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。     

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。     

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。     

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。     

拖拉机用DPF系统的设计与匹配试验

对拖拉机匹配柴油机颗粒捕集器(DPF)系统进行了研究,并根据拖拉机的使用环境与工作特点,设计了适合其使用的DPF系统。重点对DPF系统的主体结构进行了设计,并通过CFD软件仿真进行了相应的优化,使进入氧化型催化转化器(DOC)载体端面的均匀度系数达到了0.949。同时根据DPF主动再生需要,设计了HC喷射系统,达到了精确计量HC喷射量的目的,并很好地解决了排气管喷油再生方式中喷嘴结焦的问题。     

柴油机颗粒捕集器再生研究现状综述

本文主要介绍了近年来国内外对柴油机颗粒捕集器(DPF)再生及排放性能的研究现状,通过对近年来DPF再生性能及颗粒排放性能研究热点的分析总结,对后续DPF再生控制策略及系统的优化提供参考,为控制DPF出口的颗粒排放奠定理论基础,促进该技术发展.     

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。     

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.     

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.     

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...     

应对未来挑战的柴油机技术进展

达到新验证循环确定的欧6d排放法规和实际驾驶排放循环的要求,是汽车内燃机面临的一大挑战。因为柴油机具有优质的低燃油耗特性,所以,其在实现欧洲2020年二氧化碳车队排放目标上可以起到重要作用。使柴油机在极端条件下也能完全控制氮氧化物排放,减少整机成本和复杂度,降低二氧化碳和氮氧化物的排放是柴油机技术发展的突破点,可以在排气后处理系统和燃烧系统两个方面寻求突破。文章模拟分析燃烧室和喷油系统,选择了最具潜力的结构和系统在发动机试验台上进行测试。以氮氧化物存储催化转化器和柴油机颗粒捕集器DPF为基础,开发了一种将选择性催化还原SCR安装到捕集器紧耦合位置上的新型后处理系统(SCRF),即将SCR与DPF集成到1个独立组件上。先进燃烧系统与高效SCRF后处理系统组合表明了柴油机在降低燃油耗的同时保持极低氮氧化物排放水平的潜力。     

非道路国四柴油机后处理开发与关键技术

介绍了非道路国四标准实施的背景，对目前非道路国四柴油机的技术路线、后处理结构型式进行了分析和展示。对后处理的关键技术包括DOC、DPF、后处理载体材质及体积选型、DPF再生技术、SCR以及东方红非道路国四柴油机应用及验证情况作出分析。     

柴油机DPF驻车再生过程中缸内后喷策略试验研究

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颗粒捕集器(diesel particulate filter,DPF)驻车再生过程中缸内后喷策略对氧化型催化转化器(diesel oxidation catalyst,DOC)入口、DOC出口的温度及排放的影响。结果表明,合适的近后喷角度、油量对提升DOC入口温度、降低DOC入口未燃HC效果显著;同时,合适的远后喷角度、油量对提升DOC出口温度,DOC出口未燃HC效果显著。研究结果对柴油机DPF驻车再生缸内后喷策略的制定和优化提供了重要的指导作用。     

农用机械柴油机DPF再生性能的建模与仿真

为了更好地对农用机械柴油机颗粒捕集器（Diesel Particulate Filter,DPF）的再生性能进行优化,降低农用机械尾气中的颗粒物含量,对DPF再生原理进行数学分析,并在GT-Power中建立模型。通过单因素实验和设计正交试验,研究了各个影响因素对于通道内最大峰值温度和再生时间的影响规律。结果表明：对通道内最大峰值温度,各因素的影响能力从大到小依次为初始沉淀物密度、进气温度、进气中氧气含量和进气流量;对再生所需时间,各因素的影响能力从大到小依次为进气温度、进气中氧气含量、进气流量和初始沉淀物密度。最后将这2个指标结合起来综合考虑,得到最佳取值方案：载体内初始沉积的颗粒物密度取1 g/L,进气温度取400℃,进气中氧气含量取16%,进气流量取240 L/s。仿真后体通道内最大峰值温度为424.6℃,再生所需时间为193 s时再生性能为最佳。     

氧化催化器出口温度控制研究

氧化催化器(DOC)出口温度控制是实现颗粒捕集器(DPF)主动再生控制热管理的关键。本文结合DOC系统的实际特征对系统进行分析,研究DOC传热及化学反应特性,建立了DOC一阶加延迟的载体出口温度响应模型,并利用载体试验数据进行了模型参数校核,同时建立了热响应特征模型时间常数及延迟时间常数与排气流量的关系。依据系统模型特征,研究了基于内模控制架构的PID控制策略,采用Pade二阶非对称近似方法对系统响应延迟部分进行处理,利用经典PID控制器与内模PID控制器等效方法建立了PID参数求解方程,分析了滤波器参数的设置方法。该控制策略通过台架试验,选取连续变化工况进行测试,DOC出口温度在排气流量及入口温度均大幅变化的情况下,可以确保出口温度控制在(575±20)℃范围内。     

常用碳移除技术特点及应用

温室效应带来的气候变化正威胁着人类，减少碳排放成为研究的热点。本文从国内外碳排放现状和我国双碳目标出发，阐述了发展碳移除技术的意义。通过对现阶段常用的碳捕集技术深冷法、吸收法、吸附法和膜分离法的简述，分析了各种技术方式的应用条件和优缺点，提出未来采用多技术集成拓展碳捕集应用领域，是提高碳捕集技术经济性和实现双碳目标的有效途径，并对碳捕集工艺设计和捕集方法选用提出参考建议。     

壁流式颗粒捕集器载体内部温度场的试验研究

用于减少柴油机颗粒物排放最有效的后处理装置就是壁流式颗粒物捕集器。对颗粒物捕集器CDPF载体部分温度场的分布进行试验研究,分析了最大温度梯度和温度峰值与流场之间的关系,同时验证了利用后喷和外部喷射进行主动再生期间温度场分布的不同。