CN109238930A - 一种研究重力场对颗粒沉积影响的试验系统及试验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种研究重力场对颗粒沉积影响的试验系统及试验方法，包括EGR冷却器、冷却液恒温系统和颗粒分析仪；EGR进气管和EGR出气管之间连接取样管，取样管上通过颗粒分析仪三通阀连接颗粒分析仪；EGR进气管上，靠近进气口处设置有进气温度传感器和进气压力传感器；EGR出气管上靠近出气口处设置有出气温度传感器和出气压力传感器；EGR冷却器设置有多组结构相同的用于收集沉积颗粒物的取样片，每组取样片包括沿换热管周向设置的偶数个取样，取样片两两相对设置；冷却液流动方向垂直于气流方向，同时垂直于每组取样片中相对设置的两个取样片；本发明用于分析颗粒物在EGR冷却器前端和后端的粒径分布，还可用于重力场对颗粒在冷却器内沉积行为影响的研究。
Description
技术领域
本发明涉及内燃机废气再循环冷却器沉积领域，具体涉及一种研究重力场对颗粒沉积影响的试验系统及试验方法。
背景技术
随着能源与环境问题的日益严峻，节能减排成为当今世界的主题；对于内燃机行业来说迫切需要研究各种先进技术来解决燃油问题和排放问题；为此，研究人员提出了废气再循环技术；随着排放标准和人们对油耗要求的日益严格，传统的EGR技术已经不能满足人们的需求；EGR中冷技术成为新的突破点，它能有效降低柴油机的NOx和PM排放，同时对汽油机的油耗也有益；然而，采用EGR中冷技术不可避免的问题是冷却器的积碳问题；冷却器积碳后会使冷却器的换热效率降低、压降增加，对中冷器的使用非常不利；造成EGR中冷器积碳的因素有很多，如热泳现象，颗粒物的自由扩散、静电场对颗粒物的作用；HC、H2O(g)的凝结、重力场的作用等；为明确EGR冷却器积碳的机理，研究重力场对颗粒物在EGR冷却器内的沉积行为的影响十分必要；对于缓解EGR冷却器积碳问题和开发EGR冷却器再生技术也很有价值；但是现在还没有专门用于此项研究的试验系统和方法。
发明内容
本发明提供一种能够研究重力场对颗粒在废气再循环冷却器内沉积行为的影响的试验系统和试验方法。
本发明采用的技术方案是：一种研究重力场对颗粒沉积影响的试验系统，包括EGR冷却器、冷却液恒温系统和颗粒分析仪；EGR冷却器的进气口通过EGR进气管连接发动机排气总管，EGR进气管上设置有EGR阀；EGR冷却器出气口连接EGR出气管；冷却液恒温系统通过冷却液进水管连接EGR冷却器的冷却液进水口，通过冷却液出水管连接EGR冷却器的冷却液出水口；EGR进气管和EGR出气管之间连接取样管，取样管上通过颗粒分析仪三通阀连接颗粒分析仪；发动机排气总管和EGR进气管通过三通均废气管，废气管上设置有放气阀。
EGR进气管上，靠近进气口处设置有进气温度传感器和进气压力传感器；EGR出气管上靠近出气口处设置有出气温度传感器和出气压力传感器；冷却液进水管上设置有冷却水泵和进水温度传感器，冷却液出水管上设置有出水温度传感器；EGR出气管上，取样管之后依次设置有流量计和背压阀；
EGR冷却器设置有多组结构相同的用于收集沉积颗粒物的取样片，每组取样片包括沿换热管周向设置的偶数个取样，取样片两两相对设置；冷却液流动方向垂直于气流方向，同时垂直于每组取样片中相对设置的两个取样片；换热管一端连接EGR进气管，另一端连接EGR出气管。
进一步的，所述换热管为立方体结构，每组取样片包括四个取样片，四个取样片分别设置在换热管的四个面上；取样片通过取样片压板固定设置在换热管上，取样片和取样片压板之间设置有取样片垫片。
进一步的，所述换热管外套设冷却水套；冷却水套靠近进气口一端设置有进气端盖，靠近出气口一端设置有出气端盖；进气端盖和进气口之间设置有进气端压板，进气端压板和进气端盖之间设置有进气端密封垫片，进气端压板和进气口之间设置有进气端安装垫片；进气端盖和冷却水套之间设置有进气端盖垫片；进气口和换热管之间设置有换热管进气垫片；冷却水套和出气端盖之间设置有出气端盖垫片；出气端盖和换热管之间设置有换热管出气端垫片，出气端盖和出气口之间设置有冷却器出气端安装垫片。
进一步的，所述取样管通过第一安装座与EGR进气管连接，通过第二安装座与EGR出气管连接；进气温度传感器通过进气温度传感器安装座设置在EGR进气管上；进气压力传感器通过进气压力传感器安装座设置在EGR进气管上；出气温度传感器通过出气温度传感器安装座设置在EGR出气管上；出气压力传感器通过出气压力传感器安装座设置在EGR出气管上。
进一步的，所述颗粒分析仪、进气温度传感器、进气压力传感器、出气温度传感器、出气压力传感器、流量计、进水温度传感器、水温度传感器均连接控制装置，控制装置接收其所测信号；控制装置还连接冷却液恒温系统、背压阀和冷却水泵，控制装置根据测量得到的信号，向冷却液恒温系统、背压阀和冷却水泵发送指令；控制装置还连接显示器
一种研究重力场对颗粒物沉积影响的试验方法，包括以下步骤：
步骤1：换热管水平放置，打开冷却水泵、冷却液恒温系统和颗粒分析仪；打开EGR阀、背压阀和流量计，起动发动机；
步骤2：通过EGR阀将进气口流量调节至设定值，通过背压阀将压力调节至设定值，通过冷却液恒温系统调整进气口处温度处于设定值；
步骤3：调整颗粒分析仪三通阀，通过颗粒分析仪采集当前EGR冷却器前端颗粒物粒径浓度，储存数据；
调整颗粒分析仪三通阀，通过颗粒分析仪采集当前EGR冷却器后端颗粒物粒径浓度，储存数据；
步骤4：每隔一定时间重复步骤2-步骤3，直到得到所需数据；关闭发动机、EGR阀、背压阀、流量计；关闭冷却水泵、冷却液恒温系统和颗粒分析仪；
步骤5：取下取样片，记录每组取样片中垂直于冷却液流动方向相对设置的两个取样片的重量差Δm；若Δm的绝对值在设定阈值范围内则认为重力对颗粒物沉积质量无影响，否则则认为重力对颗粒物沉积质量有影响。
一种研究重力场对颗粒物沉积影响的试验方法，包括以下步骤：
步骤1：换热管竖直放置，将进气口置于上端；打开冷却水泵、冷却液恒温系统和颗粒分析仪；打开EGR阀、背压阀和流量计，起动发动机；
步骤2：通过EGR阀将进气口流量调节至设定值，通过背压阀将压力调节至设定值，通过冷却液恒温系统调整进气口处温度处于设定值；
步骤3：调整颗粒分析仪三通阀，通过颗粒分析仪采集当前EGR冷却器前端颗粒物粒径浓度，储存数据；
调整颗粒分析仪三通阀，通过颗粒分析仪采集当前EGR冷却器后端颗粒物粒径浓度，储存数据；
步骤4：每隔一定时间重复步骤2-步骤3，直到得到所需数据；关闭发动机、EGR阀、背压阀、流量计；关闭冷却水泵、冷却液恒温系统和颗粒分析仪；
步骤5：取下取样片，记录每片取样片的重量；
步骤6：换热管竖直放置，将进气口置于下端；打开冷却水泵、冷却液恒温系统和颗粒分析仪；打开EGR阀、背压阀、放气阀和流量计，起动发动机；
步骤7：重复步骤2-步骤5，记录此状态下每片取样片的重量；
步骤8：计算步骤5和步骤7记录的相同位置取样片的重量差Δm；若Δm的绝对值在设定阈值范围内则认为重力对颗粒物沉积质量无影响，否则则认为重力对颗粒物沉积质量有影响。
进一步的，还包括以下步骤：获取每组取样片中垂直于冷却液流动方向相对设置的两个取样片的扫描电镜图，根据扫描电镜图得到颗粒物沉积的微观结构。
进一步的，还包括以下步骤：获取步骤5和步骤7中相同位置取样片的扫描电镜图，根据扫描电镜图得到颗粒物沉积的微观结构。
本发明的有益效果是：
(1)本发明能够用于分析颗粒物在EGR冷却器前端和后端的粒径分布情况，并且通过改变EGR冷却器的放置情况研究重力场对颗粒在废气再循环冷却器内沉积行为的影响；
(2)本发明EGR冷却器中密封性好，可有效防止冷却液的泄露；
(3)本发明可研究重力对颗粒物沿气流方向分布规律，并且通过SEM图可得到换热管周向不同位置的沉积层的微观结构。
附图说明
图1为本发明试验系统结构示意图。
图2为本发明中EGR冷却器的结构示意图。
图3为本发明控制装置连接关系示意图。
图4为本发明中EGR冷却器横向设置时气流方向与重力方向的关系。
图5为本发明中EGR冷却器竖向设置时气流方向与重力方向的关系。
图中：1-发动机排气总管，2-EGR阀，3-EGR进气管，4-取样管，401-第一安装座，402-第二安装座，5-EGR冷却器，501-进气口，502-进气端压板，503-进气端盖。504-进气端盖垫片，505-冷却水套，506-冷却液进水口，507-出气端盖，508-出气口，509-冷却器出气端安装垫片，510-换热管出气端垫片，511-出气端盖垫片，512-换热管，513-冷却液出水口，514-取样片压板，515-取样片垫片，516-取样片，517-进气端密封垫片，518-换热管进气垫片，519-进气端安装垫片，6-颗粒分析仪，7-颗粒分析仪三通阀，8-EGR出气管，9-流量计，10-背压阀，11-出气压力传感器，111-出气压力传感器安装座，12-出气温度传感器，121-出气温度传感器安装座，13-出水温度传感器，14-冷却液出水管，15-冷却液恒温系统，16-冷却水泵，17-冷却液进水管，18-进水温度传感器，19-进气温度传感器，191-进气温度传感器安装座，20-进气压力传感器，201-进气压力传感器安装座，21-废气管，22-放气阀。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。
如图1-2所示，一种研究重力场对颗粒沉积影响的试验系统，包括EGR冷却器5、冷却液恒温系统15和颗粒分析仪6；EGR冷却器5的进气口501通过EGR进气管3连接发动机排气总管1，EGR进气管3上设置有EGR阀2；EGR冷却器5出气口508连接EGR出气管8；冷却液恒温系统15通过冷却液进水管17连接EGR冷却器5的冷却液进水口506，通过冷却液出水管14连接EGR冷却器5的冷却液出水口513；EGR进气管3和EGR出气管8之间连接取样管4，取样管4上通过颗粒分析仪三通阀7连接颗粒分析仪7；颗粒分析仪7与颗粒分析仪三通阀7恒定出口相连；发动机排气总管1和EGR进气管3通过三通均废气管21，废气管21上设置有放气阀22。
EGR进气管3上，靠近进气口501处设置有进气温度传感器19和进气压力传感器20；EGR出气管8上靠近出气口508处设置有出气温度传感器12和出气压力传感器11；冷却液进水管17上设置有冷却水泵16和进水温度传感器18，冷却液出水管14上设置有出水温度传感器13；EGR出气管8上，取样管4之后依次设置有流量计9和背压阀10。
EGR冷却器5设置有多组结构相同的用于收集沉积颗粒物的取样片516，每组取样片包括沿换热管512周向设置的偶数个取样片516，取样片516两两相对设置；冷却液流动方向垂直于气流方向，同时垂直于每组取样片中相对设置的两个取样片516；换热管512一端连接EGR进气管3，另一端连接EGR出气管8。
颗粒分析仪6、进气温度传感器19、进气压力传感器20、出气温度传感器12、出气压力传感器11、流量计9进水温度传感器18、水温度传感器13均连接控制装置，控制装置接收其所测信号；控制装置还连接冷却液恒温系统15、背压阀10和冷却水泵16，控制装置根据测量得到的信号，向冷却液恒温系统15、背压阀10和冷却水泵16发送指令；控制装置还连接显示器。
换热管512为立方体结构，每组取样片516包括四个取样片516，四个取样片516分别设置在换热管512的四个面上；取样片516通过取样片压板514固定设置在换热管512上，取样片516和取样片压板514之间设置有取样片垫片515；本发明中冷却水套505也可以设置为立方体结构，相对面上分别设置有冷却液进水口506和冷却水出水口513。
换热管512外套设冷却水套505；冷却水套505靠近进气口501一端设置有进气端盖503，靠近出气口508一端设置有出气端盖507；进气端盖503和进气口501之间设置有进气端压板502，进气端压板502和进气端盖503之间设置有进气端密封垫片517，进气端压板502和进气口501之间设置有进气端安装垫片519；进气端密封垫片517通过固定进气端压板502可防止冷却水套505中冷却液从方形换热管512进气端四周泄露；
进气端盖503和冷却水套505之间设置有进气端盖垫片504；进气端盖503、进气端盖垫片和冷却水套505三者依次贴合固定；进气口501和换热管512之间设置有换热管进气垫片518；冷却水套505和出气端盖507之间设置有出气端盖垫片511；出气端盖507和换热管512之间设置有换热管出气端垫片510，出气端盖507和出气口508之间设置有冷却器出气端安装垫片509。
进气口501、冷却器进气端安装垫片509、进气端压板502、进气端盖503四者固定相连，同时可实现换热管进气端密封；冷却水套505、出气端盖垫片511和出气端盖507三者依次贴合并固定；出气端盖507、冷却器出气端安装垫片509和出气口508三者依次贴合并固定。
取样管5通过第一安装座401与EGR进气管3连接，通过第二安装座402与EGR出气管8连接；进气温度传感器19通过进气温度传感器安装座191设置在EGR进气管3上；进气压力传感器20通过进气压力传感器安装座201设置在EGR进气管3上；出气温度传感器12通过出气温度传感器安装座121设置在EGR出气管8上；出气压力传感器11通过出气压力传感器安装座111设置在EGR出气管8上。
一种研究重力场对颗粒物沉积影响的试验方法，其重力方向和气流方向关系如图4所示，包括以下步骤：
步骤1：换热管512水平放置，打开冷却水泵16、冷却液恒温系统15和颗粒分析仪6；打开EGR阀2、背压阀10和流量计9，起动发动机；
打开冷却水泵16、冷却液恒温系统15和颗粒分析仪6，关闭EGR阀2，打开放气阀22起动发动机预热；发动机预热完成后，打开EGR阀2。
步骤2：通过EGR阀2将进气口501流量调节至设定值，通过背压阀10将压力调节至设定值，通过冷却液恒温系统15调整进气口501处温度处于设定值；
步骤3：调整颗粒分析仪三通阀7，通过颗粒分析仪6采集当前EGR冷却器5前端颗粒物粒径浓度，储存数据；
调整颗粒分析仪三通阀7，通过颗粒分析仪6采集当前EGR冷却器5后端颗粒物粒径浓度，储存数据；
颗粒分析仪6连接控制装置，可通过显示器实时显示EGR冷却器5前端和后端的粒径分布；EGR冷却器5前端颗粒物浓度数据稳定后采集储存数据，之后再调整颗粒分析仪三通阀7测量EGR冷却器5后端颗粒物粒径浓度。
步骤4：每隔一定时间重复步骤2-步骤3，直到得到所需数据；关闭发动机、EGR阀2、背压阀10流量计9；关闭冷却水泵16、冷却液恒温系统15和颗粒分析仪6；
步骤5：取下取样片516，记录每组取样片516中垂直于冷却液流动方向相对设置的两个取样片516的重量差Δm；若Δm的绝对值在设定阈值范围内则认为重力对颗粒物沉积质量无影响，否则则认为重力对颗粒物沉积质量有影响。
待EGR冷却器5冷却后将换热管512上的取样片516取出，从进气口501到出气口508各换热面上第一片取样片516记为第一片，依次做好位置标记并称重放好。
EGR冷却器5水平放置时，气流中颗粒物所受的重力方向为竖直向下，则上下换热面可能受到重量影响，致使其颗粒物沉积不同，左右换热面理论上不受重力影响，其颗粒物沉积水平大致相同。
可用上换热面入口端开始的第一片取样片的重量(m上1)减去下换热面入口端开始的第一片取样片的重量(m下1)得到质量差Δm1，上换热面上第二片换热片重量(m上2)减去下换热面第二片取样片的重量(m下2)得到质量差Δm2……依次计算比较。
公式如下：
Δm1＝m上1-m下1
Δm2＝m上2-m下2
……
Δmn＝m上n-m下n
如果Δm≠0，则重力场对EGR冷却器5换热管512颗粒物沉积质量有影响，若Δm＝0，则重力对颗粒物沉积质量没有影响。
还包括以下步骤：获取每组取样片516中垂直于冷却液流动方向相对设置的两个取样片516的扫描电镜图，根据扫描电镜图得到颗粒物沉积的微观结构；
比较上换热面上第一片取样片(L上1)和下换热面上第一片换热面(L下1)的SEM照片，比较上换热面上第二片取样片(L上2)和下换热面上第二片换热面(L下2)的SEM照片……依次进行比较直到最后一片取样片，可通过SEM图研究重力对颗粒物沉积物的微观结构和理化特性的影响。
一种研究重力场对颗粒物沉积影响的试验方法，重力方向与气流关系方向如图5所示，包括以下步骤：
步骤1：换热管512竖直放置，将进气口501置于上端；打开冷却水泵16、冷却液恒温系统15和颗粒分析仪6；打开EGR阀2、背压阀10和流量计9，起动发动机；
首先打开冷却水泵16、冷却液恒温系统15和颗粒分析仪6进行预热，关闭EGR阀2，打开放气阀22，起动发动机预热；预热完成后，打开EGR阀2。
步骤2：通过EGR阀2将进气口501流量调节至设定值，通过背压阀10将压力调节至设定值，通过冷却液恒温系统15调整进气口501处温度处于设定值；
步骤3：调整颗粒分析仪三通阀7，通过颗粒分析仪6采集当前EGR冷却器5前端颗粒物粒径浓度，储存数据；颗粒分析仪6测量的数据可通过显示器实时显示，待数据稳定后采集储存数据；
调整颗粒分析仪三通阀7，通过颗粒分析仪6采集当前EGR冷却器5后端颗粒物粒径浓度，储存数据；
步骤4：每隔一定时间重复步骤2-步骤3，直到得到所需数据；关闭发动机、EGR阀2、背压阀10、放气阀22、流量计9；关闭冷却水泵16、冷却液恒温系统15和颗粒分析仪6；
将EGR冷却器5冷却后换热管512上的取样片515取出，从进气口501到出气口508开始各换热面上第一片取样片记为第一片，依次做好位置标记并称重放好。
步骤5：取下取样片516，记录每片取样片516的重量；
步骤6：换热管512竖直放置，将进气口501置于下端；打开冷却水泵16、冷却液恒温系统15和颗粒分析仪6；打开EGR阀2、背压阀10、放气阀22和流量计9，起动发动机；
首先打开冷却水泵16、冷却液恒温系统15和颗粒分析仪6进行预热，关闭EGR阀2，打开放气阀22，起动发动机预热；预热完成后，打开EGR阀2。
步骤7：重复步骤2-步骤5，记录此状态下每片取样片516的重量；
步骤8：计算步骤5和步骤7记录的相同位置取样片516的重量差Δm；若Δm的绝对值在设定阈值范围内则认为重力对颗粒物沉积质量无影响，否则则认为重力对颗粒物沉积质量有影响。
EGR冷却器5两端保持竖直放置时，颗粒物在冷却器换热管512四个换热面的沉积水平大致相同，气流方向与重力方向相同(顺气流方向)时颗粒物在换热管512四个面上的沉积行为与气流方向与重力方向相反(逆气流方向)时颗粒物在换热管512内四个面上的沉积行为理论上是不同的。
选择顺气流方向时四个换热面从进气口501到出气口508方向上第一片取样片的重量(m顺1-1、m顺1-2、m顺1-3、m顺1-4)与逆气流方向时四个换热面从进气端开始的第一片取样片的重量(m逆1-1、m逆1-2、m逆1-3、m逆1-4)一一对应比较可得Δm11、Δm12、Δm13、Δm14，选择顺气流方向时四个换热面从进气端开始的第二片取样片的重量(m顺2-1、m顺2-2、m顺2-3、m顺2-4)与逆气流方向时四个换热面从进气端开始的第二片取样片的重量(m逆2-1、m逆2-2、m逆2-3、m逆2-4)一一对应比较可得Δm21、Δm22、Δm23、Δm24.....依次进行比较直到最后一片取样片，可获得重力对颗粒物沉积物重量的影响。
Δm11＝m顺1-1-m逆1-1，Δm12＝m顺1-2-m逆1-2，Δm13＝m顺1-3-m逆1-3，Δm14＝m顺1-4-m逆1-4
Δm21＝m顺2-1-m逆2-1，Δm22＝m顺2-2-m逆2-2，Δm23＝m顺2-3-m逆2-3，Δm24＝m顺2-4-m逆2-4
…….
Δmn1＝m顺n-1-m逆n-1，Δmn2＝m顺n-2-m逆n-2，Δmn3＝m顺n-3-m逆n-3，Δmn4＝m顺n-4-m逆n-4
若Δmn1≠0，Δmn2≠0，Δmn3≠0，Δmn4≠0，则重力场对EGR冷却器周向换热面上颗粒物的沉积质量有影响。若Δmn1＝0，Δmn2＝0，Δmn3＝0，Δmn4＝0，则重力场对EGR冷却器周向换热面上颗粒物的沉积质量没有影响。
还包括以下步骤：
获取步骤5和步骤7中相同位置取样片516的扫描电镜图，根据扫描电镜图得到颗粒物沉积的微观结构。
分别比较L顺1-1与L逆1-1、L顺1-2与L逆1-2、L顺1-3与L逆1-3、L顺1-4与L逆1-4、L顺2-1与L逆2-1、L顺2-2与L逆2-2、L顺2-3与L逆2-3、L顺2-4与L逆2-4…..L顺n-1与L逆n-1、L顺n-2与L逆n-2、L顺n-3与L逆n-3、L顺n-4与L逆n-4的SEM照片；可用于研究重力场对颗粒物沉积的微观结构和理化性质的影响规律。
颗粒物在EGR冷却器5换热管512内沉积不同，冷却器的换热效率和压降损失也不相同；可通过采集到的温度数据和压力数据计算冷却器的换热效率和压降，比较气流方向与重力方向相同和气流方向与重力方向相反冷却器的换热效率和压降；得到重力对冷却器换热效率和压降的影响规律。
本发明提供了一种研究重力对颗粒在废气再循环冷却器内沉积行为的影响的试验系统和试验方法；并通过测试数据进行重力对颗粒沉积行为影响的分析和重力对颗粒物沿气流方向分布规律的影响；并且进行换热管512周向不同位置的沉积层的微观结构和理化特性影响规律的研究；并且进一步可进行气体流量、冷却水温、气体温度等多参数耦合影响的分析。
Claims (9)
1.一种研究重力场对颗粒沉积影响的试验系统，其特征在于，包括EGR冷却器(5)、冷却液恒温系统(15)和颗粒分析仪(6)；EGR冷却器(5)的进气口(501)通过EGR进气管(3)连接发动机排气总管(1)，EGR进气管(3)上设置有EGR阀(2)；EGR冷却器(5)出气口(508)连接EGR出气管(8)；冷却液恒温系统(15)通过冷却液进水管(17)连接EGR冷却器(5)的冷却液进水口(506)，通过冷却液出水管(14)连接EGR冷却器(5)的冷却液出水口(513)；EGR进气管(3)和EGR出气管(8)之间连接取样管(4)，取样管(4)上通过颗粒分析仪三通阀(7)连接颗粒分析仪(7)；发动机排气总管(1)和EGR进气管(3)通过三通均废气管(21)，废气管(21)上设置有放气阀(22)；
EGR进气管(3)上，靠近进气口(501)处设置有进气温度传感器(19)和进气压力传感器(20)；EGR出气管(8)上靠近出气口(508)处设置有出气温度传感器(12)和出气压力传感器(11)；冷却液进水管(17)上设置有冷却水泵(16)和进水温度传感器(18)，冷却液出水管(14)上设置有出水温度传感器(13)；EGR出气管(8)上，取样管(4)之后依次设置有流量计(9)和背压阀(10)；
EGR冷却器(5)设置有多组结构相同的用于收集沉积颗粒物的取样片(516)，每组取样片包括沿换热管(512)周向设置的偶数个取样片(516)，取样片(516)两两相对设置；冷却液流动方向垂直于气流方向，同时垂直于每组取样片中相对设置的两个取样片(516)；换热管(512)一端连接EGR进气管(3)，另一端连接EGR出气管(8)。
2.根据权利要求1所述的一种研究重力场对颗粒物沉积影响的试验系统，其特征在于，所述换热管(512)为立方体结构，每组取样片(516)包括四个取样片(516)，四个取样片(516)分别设置在换热管(512)的四个面上；取样片(516)通过取样片压板(514)固定设置在换热管(512)上，取样片(516)和取样片压板(514)之间设置有取样片垫片(515)。
3.根据权利要求1所述的一种研究重力场对颗粒物沉积影响的试验系统，其特征在于，所述换热管(512)外套设冷却水套(505)；冷却水套(505)靠近进气口(501)一端设置有进气端盖(503)，靠近出气口(508)一端设置有出气端盖(507)；进气端盖(503)和进气口(501)之间设置有进气端压板(502)，进气端压板(502)和进气端盖(503)之间设置有进气端密封垫片(517)，进气端压板(502)和进气口(501)之间设置有进气端安装垫片(519)；进气端盖(503)和冷却水套(505)之间设置有进气端盖垫片(504)；进气口(501)和换热管(512)之间设置有换热管进气垫片(518)；冷却水套(505)和出气端盖(507)之间设置有出气端盖垫片(511)；出气端盖(507)和换热管(512)之间设置有换热管出气端垫片(510)，出气端盖(507)和出气口(508)之间设置有冷却器出气端安装垫片(509)。
4.根据权利要求1所述的一种研究重力场对颗粒物沉积影响的试验系统，其特征在于，所述取样管(5)通过第一安装座(401)与EGR进气管(3)连接，通过第二安装座(402)与EGR出气管(8)连接；进气温度传感器(19)通过进气温度传感器安装座(191)设置在EGR进气管(3)上；进气压力传感器(20)通过进气压力传感器安装座(201)设置在EGR进气管(3)上；出气温度传感器(12)通过出气温度传感器安装座(121)设置在EGR出气管(8)上；出气压力传感器(11)通过出气压力传感器安装座(111)设置在EGR出气管(8)上。
5.根据权利要求1所述的一种研究重力场对颗粒物沉积影响的试验系统，其特征在于，所述颗粒分析仪(6)、进气温度传感器(19)、进气压力传感器(20)、出气温度传感器(12)、出气压力传感器(11)、流量计(9)、进水温度传感器(18)、水温度传感器(13)均连接控制装置，控制装置接收其所测信号；控制装置还连接冷却液恒温系统(15)、背压阀(10)和冷却水泵(16)，控制装置根据测量得到的信号，向冷却液恒温系统(15)、背压阀(10)和冷却水泵(16)发送指令；控制装置还连接显示器。
6.如权利要求1所述的一种研究重力场对颗粒物沉积影响试验系统的试验方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：换热管(512)水平放置，打开冷却水泵(16)、冷却液恒温系统(15)和颗粒分析仪(6)；打开EGR阀(2)、背压阀(10)和流量计(9)，起动发动机；
步骤2：通过EGR阀(2)将进气口(501)流量调节至设定值，通过背压阀(10)将压力调节至设定值，通过冷却液恒温系统(15)调整进气口(501)处温度处于设定值；
步骤3：调整颗粒分析仪三通阀(7)，通过颗粒分析仪(6)采集当前EGR冷却器(5)前端颗粒物粒径浓度，储存数据；
调整颗粒分析仪三通阀(7)，通过颗粒分析仪(6)采集当前EGR冷却器(5)后端颗粒物粒径浓度，储存数据；
步骤4：每隔一定时间重复步骤2-步骤3，直到得到所需数据；关闭发动机、EGR阀(2)、背压阀(10)、流量计(9)；关闭冷却水泵(16)、冷却液恒温系统(15)和颗粒分析仪(6)；
步骤5：取下取样片(516)，记录每组取样片(516)中垂直于冷却液流动方向相对设置的两个取样片(516)的重量差Δm；若Δm的绝对值在设定阈值范围内则认为重力对颗粒物沉积质量无影响，否则则认为重力对颗粒物沉积质量有影响。
7.如权利要求1所述的一种研究重力场对颗粒物沉积影响试验系统的试验方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：换热管(512)竖直放置，将进气口(501)置于上端；打开冷却水泵(16)、冷却液恒温系统(15)和颗粒分析仪(6)；打开EGR阀(2)、背压阀(10)和流量计(9)，起动发动机；
步骤2：通过EGR阀(2)将进气口(501)流量调节至设定值，通过背压阀(10)将压力调节至设定值，通过冷却液恒温系统(15)调整进气口(501)处温度处于设定值；
步骤3：调整颗粒分析仪三通阀(7)，通过颗粒分析仪(6)采集当前EGR冷却器(5)前端颗粒物粒径浓度，储存数据；
调整颗粒分析仪三通阀(7)，通过颗粒分析仪(6)采集当前EGR冷却器(5)后端颗粒物粒径浓度，储存数据；
步骤4：每隔一定时间重复步骤2-步骤3，直到得到所需数据；关闭发动机、EGR阀(2)、背压阀(10)、流量计(9)；关闭冷却水泵(16)、冷却液恒温系统(15)和颗粒分析仪(6)；
步骤5：取下取样片(516)，记录每片取样片(516)的重量；
步骤6：换热管(512)竖直放置，将进气口(501)置于下端；打开冷却水泵(16)、冷却液恒温系统(15)和颗粒分析仪(6)；打开EGR阀(2)、背压阀(10)、放气阀(22)和流量计(9)，起动发动机；
步骤7：重复步骤2-步骤5，记录此状态下每片取样片(516)的重量；
步骤8：计算步骤5和步骤7记录的相同位置取样片(516)的重量差Δm；若Δm的绝对值在设定阈值范围内则认为重力对颗粒物沉积质量无影响，否则则认为重力对颗粒物沉积质量有影响。
8.根据权利要求6所述的一种研究重力场对颗粒物沉积影响的试验方法，其特征在于，还包括以下步骤：获取每组取样片(516)中垂直于冷却液流动方向相对设置的两个取样片(516)的扫描电镜图，根据扫描电镜图得到颗粒物沉积的微观结构。
9.根据权利要求7所述的一种研究重力场对颗粒物沉积影响的试验方法，其特征在于，还包括以下步骤：
获取步骤5和步骤7中相同位置取样片(516)的扫描电镜图，根据扫描电镜图得到颗粒物沉积的微观结构。
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