GDI汽油機(jī)EGR冷卻器中沉積物的試驗(yàn)研究

GDI汽油機(jī)EGR冷卻器中沉積物的試驗(yàn)研究

廢氣再循環(huán)（EGR）系統(tǒng)是汽油機(jī)上常用的后處理系統(tǒng)，其能有效降低汽油機(jī)的排放。EGR系統(tǒng)工作時(shí)，需要采用EGR冷卻器對循環(huán)的廢氣進(jìn)行冷卻，以降低汽油機(jī)的熱負(fù)荷。然而，對于應(yīng)用較為廣泛的汽油缸內(nèi)直噴（GDI）汽油機(jī)，由于汽油與空氣的混合時(shí)間較短，使GDI汽油機(jī)排放的廢氣中顆粒物的含量較高，因而在廢氣流經(jīng)EGR冷卻器時(shí)常常造成EGR冷卻器內(nèi)部出現(xiàn)沉積物，沉積物堆積到一定量之后將影響EGR冷卻器的性能。通過試驗(yàn)分析了EGR冷卻器結(jié)構(gòu)與沉積物形成的關(guān)系，這將有利于改善EGR冷卻器的設(shè)計(jì)，減少沉積物的形成。

試驗(yàn)采用一臺美國通用（GM）汽車公司生產(chǎn)的4缸2.0L渦輪增壓GDI汽油機(jī)，并采用兩種類型的EGR冷卻器。兩種EGR冷卻器具有相同的布置結(jié)構(gòu)，但冷卻管的幾何形狀不同：一種為表面平滑的冷卻管；一種為表面凹陷的冷卻管。兩種冷卻管均采用304不銹鋼制造，外徑均為8mm，壁厚均為0.26mm，長度均為343mm。使用辛烷值93的標(biāo)準(zhǔn)汽油混合10%的乙醇作為試驗(yàn)燃油。分別進(jìn)行了不同類型EGR冷卻器下的燃燒試驗(yàn)，并利用壓電式傳感器和熱電偶分別測量EGR冷卻器入口和出口處的壓力和溫度。為加速沉積物的形成，試驗(yàn)設(shè)定GDI汽油機(jī)在滿負(fù)荷下運(yùn)行。同時(shí)，利用荷蘭皇家飛利浦（Philips）公司生產(chǎn)的PhilipsXL30FEG掃描電子顯微鏡對形成的沉積物進(jìn)行微觀結(jié)構(gòu)觀察。對比兩種EGR冷卻器的試驗(yàn)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)：①與表面平滑的冷卻管相比，表面凹陷的冷卻管具有更大的表面積和更劇烈的湍流運(yùn)動，因而具有更有效的冷卻性能；②表面凹陷的冷卻管中具有更多的沉積物，且存在較大的壓力降；③微觀結(jié)構(gòu)觀察發(fā)現(xiàn)，冷卻管入口處的沉積物質(zhì)量和厚度均較高，而距離冷卻管入口較遠(yuǎn)處的沉積物具有較小的質(zhì)量和厚度。

KwangHeeYooetal.SAE 2016-01-1090.

編譯：陳丁躍