旁通式EGR冷却器实现废气温度可控的试验的研究.pdfVIP

  旁通式 EGR 冷却器实现 废气温度可控的试验研究 唐克远，李明星，潘学智，曾建 （广西玉柴机器股份有限公司，广西壮族自治区玉林市 537005 ） 摘要：针对某款在开发的满足国 4 排放的乘用车柴油发动机，为满足较高 EGR 率需求，需要设计一冷却能力较强的 EGR 冷却器来冷却废气。传统的 EGR 冷却器废气只有单通道，在小负荷时，废气流量较小，冷却能力太强会导致废气过渡 冷却，会导致 EGR 系统积碳问题，同时也加重了发动机的热负荷。本文在试验台架试验研究一种新型的旁通式 EGR 冷 却器，其可根据发动机实际运行工况实现废气温度的一定范围可控。研究表明，在发动机部分运行工况，通过旁通废气 的方式，将废气温度控制在适宜温度范围，可有效降低尾气排放中的HC 、CO 排放量。 关键词：EGR 冷却器；旁通；废气温度； 排量/L 2.5 为应对明年即将实施的国 4 排放法规，中国 缸径×行程/mm 89 ×100 各大主机厂都已开发了自主的国 4 系列产品。经 压缩比 18 统计，目前市场上的国 4 产品，重型柴油发动机 标定功率/kW 66 主要采用 SCR 后处理路线，而中轻型柴油发动机 -1 3600 标定转速/r·min （以轻型为主）则主要采用 EGR+DOC(+POC)后处理 最大扭矩/ N·m 210 路线。对于轻型柴油发动机，为满足更低的 NOx 1.2 旁通式EGR 混合器 气体排放要求，国 4 阶段发动机需求最高 EGR 率 为实现废气温度在一定范围内可控，试验采 相比国 3 阶段增加了 15%。废气需求量的增加，对 用了一种带旁通装置的 EGR 冷却器，其主体 EGR EGR 系统的冷却能力、可靠性水平都提出了更高要 冷却冷却器壳体属常规的管壳结构，分别设有冷 求[1] 。 却水通道和废气通道 A和 B。通过通道 A 的废气可 EGR 系统由于废气的长时间流通，会带来一系 与冷却水发生热交换，通过通道 B 的废气则直通 列积碳、结胶等问题，给 EGR 冷却器、EGR 阀造成 到进气管。在废气入口处，设置有一个可控的旁 损害。相关文献显示，EGR冷却器的积碳，主要与 通阀装置，当旁通阀开启时，废气可经由通道 B 废气在冷却器中的温度、废气自身的碳烟浓度以 旁通。外观结构如图 1所示。 及废气流量有关。基于此，本文主要研究如何通 过EGR冷却器实现对废气温度的一定范围内可控， 从而达到改善发动机排放水平，减少 EGR 系统中 积碳的目的[2] 。 1 研究对象 1.1 发动机 本文研究的对象是某款在开发的国 4 排放的 2.5L 柴油发动机，采用高压共轨燃油系统，后处 理采用 EGR+DOC 路线。匹配目标车型为 MPV，属 M2 类车型，根据《GB 18352.3-2005 轻型车排放 限值》规定，需要进行整车转鼓排放测试，测试 1- EGR 冷却器壳体 2-旁通阀支架 3-旁通阀 工况为 NEDC循环。发动机主要技术参数见表 1。 4-EGR 阀 5-废气进口 6-冷却器进水口 图 1 旁通式 EGR 冷却器结构图 表1 柴油机主要技术参数 技术参数 指标