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。     

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。     

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。     

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。     

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...     

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。     

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。     

柴油机后处理装置的颗粒排放物拉曼光谱研究

为研究发动机排放颗粒物经氧化催化转化器（DOC）以及柴油颗粒捕集器（DPF）后结构和化学组成的变化规律,在一台配备后处理装置的电控高压共轨增压中冷柴油机上进行颗粒物取样,采用激光拉曼光谱仪测取拉曼光谱,比较了不同测点位置颗粒物的拉曼光谱特征。结果表明：颗粒物的拉曼光谱均由5个峰组成,且峰位在一个较小的范围内变化,描述颗粒物结构和组成的各特征参数随测点位置的不同而变化,即ID1 /IG 随测点后移而减小,ID2 /IG 逐渐增大,而ID3 /IG 、ID4 /IG 和IALL /IG 均表现为先减小后增大的趋势,说明经过DOC和DOC+DPF时颗粒物发生了物理和化学变化,从而使颗粒结构和成分发生变化。代表颗粒物石墨化程度的ID1 /IG 值随测点的后移而增加,但是DPF后颗粒的有机物成分所占比例最大。     

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。     

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。     

喷油助燃再生DPF过滤体入口废气温度条件研究

阐述了DPF喷油助燃再生的工作原理,在考虑过滤体内沉积微粒氧化反应次模型的基础上,以壁流式蜂窝陶瓷过滤体为研究对象,建立柴油机稳态工况下过滤体入口孔道的再生简化模型。考虑到柴油机中小负荷排气富氧条件,通过无量纲化,结合DPF的排气背压模型,得到了喷油助燃再生DPF时过滤体入口端所需的温度条件。试验表明,以该条件获得的理论过滤体入口废气温度所对应的喷油率来调节燃烧器功率可顺利实现DPF的再生过程,为DPF喷油助燃再生系统的设计提供了一定的理论依据。     

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。     

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.     

农用柴油机后处理装置快速老化方法

使用掺入机油的柴油作为农用柴油机燃料,采用高负荷运行工况,以实现快速模拟机油大量消耗情况灰分所造成的影响加速老化过程,研究一种简单高效的柴油机氧化催化器(diesel oxidation catalysts,DOC)、柴油机颗粒物过滤器(diesel particulate filter,DPF)快速老化方法,缩短DO...     

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。     

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。     

车用柴油机满足国Ⅳ排放技术方案的试验研究

对一款满足国Ⅲ排放的高压共轨柴油机加装废气再循环(EGR)以及氧化催化转化器(DOC)和颗粒氧化催化转化器(POC)进行排放升级,通过台架试验研究升级后的柴油机的排放特性。试验结果表明,改造后柴油机的排放水平达到国Ⅳ排放要求。