柴油机催化型颗粒捕集器喷油助燃再生特征

针对在用车辆的排放升级改造,以及满足非道路移动源四阶段排放标准限制要求,该文基于自主开发的喷油助燃主动再生系统,开展了加装DPF(diesel particulate filter)和不同CDPF(catalyzed diesel particulate filter)后处理器的发动机外特性试验和喷油助燃主动再生燃烧试验。结果表明:催化剂负载量为530g/m~3的CDPF,对外特性下发动机的动力性和经济性影响较小,并为碳烟再生提供了充足的NO_2组分,因而其最大排气压差比DPF低8.8kPa。630℃时无二次供气的CDPF其再生效率高达96.4%,载体最高温度比DPF低31℃;采用二次供气速率1.25L/s、时长180s,继续供气速率0.625 L/s、时长420 s的再生方案,600℃时CDPF的再生效率为83.2%,载体最高温度比无二次供气时降低了64℃;进行停机再生与怠速再生时,催化剂负载量为530 g/m~3的CDPF具有更好的再生特性,其停机再生效率为76.4%,怠速再生效率达到88.5%。本研究对开发安全、高效的主动再生系统具有借鉴意义,并可为催化条件下的主动再生策略研究提供数据支撑。     

柴油机CDPF被动再生特性及再生机理分析

为了探究CDPF（catalyzed diesel particulate filter）的再生性能及再生机理,该文利用发动机试验台,分别对催化剂负载量为0、530和636 g/m3的3组CDPF开展耐久循环工况下的再生特性试验研究。试验结果表明,测试过程中被动再生消耗NO2,530 g/m3 CDPF（CDPF1）在大负荷工况下,后端NO2浓度低于前端,随着催化剂负载量增加,636 g/m3 CDPF（CDPF2）的后端NO2浓度高于前端。在耐久循环的首个3 000 r/min、100%负荷工况时,CDPF1与CDPF2的排气压降比DPF（diesel particulate filter）低约14 kPa。耐久循环测试中,CDPF1的再生效率为87.5%,CDPF2的再生效率达到93.1%。利用量子化学密度泛函理论DFT（density functional theory）,构建了组成Soot的大分子菲与NO2,在Pt（111）晶面氧化为CO和CO2的反应模型。通过DFT计算呈现NO2的N=O化学键断裂、解离产生的活性氧O与菲基的1号C在Pt晶面滑移并结合的反应历程。利用DFT计算得到的化学反应动力学参数,对CDPF1进行再生过程的一维仿真计算,排气压降的模拟值与试验值误差范围在3%以内。研究结果可为提高CDPF再生效率提供理论依据与工程指导。