰连接处的密封。

水路的连接方式参照图1，冷却水恒温系统15与EGR冷却器20水路进口和出口之间用软管连接。为了安装相应的传感器，制作部件C，用一段200mm长度DN40管道两段焊接宝塔接头，在这段管道上方开孔安装温度传感器C和压力传感器A。制作部件D，用一段200mm长度DN40管道两段焊接宝塔接头，在这段管道上方开孔安装温度传感器D和压力传感器B。将冷却水恒温系统15出口与部件C、部件C与电磁阀、电磁阀与EGR冷却器20冷却水进口、EGR冷却器20冷却水出口与部件D、部件D与流量计B、流量计B与冷却水恒温系统15进口用合适的软管连接起来。要确保各个软管连接处密封，并且在一定的压力状态下不会爆裂。

信号采集分析系统连接方式：部件A、B、C、D上包含了用以测量的所有传感器接口，将以上传感器连接到数据采集分析系统21，并将数据采集分析系统21连接到个人电脑25。

本发明的工作过程如下：

1、压差与换热效率测量：将需要用以测试的EGR冷却器20与两端管道连接妥当。燃烧系统1产生高温高压气体，经过高温储气罐2进行稳定压力和气体充分混合，再经过手动截止阀A和电磁调压阀6，经电加热器5把气体温度加热到误差为±5℃的EGR进口气体，气体经EGR冷却器20，手动调节阀B，之后经尾气管排向窨井，然后开启动态测量，实时监测各传感器参数，将冷却水恒温系统15出来的冷却水调节到合适的流量、压力和温度，然后调节电磁旁通阀3得到合理的储气罐压力，然后调节电加热器5得到合适的EGR进气口样气温度，然后调节手动截止阀A、电磁调压阀6和手动截止阀B，得到合适的EGR冷却器20样气流量和进口压力。在个人电脑上动态显示各传感器数值，检查是否都处于合理范围，有无报警，当各参数稳定后，按下测量键将各个传感器的测量结果作为一组数据记录下来。根据该型EGR冷却器20需要供给的发动机的排放标准，改变样气的流量和冷却水流量，测量其他多组需要的数据，记录下来。待所需测量数据齐全后，利用个人计算机编好的应用程序对所测数据进行分析，得出该型EGR冷却器的压差和换热效率。

2、冷热冲击试验：根据发动机要求不同，根据步骤1调节各阀门、燃烧系统1、电加热器5和冷却水恒温系统15得到EGR冷却器20进口样气和冷却液进口的参数，确保步骤1要求的各参数稳定，以EGR冷却器20冷热冲击的福特标准为操作流程，关闭电磁阀22切断冷却水，开启电磁阀22供给冷却水。切断时间和关开次数以各公司标准为准。一般开启关闭20次，每次待参数基本稳定即可。冷热冲击次数满足操作标准之后，将EGR冷却器20取下，交由爆破试验。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种EGR冷却器性能测试分析系统，其特征在于其包括燃烧系统（1）、高温储气罐（2）、电磁旁通阀（3）、手动截止阀A（4）、电加热器（5）、电磁调压阀（6）、流量计A（7）、差压变送器A（8）、压力变送器（9）、差压变送器B（10）、温度传感器A（11）、温度传感器B（12）、温度传感器C（13）、温度传感器D（14）、温度传感器E（23）、冷却水恒温系统（15）、压力传感器A（16）、压力传感器B（17）、手动截止阀B（18）、燃油箱（19）、EGR冷却器（20）、数据采集系统（21）、电磁阀（22）、流量计B（24），所述燃烧系统（1）分别与燃油箱（19）和高温储气罐（2）连接，所述高温储气罐（2）上设置有电磁旁通阀（3），所述高温储气罐（2）与电加热器（5）连接，所述高温储气罐（2）与电加热器（5）之间设置有手动截止阀A（4）、电磁调压阀（6）和流量计A（7），所述手动截止阀（4）处设置有温度传感器E（23），所述流量计（7）处设置有差压变送器A（8），所述手动截止阀（4）与流量计（7）分别与数据采集系统（21）连接，所述电加热器（5）与EGR冷却器（20）连接，所述EGR冷却器（20）与冷却水恒温系统（15）连接，所述EGR冷却器（20）上设置有手动截止阀B（18），所述EGR冷却器（20）与冷却水恒温系统（15）之间分别设置有温度传感器C（13）、电磁阀（22）、压力传感器A（16）、温度传感器D（14）、压力传感器B（17）、流量计B（24），所述C（13）、电磁阀（22）、压力传感器A（16）、温度传感器D（14）、压力传感器B（17）、流量计B（24）分别与数据采集系统（21）连接，所述EGR冷却器（20）的两端分别设置有温度传感器A（11）、温度传感器B（12），温度传感器A（11）和温度传感器B（12）分别与数据采集系统（21）连接，所述EGR冷却器（20）的两端分别通过压力变送器（9）和差压变送器B（10）与数据采集系统（21）进行连接，所述燃烧系统（1）包括柴油粗滤器（26）、小球阀（27）、油泵（28）、溢流阀（29）、电动节流阀（30）、柴油精滤器（31）、油压表（32）、电磁阀（33）、燃烧器（34），所述柴油粗滤器（26）设置在燃油箱（19）中，所述燃油箱（19）分别通过溢流阀（29）与电动节流阀（30）和油泵（28）连接，所述柴油粗滤器（26）通过小球阀（27）与油泵（28）连接，所述油泵（28）与电动节流阀（30）之间连接柴油精滤器（31），所述柴油精滤器（31）连接油压表（32），所述油压表（32）与电磁阀（33）连接，电磁阀（33）分别连接燃烧器（34）和燃油箱（19）。

2.如权利要求1所述的EGR冷却器性能测试分析系统，其特征在于所述电加热器（5）与EGR冷却器（20）之间通过管道连接，所述管道的外表面设置有隔热棉（37），所述管道的长度小于500mm。

3.如权利要求1所述的EGR冷却器性能测试分析系统，其特征在于所述EGR冷却器（20）通过不锈钢弯曲真空管分别与压力传感器A（16）和压力传感器B（17）连接。

4.如权利要求1所述的EGR冷却器性能测试分析系统，其特征在于所述的高温储气罐（2）耐温350℃，压力1MPa，容积0.6m³。

5.如权利要求1所述的EGR冷却器性能测试分析系统，其特征在于所述的手动截止阀A（4）、手动截止阀B（18）、电磁旁通阀（3）、电磁调压阀（6）采用高温型。

6.如权利要求1所述的EGR冷却器性能测试分析系统，其特征在于所述电加热器（5）将某一范围流量的样气最高加热到800℃，并使得出口气体长时间稳定在某一设定温度。

7.如权利要求1所述的EGR冷却器性能测试分析系统，其特征在于所述

冷却水恒温系统（15）持续稳定提供一定流量、压力的冷却水供给EGR冷却器（20）。

8.如权利要求1所述的EGR冷却器性能测试分析系统，其特征在于所述差压变送器A（8）、压力变送器（9）、差压变送器B（10）、温度传感器A（11）、温度传感器B（12）、温度传感器C（13）、温度传感器D（14）、温度传感器E（23）、压力传感器A（16）、压力传感器B（17）将EGR冷却器（20）的气路进出口流量、压差、温差和水路进出口流量、压差、温差同时测量出来，经过数据线传送到数据采集系统（21）。

9.如权利要求1所述的EGR冷却器性能测试分析系统，其特征在于所述的数据采集系统（21）将采集到的信号输送到个人电脑（25），对数据进行分析。