极限碳载量下催化型柴油机颗粒捕集器再生特性研究

基于某高压共轨柴油机搭建了三维催化型柴油机颗粒捕集器（catalytic diesel particulate filter, CDPF）模型,研究了极限碳载量下不同结构CDPF的再生特性,分析了不同极限碳载量条件下灰分量及灰分分布系数对不同结构CDPF再生特性的影响。结果表明：极限碳载量下对称孔道结构（symmetrical cell technology, SCT）和非对称孔道结构（asymmetric cell technology, ACT）CDPF最高温度峰值随着极限碳载量增加而上升,不同结构CDPF压降随着极限碳载量的增加而上升且差距明显。随着极限碳载量的升高,CDPF载体温度及碳烟再生速率上升迅速且峰值明显增高。极限碳载量下,CDPF压降及载体最高温度随着灰分量的增加而上升,不同结构CDPF压降特性差异较大,SCT结构载体最高温度高于ACT结构,CDPF碳烟再生速率随灰分量的增加先上升后下降,在灰分量高时碳烟再生速率上升快且峰值高。极限碳载量下,相同灰分分布系数的不同结构CDPF压降差距明显,SCT结构压降整体高于ACT结构,不同结构CDPF碳烟再生速率和载体温度均随灰分...     

载体材料对DPF再生性能影响的试验研究

基于柴油机颗粒捕集器外加热源再生性能测试台架,对比研究了钛酸铝和碳化硅材料对柴油机颗粒捕集器(DPF)和催化型柴油机颗粒捕集器(CDPF)再生性能的影响规律。试验结果表明:随着来流温度的增加,不同材料载体的最高温度和最大温度梯度先缓慢增加后迅速增加,而再生效率逐渐呈线性增大,再生温度的陡增不能直接使再生效率陡增;在炭黑剧烈再生时,钛酸铝材料的最高温度和最大温度梯度远高于碳化硅材料载体;压降随来流温度、炭黑担载量的增加而增大,压降大小与材料孔隙率、孔径及载体本身的结构有关。     

DPF主动再生温度控制试验研究

由于柴油机运行工况条件复杂，中、低负荷工况下排气温度较低，无法满足柴油机颗粒捕捉器（DPF）主动再生的温度要求，因此需要对再生温度控制进行系统研究。研究了稳态工况下通过调节柴油机后喷油量、节气门开度对DPF内部温度控制的影响，以实现DPF入口温度满足主动再生的要求；同时研究分析降怠速（DTI）工况下不同炭载量载体再生时，DPF内部温度变化情况，以提高DPF主动再生过程中的安全性。结果表明：调节柴油机后喷油量、节气门开度，能够有效控制DPF内部温度，DTI工况下炭载量是影响DPF内部最高温度的主要因素。     

国六新型催化型柴油机微粒捕集器低温被动再生特性研究

基于自行搭建的柴油机氧化催化器（diesel oxidation catalyst, DOC）+催化型柴油机微粒捕集器（catalytic diesel particulate filter, CDPF）的试验台架,开展了碳化硅（SiC）及堇青石CDPF被动再生平衡点温度试验,并测试了DOC新鲜件及老化件对载体被动再生平衡点温度的影响,对两种材料CDPF进行了低温条件下的被动再生特性试验。试验结果表明：炭载量5 g/L时,SiC CDPF被动再生平衡点温度约为295 ℃,堇青石CDPF约为310 ℃;DOC老化件对SiC CDPF被动再生平衡点温度无明显影响,但会导致其被动再生效率降低;未加装DOC时,SiC CDPF被动再生平衡点温度上升至355 ℃,且会导致载体内部温度轴向及径向上产生较大温差,大大降低其再生效率（仅为5%）;炭载量5 g/L、入口温度325 ℃时,SiC CDPF被动再生效率仅为48.9%,再生速率为2.9 g/h,而堇青石CDPF被动再生效率为75.2%,再生速率为11.5 g/h,后者在该温度附近被动再生特性更优。     

DPF和CDPF主动再生排放特性对比分析

基于外加热源再生台架和颗粒物加载装置,探究了不同再生温度和碳载量下柴油机颗粒捕集器(DPF)和催化型DPF(CDPF)主动再生时出口气体和颗粒物排放特性．结果表明：催化剂铂(Pt)的涂敷有利于碳黑(PU)的氧化,在相同碳载量条件下,CDPF更易产生温度波峰,且再生效率略高于DPF;DPF再生过程中伴随着较高体积分数的CO排放,且升温阶段会出现一个低浓度的核模态颗粒排放窗口,后续再生阶段几乎无颗粒物释放;CDPF再生过程中几乎没有CO生成,但在再生阶段会伴随着大量的30 nm以下的小颗粒释放,且随着再生温度和碳载量的升高,CDPF出口颗粒物浓度逐渐升高．DPF和CDPF再生时分别具有不同优化窗口,既有利于减少颗粒物排放同时又保持较高的再生效率．     

DPF降怠速再生温度场分布测试及过滤效率分析

基于柴油机颗粒捕集器(DPF)降怠速(DTI)再生的特点,介绍了一种DPF极限碳载量、再生温度评估方法.在非道路瞬态循环(NRTC)工况进行DPF碳加载,通过缸内后喷控制再生温度,试验研究了碳载量为8 g/L、不同再生温度下降怠速再生时DPF的内部温度;在再生温度为600℃时测试了不同碳载量下降怠速再生期间DPF内部温度;通过AVL MSS-483烟度计在NRTC工况下分别测量发动机原排、再生前DPF后、再生后DPF后的颗粒物(PM)质量浓度,获得了降怠速再生后的PM质量浓度过滤效率.结果表明:碳载量为8 g/L时,随再生温度降低,DPF内部最高温度变高,降怠速再生导致载体损坏的风险变大;再生前DPF对PM的过滤效率高达99.95%,再生后降至97.10%.再生温度为600℃、碳载量为12 g/L时,DPF内最高温度超过1500℃,碳化硅载体损坏,DPF对PM的过滤效率降至87.30%,碳载量为8 g/L及10 g/L时,载体均未损坏.     

不同海拔下柴油机颗粒过滤器碳烟加载及再生特性研究

为研究不同海拔下柴油机颗粒过滤器(diesel particulate filter,DPF)碳烟加载规律及再生特性,在一台高压共轨柴油机上分别在两种大气压力(80kPa和100kPa)下进行了试验研究。研究内容包括全球统一瞬态循环(world harmonized transient cycle,WHTC)排放测试、DPF碳烟加载及压降特性、DPF再生过程温度场及压降特性。结果表明:高原环境下DPF的排气温度和各项排放数据指标均高于平原环境。高原环境下压降损失随碳烟的累积呈现出先快速增加后缓慢增加的趋势。再生温度和海拔高度对DPF再生压降、载体再生峰值温度、载体再生径向和轴向温度梯度、再生时机均有影响;再生温度越高及海拔越低,DPF再生压降越高;再生温度及海拔越高,再生时载体的峰值温度越高且载体径向和轴向温度梯度越大。     

基于气流引导的碳化硅CDPF主动再生温度特性

基于后处理系统的导流装置,采用模拟和试验对不同封装结构下的载体温度特性进行研究．结果表明：碳载量为6 g/L时,原机方案下喷油点火主动再生过程中的峰值温度和最大温度梯度分别为1 239℃和124.9℃/cm,造成柴油机颗粒捕集器(DPF)载体热熔失效和热应力失效．加装导流装置后,载体内部的速度、温度分布较均匀,其中,高开孔率方案的速度均匀性系数达到了0.967．碳载量为6 g/L时,高开孔率方案下采用喷油点火和喷油助燃两种主动再生方式,载体内部的再生峰值温度均出现在载体后段位置,且中心温度高于外缘温度,分别为845.5℃和597.8℃,最大温度升高速率和温度梯度分别为14.9℃/s、31.78℃/cm和8.7℃/s、4.37℃/cm,温度升高速率及温度梯度较原机均大幅降低,能够保证载体在主动再生过程中高效安全．     

柴油机颗粒捕集器特性测试评价

为了满足柴油机颗粒物(particulate matter,PM)排放标准的要求,应用微粒捕集器(diesel particulate filter,DPF)对柴油机排放的PM进行捕集并再生。对涂覆前后DPF的压差、不同工况下的被动和主动再生速率、压降特性及极限情况下的累碳量等进行测试评价。研究结果表明:相对于白载体,涂覆后的DPF压差略为增加;在氧化催化器(diesel oxidation catalyst,DOC)作用下,DPF捕集的碳颗粒较易发生被动再生,连续再生速率随着温度升高而提高;温度为400℃时,累碳速率和被动再生速率达到动态平衡,超过600℃时发生主动再生;在降怠速情况下测试累碳量,并通过轻型车排放测试规程(world harmonized light vehicles test cycle,WLTC)进行排放试验验证,结果表明,DPF对PM和粒子数量(particle number,PN)的捕集效率满足工程目标要求。     

催化型柴油颗粒捕集器再生性能的试验研究

为探究催化型柴油机颗粒捕集器(catalytic diesel particulate filter,CDPF)的再生性能,自制了CDPF颗粒加载装置,通过模拟气试验平台研究了炭载量、再生温度及气体流量对CDPF再生性能的影响,并对其再生效率、再生效能比、最高温度及最高温度梯度性能指标进行评价。试验结果表明:CDPF再生过程主要有两个阶段,第一个阶段主要发生在250~400℃之间,为低温长时间再生阶段;第二个阶段主要发生在500~600℃之间,为高温短时间再生阶段。当再生温度为350℃、气体流量为200mL/min时,3.2g/L、5.0g/L和7.0g/L 3种炭载量下的最高温度梯度均达到最小,分别为2 737.5℃/m、4 387.5℃/m和3 837.5℃/m。其再生效率在再生温度为250℃时均约为6.0%,而在550℃时均达到85.6%。当炭载量为5.0g/L,再生温度为500℃和550℃,气体流量为300mL/min时,最高温度、最高温度梯度及再生效率均达到最大,再生效能比随气体流量的增大从4.6×10-5 J-1下降到1.8×10-5 J-1。     

柴油车微粒捕捉器再生控制策略

对柴油车微粒捕捉器的各种再生控制方法进行了比较分析 ,并对背压控制方法进行了试验研究。利用背压模拟装置替代微粒捕捉器 ,研究了排气背压对 YC6 10 8柴油机的动力性、燃油经济性、排放和排温等参数的影响 ,在此基础上讨论了微粒捕捉器定背压再生控制方法的可行性及控制限值。首次提出利用排气温度对背压控制方法进行修正 ,以保证捕捉器在正确的时机进行再生     

柴油机微粒过滤器电加热再生技术的试验研究

目前的电加热分区再生技术不能在柴油机各种工况实现再生,这是使其不能实际应用的原因之一。为了克服这一缺点,作者在分析电加热分区再生过程的特点和再生成功必须具备的条件基础上,探索出了一种新的再生方法。使用这一方法,在柴油机各种工况下再生都能成功,为电加热分区再生实现自动控制奠定了基础。另外,作者改进了再生系统中电阻丝布置和分区方法,并进行了试验研究。证明改进后的电阻丝布置是可行的。     

柴油机排气微粒捕捉器燃气再生技术的研究

提出了一种新的柴油机排气微粒捕捉器的加热再生技术 ,即利用燃气与排气中的氧气燃烧清除微粒捕捉器中沉积的微粒 ;根据液化石油气的物化特性和排气中的含氧量 ,对这种方法的可行性进行了理论分析和试验验证 ;研制了一种以液化石油气为再生燃料的柴油机排气微粒捕捉器 ,并对燃气流量、过滤体内的微粒沉积量以及再生时间等影响因素进行了台架试验研究。     

利用H2O2进行DPF再生的试验研究

作者在165FA柴油机试验台上对H2O2为DPF（柴油机微粒过滤器）辅助再生的各项性能进行了试验研究。试验结果表明，对于壁流式不锈钢丝网滤芯的过滤器，在较低的反应温度（300℃-500℃）下，通过在过滤器中喷入H2O2，可使DPF得到良好的再生效果。     

基于80C196KB单片机的柴油机微粒过滤器控制

介绍红外再生微粒过滤器的组成、工作原理以及过滤器控制系统的设计要求和软硬件设计。采用80C196KB控制柴油机微粒过滤器再生时机和再生调节阀开度。结果表明,过滤器能及时清除累积的微粒,保持良好的工作性能,能满足车用环境的要求。     

柴油机排气微粒过滤器微波再生试验研究（2）

对开发研制的柴油机排气微粒后处理系统的微波再生特性进行了试验研究，试验结果表明，系统中采用的微波再生可靠有效。过滤体的再生效率为８０％左右；积碳量的多少对过滤体的再生效果没有显的影响，有效再生范围宽；再生时间为１０ｍｉｎ－１５ｍｉｎ左右，再生持续时间适当；再生空气的供给对再生结果有一定的影响，合适的再生空气供给可以加速再生和提高再生效率。     

柴油机排气微粒过滤器微波再生试验研究（1）

本对目前国内广泛采用的几种柴油机微粒过滤材料的微波特性进行了测量计算，并利用建立的柴油机微粒过滤及再生系统对过滤体的微波加热及再生特性了研究，结果表明，微波再生技术是比较成功的，它简单可靠，具有较广泛的应用价值，试验结果同时也表明，不同过滤材料的微波特性具有很大差异，需根据过滤材料垢特性合理地设计再生系统及组织再生过程。     

碳化硅泡沫陶瓷过滤器微波再生特性

利用所建立的柴油机排气微粒过滤器微波再生数学模型，对以新型过滤材料碳化硅为过滤体的微粒过滤系统进行了微波再生特性研究。并分析了几种主要因素对再生过程的影响。计算结果表明，碳化硅过滤材料具有良好的性能，基本满足微波再生要求。     

CRT再生特性及再生模式切换可行性研究

利用GT-Power软件建立了DPF连续再生仿真模型,对再生过程及其影响因素进行了仿真分析,并对基于CRT的主动、被动再生模式切换进行了可行性研究。     

壁流式微粒过滤器电加热再生自动控制系统的研究

在前期对壁流式陶瓷微粒过滤器电加热分区再生方法进行完善的基础上,对自动控制系统进行了研究。介绍了再生方法、控制方案的选择、控制系统（数字ＣＭＯＳ电路）的设计原理等,并进行了分区、定时自动再生试验。试验表明,研制的再生自动控制系统设计合理、运行可靠。对于一些运行有规律的车辆（如城市公共汽车、码头、车站内用柴油机车辆、工程机械等）来说,只要能合理确定再生间隔,该再生系统具有一定的实用性。