柴油机微粒捕集器的激波再生研究

以柴油机为研究对象,研究柴油机微粒过滤器的在机再生技术,旨在减少柴油机微粒排放。分析了激波技术的特性,比较了目前几种柴油机微粒捕集器的原理及特点,阐述了燃气激波发生原理,设计了燃气激波微粒捕集器的结构,提出了参数设计的试验方法。     

基于AVL FIRE对柴油机微粒捕集器捕集过程的模拟研究

利用AVL FIRE软件建立柴油机微粒捕集器(DPF)三维模型,模拟DPF捕集过程,研究进气流量、进气温度、过滤壁厚度和孔密度对捕集过程的影响规律。研究结果表明:减小进气流量能改善气体流动,并且能提升DPF捕集性能和流阻性能;降低进气温度能改善气体流动和流阻性能,但不利于提升捕集性能;增大孔密度不利于气体流动,但能提升流阻性能和捕集性能;减小壁厚能改善气体流动和流阻性能,但会恶化捕集性能。     

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.     

微粒捕集器喷油助燃再生旋流燃烧器流场特性研究

微粒捕集器喷油助燃再生旋流燃烧器内的流场分布对油气混合和火焰稳定性具有重要影响,课题组设计了四种不同叶片安装角度的旋流燃烧器,采用相同的入口边界条件对其流场进行仿真分析.仿真结果表明:随着叶片安装角度的增大,中心回流区的长度、回流速度也不断增大,重附着区长度却不断减小.     

NO2扩散作用对催化型微粒捕集器再生的影响

针对催化型微粒捕集器被动再生反应机理的问题,采用试验和仿真研究了NO_2扩散作用对壁面和碳烟层再生产生的影响。由于壁面层产生NO_2,饼层消耗NO_2,形成的浓度梯度作为驱动力产生反向扩散扩用,在多孔介质中发生孔扩散及努森扩散,NO_2多次参与了碳烟的被动再生反应。研究结果反映考虑扩散作用的被动再生模型与试验值相比,再生模型反应压降偏差可控制在7.0%以内,NO_2偏差小于7.3%。NO_2扩散作用随入口温度的升高更加明显,载体入口气体温度增加100℃时的NO_2增加率约为增加50℃时NO_2增加率的1.90~1.95倍。425℃时,z/L=0.9,H=0.182 9 mm处NO_2浓度最高,NO_2质量分数最高为5.69×10-4。分析碳烟再生过程发现,排气温度提升增强了NO_2扩散作用,进而促进了颗粒物再生。425℃条件下,1 000 s内完成了55.94%的碳烟再生,深床层完成了80.53%,总再生量是325℃条件下的3.68倍。NO_2扩散作用有效提升了载体的被动再生能力,延长了主动再生周期,改善了载体耐久性能。     

柴油机微粒捕集器及其再生技术研究

以柴油机为研究对象,研究柴油机微粒过滤器及其在机再生技术,旨在减少柴油机微粒排放。简述了柴油机排气微粒的形成及危害,综合分析了目前排气微粒净化技术及其特点,提出了柴油机微粒捕集器及再生技术的一些研究方向及措施。     

催化型微粒捕集器主被动再生性能数值模拟

通过数值模拟和发动机试验验证,建立了催化型微粒捕集器(CPF)的数值模型,引入微粒(PM)催化再生比α用以评价CPF催化剂催化效率,分析研究了CPF进口条件等对催化效率的影响并依据催化效率区间选择催化剂涂覆量大小;分析了3种过滤体孔道形状、壁面渗透率、碳烟渗透率等对CPF压降特性以及主动再生频率的影响;研究了3种物理参数对CPF主动再生最高温度的影响。结果表明:在特定温度范围内,随着初始碳烟量和NO与NO2体积分数比的提高,催化剂催化效率提高;正六边形孔道、高壁面渗透率及高碳烟渗透率情况下,主动再生频率较低;正四边形孔道、高壁面渗透率和低碳烟渗透率情况下主动再生最高温度较低。     

柴油机碳烟颗粒物捕集器设计与试验

提出以聚丙烯腈基碳纤维毡作为柴油机碳烟颗粒物捕集介质的方法,研制出聚丙烯腈基碳纤维毡碳烟捕集器。在CC485型柴油机上的试验结果表明：该碳烟捕集器具有较高的捕集效率,所产生的排气压降对柴油机工作性能的影响不大。     

微粒捕集器再生用燃烧器流场特性分析

传统的微粒捕集器喷油助燃再生燃烧器内的流场分布对其油气混合的情况有着重要的影响,为了在燃烧室内形成稳定持续的回流,促进油气混合进程,课题组探究旋流数对流场特性的影响,设计并提出了单、双级两种旋流数的供风系统结构,并限定发动机排气以及补气条件相同,对燃烧器的冷态流场进行仿真分析.研究表明:旋流数的增加大大改变了气流进入燃...     

柴油机壁流式过滤体捕集与流阻性能影响规律

根据气流在柴油机壁流式微粒捕集器内的流动特点,将过滤壁面假设为由若干球状单元组成,建立了壁流式过滤体捕集过程的数学模型.研究了排气特征、过滤体结构参数对壁流式过滤体捕集及流阻性能的影响规律.结果表明,减小排气流量、增大过滤体体积等方法,既能优化捕集性能,又能优化流阻性能;减小过滤体长径比,能优化流阻性能,而对捕集性能没有影响;增大过滤壁厚度,能优化捕集性能,但会使流动性能恶化;改变排气温度和孔道宽度,对捕集性能及流阻性能的影响都较小.最后通过试验验证了数学模型的准确性.     

柴油机燃用Ce基FBC燃油颗粒物微观结构与化学分析

以环烷酸铈溶液作为燃油添加剂(FBC),依次按Ce元素质量比为50、100、150、300 mg/kg添加到柴油中,分别配制出F50、F100、F150和F300燃油。对共轨柴油机燃用铈基FBC燃油的燃烧颗粒,采用热重分析、气相色谱-质谱联用仪、扫描电镜和粒径分级采样的方法,研究了FBC燃油颗粒的氧化特性、可溶有机物组分(SOF)、粒径分布及微观结构。结果表明:随FBC掺混比的提高,颗粒物的氧化反应向着低温区域移动,含铈元素150 mg/kg时为最佳掺混比;与纯柴油颗粒相比,FBC颗粒的SOF中高碳原子数目下降,多环芳烃含量减少了49.2%;FBC颗粒粒径向着小粒径方向移动,核模态颗粒的数量浓度峰值增加了8.9%,而质量浓度峰值降低了14.5%;FBC颗粒物含有Ce元素质量分数为1.23%,其形貌为疏松多孔的海绵状,粘结程度明显降低。     

柴油机后处理装置高海拔试验研究

搭建了重型柴油机加装DPF,CDPF,DOC+CDPF的高原试验台架,研究分析了发动机性能、后处理装置的温度和压差。结果表明,加装3种后处理装置,发动机动力性和经济性均有不同程度下降,其中DOC+CDPF下降幅度最大;3种后处理装置排放性均有不同程度改善,其中碳烟捕集效果均比较高,加装CDPF和DOC+CDPF的后端CO排放均趋近于零;DOC+CDPF方案中,CDPF前端的温度明显升高,促进碳烟在CDPF中再生;随转速的升高,单独加装CDPF前后端压差不断增大,在高转速时逐渐平稳,DOC+CDPF方案中,CDPF前后端压差先增大后趋于平稳再逐渐减小,综合性能DOC+CDPF方案最好。     

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。     

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。     

甲醇柴油与生物柴油微粒排放粒径分布特

以石化柴油为参照,在发动机台架上,采用电子低压冲击仪及其附带的两级稀释系统测试了燃用柴油、甲醇柴油和生物柴油排放的不同粒径微粒的数量浓度、体积浓度,分析了发动机转速、负荷以及燃油种类对微粒粒径分布的影响.试验证明:在外特性下,柴油、甲醇柴油排放的微粒数量浓度随转速增大而增加,生物柴油排放的微粒数量浓度随转速没有明显变化规律;在2 300 r/min,生物柴油和柴油随负荷的减小排放的微粒数量浓度增加;标定功率下,柴油排放微粒的体积浓度大于生物柴油和甲醇柴油,但在核模态范围内,相对于柴油,甲醇柴油排放的微粒数量浓度是下降的,降幅达62.8%.生物柴油是上升的,升幅为30.7%.     

柴油理化特性对高压共轨柴油机微粒粒度分布的影响

利用TSI EEPS3090微粒粒度测试系统,试验研究了高压共轨柴油机燃用不同理化特性调和柴油时的微粒成分及微粒排放粒度分布特征,揭示了燃料着火性能及燃料组分对微粒排放特性的影响规律。研究结果表明,对于不同着火性能的燃料,中小负荷工况下微粒数量浓度分布曲线大致呈单峰结构,峰值位于30nm附近,排气中绝大多数微粒粒径处于5~300nm之间。适当提高燃料十六烷值,能够缩短滞燃期,增大扩散燃烧期比例,有助于减少核态微粒的排放数量。同时,燃料含硫量对核态微粒排放影响较大,含硫量高将导致核态微粒排放量增加。随十六烷值增加,排气微粒中可溶性有机物质（SOF）比例减小,干碳烟（DS）比例上升。