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车用柴油机EGR冷却器仿真设计与试验研究
| 论文题名： | 车用柴油机EGR冷却器仿真设计与试验研究 |
| 关键词： | 柴油机;EGR冷却器;仿真设计;积炭结垢 |
| 摘要： | EGR可有效的降低NOx排放，但同时也对柴油机的动力性、燃油经济性、碳烟排放带来不同程度的负面影响，冷EGR技术在EGR的基础上对高温废气进行冷却，降低进气温度，柴油机的性能得到全面提升，冷却器作为冷EGR系统的核心部件，其开发设计显得尤为重要。 本文首先基于GT-Power软件建立了某国产商务车用柴油机仿真模型，基于该仿真模型，深入研究了不同工况下，不同EGR率、EGR温度对柴油机性能和排放的影响规律，考虑发动机综合性能后，对各工况下的EGR率、EGR温度进行优化，得出了最佳EGR率、EGR温度三维MAP图。然后基于GT-Power仿真结果，找出冷却器工作的最大热负荷工况点，以此点作为设计工况对冷却器结构参数进行计算。根据计算的冷却器结构参数，建立波纹管式、光滑管式、折流板式冷却器模型，并分别对三种模型进行了仿真研究，结果表明波纹管式换热器换热效果好、压损增加少，作为车用发动机的EGR冷却器具有独特的优势。最后搭建EGR冷却器测试系统，对所设计的冷却器进行热特性试验、冷热冲击试验、积炭试验，并对结果做了相应的分析。 热特性试验:首先从试验值和模拟值对比可知，两者差值很小，验证了仿真模型的有效性，另外，从试验数据分析可知，EGR气体出口温度、气路水路压力损失均在允许范围内，冷却器设计满足要求。冷热冲击试验:经过20次冷热冲击试验，发现该冷却器并未发生泄露，冷却器焊缝和管材质量满足要求。积炭试验:积炭结垢对冷却器的换热和流动等各性能均产生不利的影响，但随着时间延长，积炭的积聚和降解达到平衡，性能不再随时间持续恶化下去。在5h的积炭试验中，气体出口温度增加了6.17％，换热系数降低了16.7％，气路压力损失提高了27.6％，积炭对冷却器性能的影响还是很大的，在设计冷却器时，应提前考虑积炭的影响，同时探求减少积炭的措施。 |
| 作者： | 任晓帅 |
| 专业： | 动力机械及工程 |
| 导师： | 熊树生 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 浙江大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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