柴油機廢氣再循環系統冷卻模擬裝置的製作方法
2023-09-17 16:41:45
本發明涉及車輛研發模擬試驗領域，尤其涉及一種中冷器模擬裝置。
背景技術：
增壓中冷柴油機實現廢氣再循環一般有兩種方式：一種是高壓廢氣再循環系統，一種是低壓廢氣再循環系統；其中，高壓廢氣再循環系統將渦輪前的排氣引入中冷器之後，稱為高壓廢氣反向。此時，柴油機排氣再循環系統EGR的中冷器冷卻後的溫度直接影響到了柴油機排放，但是在設計車輛時，因為中冷器設計製造周期長，EGR不可能等中冷器完成設計後再進行設計，因此需要用到冷卻模擬裝置來模擬中冷器。
現有的模擬裝置最終結果準確性、匹配性不高，直接影響到性能開發排放結果的可信度，增大了柴油機開發的難度，制約了試驗效率的提高，需要一種新的EGR冷卻模擬裝置。
中冷器生成廠商在設計製造中會根據要求設計建立數學模型進行仿真運算，得出若干組不同廢氣流量、廢氣進氣溫度、廢氣進氣壓力、進水溫度、水流量、進水壓力情況下，中冷後廢氣的溫度以及中冷效率。
所謂中冷效率η=（廢氣進氣溫度-中冷後廢氣溫度）/（廢氣進氣溫度-進水溫度）X100%。
在實際EGR中冷器中，進水溫度即為發動機水溫。進水流量與進水壓力與發動機水泵及本體水道設計直接相關，在相同發動機下這兩者即為發動機轉速的單值函數,可以通過實驗測試得到相關數據。
技術實現要素：
本發明所要解決的技術問題是提供一種柴油機廢氣再循環系統冷卻模擬裝置，該模擬裝置根據出氣口的溫度控制冷卻液的流量，實現對排氣溫度的調節，出氣口溫度根據臺架控制櫃、排放控制櫃傳輸過來相關數據以及根據中冷器本身數模數據擬合得到的公式進行實時計算，冷卻液在進入返程段之前在冷卻液返回腔內再次混合，使返程段的冷卻液溫度更加均勻，以便於對排氣溫度的精確控制，能夠更加精確的模擬中冷器的效果，加快了車輛的研發進度。
本發明是這樣實現的：一種柴油機廢氣再循環系統冷卻模擬裝置，包括控制單元和殼體，所述殼體包括相互隔絕且順次相連的冷卻液進出腔、氣液換熱腔和冷卻液返回腔，所述冷卻液進出腔內通過隔液板分隔成為相互隔絕的冷卻液進口腔和冷卻液出口腔，所述冷卻液進口腔上設置有冷卻液進口，冷卻液進口腔與冷卻液返回腔之間通過若干根穿過氣液換熱腔的冷水管連通；所述冷卻液出口腔上設置有冷卻液出口，所述冷卻液出口腔與冷卻液返回腔之間通過若干根穿過氣液換熱腔的溫水管連通；所述氣液換熱腔上設置有進氣口和出氣口；所述冷卻液進口上設置有電磁閥，所述出氣口上設置有溫度傳感器，所述控制單元根據溫度傳感器的信號控制連接電磁閥。
所述氣液換熱腔內通過隔氣板分隔出連續的氣道，所述氣道交替經過冷水管和溫水管，所述進氣口和出氣口分別位於氣道的兩端。
所述溫度傳感器為熱電偶。
所述冷卻液進出腔和冷卻液返回腔分別通過法蘭固定連接在氣液換熱腔的兩端。
本發明柴油機廢氣再循環系統冷卻模擬裝置根據出氣口的溫度控制冷卻液的流量，實現對排氣溫度的調節，冷卻液在進入返程段之前在冷卻液返回腔內再次混合，使返程段的冷卻液溫度更加均勻，以便於對排氣溫度的精確控制，能夠更加精確的模擬中冷器的效果，加快了車輛的研發進度。
附圖說明
圖1為本發明柴油機廢氣再循環系統冷卻模擬裝置的結構示意圖；
圖中：1控制單元、2殼體、3溫度傳感器、4冷卻液進口、5冷水管、6冷卻液出口、7溫水管、8進氣口、9出氣口、10電磁閥、21冷卻液進出腔、22氣液換熱腔、23冷卻液返回腔、24隔液板、25隔氣板。
具體實施方式
下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。應理解，這些實施例僅用於說明本發明而不用於限制本發明的範圍。此外應理解，在閱讀了本發明表述的內容之後，本領域技術人員可以對本發明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落於本申請所附權利要求書所限定的範圍。
實施例1
如圖1所示，一種柴油機廢氣再循環系統冷卻模擬裝置，包括控制單元1和殼體2，所述殼體2包括相互隔絕且順次相連的冷卻液進出腔21、氣液換熱腔22和冷卻液返回腔23，所述冷卻液進出腔21內通過隔液板24分隔成為相互隔絕的冷卻液進口腔和冷卻液出口腔，所述冷卻液進口腔上設置有冷卻液進口4，冷卻液進口腔與冷卻液返回腔23之間通過若干根穿過氣液換熱腔22的冷水管5連通；所述冷卻液出口腔上設置有冷卻液出口6，所述冷卻液出口腔與冷卻液返回腔23之間通過若干根穿過氣液換熱腔22的溫水管7連通；所述氣液換熱腔22上設置有進氣口8和出氣口9；所述冷卻液進口4上設置有電磁閥10，所述出氣口9上設置有溫度傳感器3，所述控制單元1根據溫度傳感器3的信號控制連接電磁閥10；
實際控制時，控制單元1根據溫度傳感器3的信號配合發動機相關信號和排放相關信號對電磁閥10進行控制；根據中冷器生成廠商仿真計算出若干組數據建立中冷效模型，η=f(廢氣流量、廢氣進氣溫度、廢氣進氣壓力、進水溫度、水流量、進水壓力)。變形可得η=f(廢氣流量、廢氣進氣溫度、廢氣進氣壓力、進水溫度、發動機轉速)。
由臺架控制櫃採集的發動機相關信號包括排氣總管溫度、排氣總管壓力、發動機轉速、發動機冷卻液溫度、發動機進氣量。其中中排氣總管溫度即為EGR中冷器的廢氣進氣溫度，排氣總管壓力即為EGR中冷器的廢氣進氣壓力、發動機冷卻液溫度即為EGR中冷器的進水溫度。
由排放控制櫃採集的相關信號包括發動機排氣總管CO2濃度以及發動機進氣總管CO2濃度。
根據排放控制櫃的CO2濃度信號即可計算發動機的EGR率；通過EGR率和發動機進氣量即可計算出發動機EGR流量即為EGR中冷的廢氣流量。
通過以上數據即可通過該中冷器的模型計算出發動機該時刻的中冷器效率η，通過中冷效率公式的定義變形即可求出廢氣出氣溫度即為期望的模擬裝置出氣口溫度；
最終通過對電磁閥的調節實現對出氣口溫度的精確控制。
在本發明中，為了使氣流能夠儘可能的與冷卻液管路接觸，提升冷卻效能，以降低模擬裝置的體積，在本實施例中，所述氣液換熱腔22內通過隔氣板25分隔出連續的氣道，所述氣道交替經過冷水管5和溫水管7，所述進氣口8和出氣口9分別位於氣道的兩端。
在本實施例中，為了安裝方便和簡化結構，所述冷卻液進出腔21和冷卻液返回腔23分別通過法蘭固定連接在氣液換熱腔22的兩端，所述溫度傳感器3為熱電偶。
在進行模式實驗室和，將發動機進氣壓力、進氣溫度、充氣效率、EGR率、EGR進氣溫度、氣缸體積、發動機轉速、中冷器冷卻功率、中冷器形式等參數輸入計算軟體，通過計算得到了EGR中冷後期望溫度；
然後將EGR中冷後期望溫度輸入控制單元1，當溫度傳感器3測量出的出氣口9的溫度小於期望溫度時，則控制冷卻液進口4上的電磁閥10開度關小，減小冷卻液流量，從而降低換熱量，提高出氣口9處的溫度；當出氣口9處的溫度大於期望溫度時，則控制冷卻液進口4上的電磁閥10開度開大，增加冷卻液流量，從而提高換熱量，降低出氣口9處的溫度；通過PID閉環控制將出氣口溫度控制在期望值附近，保證冷卻器功率達到目標值。