柴油机喷油助燃再生系统微粒捕集器油气匹配研

基于自行设计的微粒捕集器(DPF)喷油助燃再生系统,对燃烧器内以不同油气比混合燃烧后气体与柴油机排气混合形成的高温废气温度进行试验研究,并采用过滤体孔道内的热再生模型,对DPF喷油助燃再生过程进行数值模拟,模拟结果与DPF再生试验数据吻合良好.根据再生过程的仿真结果,以怠速工况下DPF再生时过滤体壁面峰值温度、温度梯度及再生时间等为条件,研究喷油助燃再生方式下燃烧器的油气配比问题,怠速工况下再生时油气比取0.025～0.016时能够实现合理匹配.     

柴油机微粒捕集器热再生过程仿真研究

基于Fire软件对柴油机微粒捕集器的热再生过程进行了仿真研究。研究再生过程中DPF载体温度场、氧气浓度分布、过滤体残余碳烟分布和过滤体最高温度梯度随时间的变化规律;分析了再生过程中不同入口温度、不同排气氧含量、不同初始碳烟浓度下的DPF再生过程变化规律;并且对比了不同反应模型的DPF再生特性。结果表明,入口温度和排气氧含量越高则DPF再生速度越快、过滤体温度越高;再生时间长短与初始碳烟密度关系不大,O2-NO2-NO2-catalytic反应模型的热再生效果明显优于O2-thermal反应模型的再生效果。     

柴油机DPF喷油助燃再生特性试验研究

柴油机微粒捕集器(DPF)是目前处理微粒排放最为有效的后处理装置之一,DPF的再生问题一直是研究的热点。针对DPF喷油助燃方式,通过发动机台架试验,研究柴油机不同喷油助燃参数对DPF再生过程的影响。研究结果表明:在柴油机微粒捕集器再生过程中,不同的油气比、喷油压力、喷油率对DPF载体峰值温度的影响不同。载体的温升速率和峰值温度随着油气比、喷油压力、喷油率的增大而增大,但进一步提高油气比,空气流量增加导致热量的对流散失作用增强,以及喷油率的进一步提高,DPF载体内氧含量不足,导致峰值温度下降。     

柴油机微粒捕集器再生特性仿真研究

运用一维数值分析软件AVL Boost建立了柴油机微粒捕集器(DPF)仿真模型,对其再生过程进行了仿真研究。研究了再生时载体温度和载体内部碳烟密度等随时间的变化情况;分析了再生时不同排气温度、温升速率和氧气浓度等因素对再生DPF最高温度、碳烟氧化速率和DPF最高温度梯度的影响。研究表明,再生时载体最高温度发生在DPF出口端中心处,且碳烟氧化速率沿DPF轴向加快;排气温度和排气氧含量越高、温升速率越大,再生时载体的最高温度和温度梯度越大,同时碳烟氧化速率越快。从DPF的安全性和燃油经济性考虑,应该选择合理的再生条件参数。     

DPF再生对柴油机性能的影响

非道路国四柴油机主要有两种控制技术路线:DOC+DPF+SCR与EGR+DOC+DPF,由于国四排放标准中PN限值,DPF技术运用成为首选。从柴油机排气温度对DPF再生的影响、柴油机排气流量对DPF再生的影响、柴油机尾气中NO_(2)含量对DPF再生的影响、柴油机尾气中O_(2)含量对DPF再生的影响和不同微粒对DPF再生特性的影响方面进行分析,阐述DPF再生对国四柴油机性能使用的重要影响,为非道路国四柴油机DPF结构优化和国四拖拉机使用提供参考。     

基于机内技术的DPF再生控制策略研究

针对DPF的再生技术难题,研究了基于机内技术的DPF再生控制策略,通过机内措施改变柴油机的燃烧,提升排温,在柴油机不作任何改动、不附加任何辅助系统的情况下实现过滤体的安全有效再生。首先,提出了基于柴油机机内控制技术的DPF再生控制技术方案,并设计了DPF再生监控系统。然后,建立了基于压差、柴油机转速和负荷多参数的碳烟加载模型,提高了再生的准确性和一致性;最后,设计了包含柴油机转速和负荷因素的提升柴油机排温的措施模型和再生温度控制模型,确保了DPF的再生过程有效且安全。试验结果表明,采用设计的再生控制策略,DPF的整个再生过程是有效且安全的。     

柴油机DPF主动再生时流场背压变化研究

研究DPF流场分布对汽车尾气碳烟过滤效率具有重要意义。在尾管后喷主动再生的条件下,用三维仿真软件建立柴油机微粒捕集器(DPF)三维模型,模拟柴油机微粒捕集器内部流场特性。针对DPF不同孔道结构和灰分沉积量,对DPF的流场特性和再生背压特性进行分析,并模拟了灰分特性对不同孔道DPF背压的影响。结果表明:大小孔和六边形结构均有利于降低DPF背压和提高流场均匀性和微粒沉积能力,从而延长DPF维护周期。灰分密度、灰分渗透率、灰分分布对DPF背压准确预测影响很大。灰分的沉积将逐渐增加以背压为依据的DPF再生频率。     

怠速工况下氧化型催化转换器辅助DPF再生方法

在柴油机颗粒物捕集器(DPF)前端安装氧化型催化转换器(DOC),通过在氧化型催化转换器前端喷入柴油来提高柴油机尾气温度,并通过降低柴油机尾气流量进一步提高尾气温度,可以实现柴油机颗粒物捕集器再生.整个再生系统由喷油器、氧化型催化转换器和柴油机颗粒物捕集器组成.在发动机台架上对该再生方法进行系统试验研究,包括再生时氧化型催化转换器的升温特性、喷油流量与温度升高幅度的关系、DPF再生过程和再生方法的燃油经济性及二次污染.结果表明怠速工况下DOC辅助DPF再生能顺利实现,再生过程消耗柴油120.5 g,再生过程中排放的CO和HC分别为12.4g和1.1g.     

基于GT-Power的柴油机微粒捕集器的性能模拟研究

使用GT-Power软件,对柴油机微粒捕集器(DPF)的捕集性能进行了模拟仿真。建立了柴油机微粒捕集器的仿真模型,研究了DPF不同的结构参数对其捕集性能的影响。结果表明,体积、通道密度、过滤体的孔隙率、过滤体的微孔直径以及过滤体壁厚主要影响DPF的捕集效率;影响微粒捕集器压降的主要参数有,通道密度、过滤体微孔直径、体积以及过滤壁厚度。这为DPF设计提供了理论依据。     

满足国Ⅵ及以上排放要求的柴油机DPF技术

介绍了柴油机PM排放后处理技术中,过滤体材料的选择、再生方式的选择、再生控制策略等问题。分析了过滤体材料的发展前景,几种主流再生方式的优缺点,指出了再生控制策略发展面临的挑战。为满足国Ⅵ及以上排放要求的DPF技术的发展方向提供了参考意见。     

壁流式蜂窝陶瓷微粒过滤器压力损失公式的建立

分析了洁净壁流式蜂窝陶瓷过滤器(DPF)压力损失的机理，包括过滤壁上的透过压力损失、进口收缩压力损失、出口扩散压力损失以及进／出口流道内的摩擦阻力损失，建立了各类压力损失的相应公式及总压力损失公式。并通过数值计算确定了压力损失公式中相关待定系数。得到的压力损失公式能较准确地估算DPF在不同流量下的压力损失值。     

环烷酸铈消烟助燃剂改善内燃机有害排放的研究

为研究有助燃与消烟作用的柴油添加剂对降低柴油机排放的作用，在一台TY1100柴油机上分别用纯柴油和加0．15％环烷酸铈消烟助燃剂的柴油进行了试验，并测定了发动机性能、燃烧特性和各种有害排放气的浓度。试验表明，环烷酸铈消烟助燃剂对降低内燃机排放中的有害物质，特别是降低碳烟、NOx排放作用显著，柴油机负荷增加，碳烟、NOx排放浓度降低幅度增大，在负荷降低区域运转时，下降幅度减小。     

柴油机单元块旋转式过滤体DPF微波再生研究

提出一种柴油机排气微粒捕集器过滤体布置方式,捕集器中采用若干端截面为扇形的单元块过滤体,呈圆周排列并在微波再生时作轴向旋转。分析了单元块旋转式过滤体捕集器的过滤及再生机理,并与传统的整体式过滤体微粒捕集器的压降特性及捕集效率进行比较,对其再生效果进行评价。试验研究表明,采用单元块旋转式过滤体能较好地实现微粒捕集器连续再生,其性能优于整体式过滤体,并有效地解决了车载电源功率对微波再生技术的限制。     

灰分和碳烟分布对DPF再生性能的影响研究

运用三维仿真软件(CFD)建立柴油机后处理系统(DOC+DPF)三维模型,分析了微粒捕集器孔道内部碳烟和灰分分布不均匀对其再生特性的影响。结果表明:排温较高时,“线性增加”型的碳烟分布再生温度温升速率快,再生效率高,“线性减少”型的碳烟分布温升速率较慢,峰值温度高,再生效率差;孔道进口末端灰分沉积越多,再生温度峰值和压降越大;非对称结构有利于降低DPF的再生压降和提升载体的再生效率,延长DPF寿命。     

柴油机后处理DOC+DPF性能试验研究

在一台非道路国四用高压共轨柴油机上,利用试验台架研究了柴油机后处理柴油氧化催化器(diesel oxidtation catalyst,DOC)、柴油颗粒过滤器(diesel particulate filter,DPF)在不同温度条件下内部的化学特性。结果表明,在一定温度条件下,DOC对未燃HC、CO具有较高的转化效率,对NO的催化氧化效率随温度升高先升后降;同时,催化剂和NO2有助于降低炭烟燃烧所需的化学活化能,提高炭烟燃烧速率。研究结果对深入理解柴油机后处理DOC+DPF的工作过程具有重要的指导作用。     

电加热柴油机再生排气微粒过滤器的研制与试验

研制了一种有电加热再生装置的柴油机排气微粒过滤器，并对其特性进行了试验研究。结果表明，系统所采用的分区电加热再生技术可靠有效，过滤体的再生效率在70％左右，根据排气背压的变化控制再生装置的工作，再生装置起到了预期的效果。     

进气和压缩气反吹缸内燃烧再生的柴油机微粒过滤器

设计了一种以耐高温滤袋为过滤元件的柴油机排气微粒双过滤器系统。利用柴油机工作时大量进气流的反吹过程把沉积在滤袋上的微粒(PM)送回到气缸内,辅助用压缩气体喷嘴扫描反吹方法强制把沉积的PM彻底从滤袋上分开而随进气流回到气缸中,在燃烧室内烧掉PM实现袋式过滤器再生,达到袋滤器彻底再生的目的。在一台单缸柴油机上进行了验证性试验。结果表明,袋滤器能保证82%～94%的过滤效率。在过滤时间和再生时间相等的稳定工况下,袋滤器的进、排气阻力得到彻底恢复,能增加再生后所维持的过滤时间而减少再生频率,表明进气加上压缩气体反吹过程不仅能把滤袋捕集的微粒重新送回气缸中,而且微粒能在燃烧室中烧掉实现系统有效再生。