具备自动控制策略的EGR冷热循环试验台及其试验方法与流程

本发明涉及EGR检测设备，尤其涉及EGR冷热循环试验设备技术领域，具体地说是一种具有新型的具备自动控制策略且节能可靠的EGR冷热循环试验台。

背景技术：

目前，我们进行EGR冷热循环试验的设备，基本上采用高温阀门来达到温度、流量、压力的切换和交变，高温阀门普遍通过电动或气动机构执行机构。由于该试验属于高低温可靠性试验，高温温度达到1000℃，因此对阀门材质有耐高温的要求。而普遍采用的高温阀门的密封性能差、使用寿命低，且成本高，由此导致热源与样件进口管路过长、热量损失严重等设备故障率高的缺点。为了克服这一技术缺陷，必须改进设备控制策略，获得更加有效、接近实际工况的测试结果。

技术实现要素：

本发明要解决的是现有技术存在的上述问题，旨在提供一种具有新型控制策略的可靠性高、成本低、能耗低、维修方便的EGR热循环试验台。

为解决上述问题，本发明采用以下技术方案：

具备自动控制策略的EGR冷热循环试验台，包括气路系统和水路系统，其特征在于：

所述的气路系统包括燃烧器、主气路、尾气换热器和至少一个样件支路；所述的主气路包括依次连接的进气阀、气流量调节阀、第一预热三通阀、第二预热三通阀和冷热切换阀；所述的冷热切换阀的第一控制输出口连接到燃烧器，第二控制输出口通过单向阀连接到样件支路；所述的样件支路置于所述的燃烧器和尾气换热器之间，包括依次连接的样件气侧、出气换热器、背压阀和气路流量计；所述的第一预热三通阀和第二预热三通阀4的旁路连接到尾气换热器的冷侧，通过尾气换热器回收部分热量；

所述的水路系统包括依次连接的安全阀、储水箱、进水阀、进水过滤器、水泵、加热器、样件支路、水换热器、回水过滤器；所述水换热器的冷侧设有冷却水进水阀和冷却水调节阀；所述的样件支路包括依次连接的水流量计、水流量调节阀和样件水侧；

两个或两个以上的样件支路并联。

根据本发明，所述的燃烧器可以是煤粉燃烧器、油燃烧器或气体燃烧器。

根据本发明，每个样件支路中可以有一个样件，也可具有多个串联的样件。

本发明的具备自动控制策略的EGR冷热循环试验台，通过普通型三通换向阀，以及燃油泵变频调节，产生温度交变，具备高低温均可控、故障率低、结构简单、设备成本低、维护维修方便、占地空间小、运行稳定等优点。

本发明还要提供一种具备自动控制策略的EGR冷热循环试验方法，包括气路系统和水路系统，其特征在于包括以下步骤：

1)准备运行阶段：

1.1)关闭水路系统的冷却水进水阀和冷却水调节阀，打开进水阀、水流量调节阀，开启水泵，根据水流量计的显示值，调节水泵12转速，至样件水侧达到设定的水流量；

1.2)开启气路系统的进气阀、气流量调节阀，置第一预热三通阀和第二预热三通阀于直通状态、冷热切换阀于热状态，打开背压阀，燃烧器点火；

1.3)当气路系统的进气温达到设定值时，将第一预热三通阀和第二预热三通阀置于旁通状态，通过尾气换热器，回收部分热量；调节背压阀，使样件的气侧压力保持在设定值；

1.4)当水路系统的水温达到设定温度时，开启换热器的冷却水进水阀和冷却水调节阀，控制水温处于稳定状态；

2)热循环运行阶段：开启进气阀1，调节气流量调节阀2，置第一预热三通阀3和第二预热三通阀4于旁通状态、冷热换向阀5于热状态，调节背压阀至设定值，燃烧器保持点火运行；开启水路系统的制冷系统；控制样件水侧、气侧的温度、压力和流量处于稳定状态；

3)冷循环运行阶段：将冷热切换阀置于冷状态，燃油泵熄火运行；开启水路系统的制冷系统；保持样件水侧、气侧的温度、压力和流量处于稳定状态；如果进气温度高于设定值，置所述的第一预热三通阀和第二预热三通阀4置于直通状态；

4)通过设计自动控制策略，重复步骤2)、3)，直至达到规定的试验次数。

附图说明

图1是本发明具有两个并联样件支路实施方式的气路系统的结构示意图。

图2是本发明具有两个并联样件支路实施方式的水路系统的结构示意图。

图3是本发明单个样件支路实施方式的气路系统的结构示意图。

图4是本发明单个样件支路实施方式的水路系统的结构示意图。

具体实施方式

本发明的具备自动控制策略的EGR冷热循环试验台，包括气路系统和水路系统。

参照图1，所述的气路系统包括燃烧器22、主气路、尾气换热器11和两个个样件支路；所述的主气路包括依次连接的进气阀1、气流量调节阀2、第一预热三通阀3、第二预热三通阀4和冷热切换阀5；所述的冷热切换阀5的第一控制输出口连接到燃烧器22，第二控制输出口通过单向阀6连接到样件支路；所述的两个样件支路并联在所述的燃烧器22和尾气换热器11之间，第一样件支路包括依次连接的第一样件23的气侧、出气换热器24、背压阀25和气路流量计26，第二样件支路包括依次连接的第二样件7的气侧、出气换热器8、背压阀9和气路流量计10；所述的第一预热三通阀3和第二预热三通阀4的旁路连接到尾气换热器11的冷侧，通过尾气换热器11回收部分热量。

所述的燃烧器22为燃油燃烧器，其燃料系统包括燃油补液系统15、燃油箱16、过滤器17、燃油泵18、燃油流量计19、输油阀21和回油阀20。

参照图2，所述的水路系统包括依次连接的安全阀35、储水箱36、进水阀37、进水过滤器34、水泵12、加热器13、两个并联的样件支路、水换热器30、回水过滤器28；所述水换热器30的冷侧设有冷却水进水阀29和冷却水调节阀31；第一样件支路包括依次连接的水流量计14、水流量调节阀27和第一样件23的水侧，第二样件支路包括依次连接的水流量计32、水流量调节阀32和第二样件7的水侧。

本发明采用的具备自动控制策略的EGR冷热循环试验台，按以下步骤进行：

1)准备运行阶段：

1.1)关闭水路系统的冷却水进水阀29和冷却水调节阀31，打开进水阀37、水流量调节阀27、水流量调节阀33，开启水泵12，根据水流量计14和32的显示值，调节水泵12转速，至样件水侧达到设定的水流量；调节水流量调节阀27和水流量调节阀33，确保通过样件7和样件23流量一致；

1.2)开启气路系统的进气阀1、气流量调节阀2，置第一预热三通阀3和第二预热三通阀4于直通状态、冷热切换阀5于热状态，打开背压阀，打开背压阀9和背压阀25，打开输油阀21，关闭回油阀20，开启燃油泵18，燃烧器22点火；

1.3)当气路系统的进气温度达到300℃时，将第一预热三通阀3和第二预热三通阀4置于旁通状态，通过尾气换热器11，回收部分热量；调节背压阀，使样件的气侧压力保持在设定值；

1.4)当水路系统的水温达到设定温度时，开启换热器30的冷却水进水阀29和冷却水调节阀31，控制水温处于稳定状态；

2)热循环运行阶段：开启进气阀1，调节气流量调节阀2，置第一预热三通阀3和第二预热三通阀4于旁通状态、冷热换向阀5于热状态，调节第一背压阀9、第二背压阀25至设定值，燃烧器22保持点火运行；开启水路系统中换热器30的冷却水进水阀29和冷却水调节阀31，使制冷系统处于工作状态；控制样件水侧、气侧的温度、压力和流量处于稳定状态；

3)冷循环运行阶段：将冷热切换阀5置于冷状态，关闭输油阀21，打开回油阀20，开启燃油泵18，熄火运行；开启水路系统中换热器30的冷却水进水阀29和冷却水调节阀31，使制冷系统处于工作状态；保持样件水侧、气侧的温度、压力和流量处于稳定状态；如果进气温度高于设定值，置所述的第一预热三通阀3和第二预热三通阀4置于直通状态；

4)通过设计自动控制策略，重复步骤2)、3)，直至达到规定的试验次数。

图3和图4是本发明的另一种实施方式，其中样件支路为单个，其余结构与；图1和图2实施方式相同，也能达到同样的技术效果。

应该理解到的是：上述实施例只是对本发明的说明，而不是对本发明的限制，任何不超出本发明实质精神范围内的发明创造，均落入本发明的保护范围之内。