直喷发动机颗粒物捕集器台架碳烟标定试验研究

为减少发动机原排中碳烟问题,以直喷汽油发动机为研究对象,采用台架试验平台,通过采集台架数据,并采用线性拟合和平均值的方法对台架数据处理,研究发动机不同喷油模式,催化剂加热模式,背压、冷却液温度修正下的碳烟排放情况,得到了发动机不同工况下的累碳模型.     

柴油机颗粒过滤器工作过程中捕集颗粒物的试验研究

对柴油机颗粒过滤器(diesel particulate filter,DPF)进行了颗粒物(particulate matter,PM)在线捕集试验。通过发动机废气排放颗粒物粒径谱仪EEPS-3090分析了DPF对不同粒径PM的捕集特性;通过扫描电镜仪和热重分析仪探究了DPF前后端PM的堆积形貌及氧化特性。研究结果表明:DPF对大粒径颗粒物的捕集效果优于小粒径颗粒物,聚集态颗粒物基本被DPF完全拦截;DPF孔道过滤壁面的深层碳烟减小了微孔孔径,随着采样时间的增加,DPF对PM的捕集率升高。柴油机排气流经DPF后,逃逸出少量PM,以核态颗粒物为主。与DPF前端相比,后端PM的挥发性组分含量升高,元素碳的含量下降,氧化活性增强。     

DPF碳载量模型的建立及试验

为弥补微粒捕集器(DPF)压差传感器在低排气流量条件下测量结果偏差较大的不足,提高DPF主动再生触发时刻判断的准确性,建立了DPF碳载量理论计算模型,并在世界统一瞬态循环(WHTC)测试循环下进行了试验验证.结果表明:WHTC测试循环下DPF碳烟累积过程中,计算结果与测量结果间的偏差均值在3.4%左右,当DPF碳载量达到再生设定值为3.2,g/L时,计算结果偏差约为5.9%;DPF初始碳载量为3.94,g/L,在WHTC测试循环下触发主动再生,循环结束后DPF碳载量计算结果和测量结果分别为0.32,g/L和0.39,g/L,二者之间的偏差在0.07,g/L左右.     

柴油机碳烟颗粒三维形貌特征的研究

采用微孔均匀沉积冲击器(MOUDI)颗粒采样仪从ZS195单缸发动机尾气中采样,并用软X射线显微成像和软X射线三维重建技术从不同角度观察颗粒的形貌,用Amira获得不同工况、不同粒径级下颗粒的三维形貌和形态学参数,通过比较不同负荷工况和不同粒径级下颗粒的形态学参数,如分形维数、单位体积的表面积等,分析了不同工况和粒径级下这些形态学参数的差别.     

柴油机内碳烟颗粒破碎的数值模拟

基于离散颗粒群理论,考虑碳烟尺寸影响因素,构建碳烟颗粒动力学模型中破碎模型.采用群体平衡方程建立了碳烟生成破碎的详细数学模型,并采用矩量投影法进行求解.将该破碎模型与参考燃料化学机理TRF机理、KIVA-CHEMKIN程序进行耦合,模拟计算碳烟颗粒在柴油机内的破碎过程.结果表明:加入破碎模型后,后燃阶段缸内碳烟数密度计...     

柴油机缸内碳烟颗粒形成过程与尺寸分布特性

采用了唯象的半经验碳烟排放模型,考虑了碳粒成核、表面成长、凝结和氧化的基本过程,模拟计算了柴油机缸内燃烧条件下缸内碳烟形成过程中的活性基核、碳粒核的生成规律及碳粒尺寸分布规律,并对碳烟排放进行了分析。计算结果表明:燃烧温度和混合物当量比对初始碳核的生成有很重要的影响,碳核粒子首先在活塞凹坑底部的浓混合区域生成,随燃烧的扩散过程,燃烧室中心位置和凹坑唇边挤流区相继出现较高浓度的基核,但存在浓度相位差,缸内不同位置生成碳粒数量和尺寸分布是不同的,不同尺寸范围的碳粒数量和质量之间存在对应关系。     

直喷式柴油机的碳烟预测模型

本文建立了一个直喷式柴油机的多区准维油滴蒸发燃烧模型,在此基础上采用Arrhenius型公式对实际过程中极为复杂的碳烟生成历程进行了模拟。在一台四冲程直喷式柴油机上对该模型进行了标定和试验验证,试验结果表明该模型对发动机变工况、变参数运行时的碳烟生成量有较好的预测能力。     

基于柴油机技术参数变化对碳烟排放影响的试验研究

以6缸柴油机为研究对象,选用供油提前角、负荷、转速、气门间隙、喷油压力5个因素作为技术因子,设计5因素5水平试验方案.建立柴油机烟度随技术参数而变化的回归方程,定量描述各技术参数对柴油机烟度排放的影响.通过对模型的主效应分析,确定时柴油机烟度影响较大的因素;通过模型的交互效应分析,找出供油提前角和喷油压力对柴油机烟度排放的交互影响.     

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...     

某柴油机碳烟排放改善研究

从柴油机碳烟形成机理入手,分析了某柴油机黑烟较重的原因.对影响碳烟的敏感参数进行重点分析,提出了改进技术措施,并完成了性能仿真与试验验证,取得了较好的效果.     

柴油机微粒袋滤器的试验研究

本将袋滤技术用于柴油机生粒排放控制，根据柴油机的工作特点，研制了一结构较为紧凑的柴油机微粒袋滤器，在４８５Ａ柴油机台架上重点对柴油机的微粒质量排放特性，袋滤器的过滤效率、阻力及清灰效果进行了试验考察。结果证实，柴油机的质量排放浓度在高、低速工况下较高而在中等转速下较低，袋滤器的微粒捕集效率在不同工况下均高于９０％；袋滤器的清灰系统在整个试验期间能有效地工作而无故障。     

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...     

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。     

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。     

铜分子筛涂覆颗粒捕集催化剂的实验研究

针对柴油催化氧化系统（diesel oxidation catalyst,DOC）、颗粒捕集器（diesel particulate filter,DPF）、选择性催化还原（selective catalytic reduction,SCR）系统应用于轻型车时面临的催化剂布置困难和SCR催化剂温度低等问题,将SCR催化剂涂覆到DPF载体（简称SDPF）,实现NO_x减排和PM捕集功能,同时可显著减小后处理催化剂的体积。分别考察SDPF在200、300和400 ℃时不同碳烟加载量下的台架测试背压,测试结果表明SDPF催化剂加载碳烟在0~4.0 g/L范围内背压增长显著,在4.0~6.0 g/L范围内背压增长不明显。选取体积类似的SDPF和SCR催化剂进行新鲜态NO_x转化性能对比测试,测试结果表明：SDPF催化剂仅需相同体积SCR催化剂约2/3的涂覆量即可达到相当的NO_x转化能力,碳烟加载主要影响230 ℃以下的低温段NO_x转化。SDPF载体积炭量达到6.0 g/L后进行快速升温,以测试催化剂的积炭再生性能。测试结果表明：SDPF积炭再生时高温区域集中在出气端中心区域,可探测最高温度低于650 ℃,较充分的碳烟再生时间应大于15 min。     

NO2-Assisted Soot Regeneration Behavior in a Diesel Particulate Filter with Heavy-Duty Diesel Exhaust Gases

A major concern in operating a diesel engine is how to reduce the soot emission from the exhaust gases, as soot has a negative effect on both human health and the environment. More stringent emission regulations make the diesel particulate filter (DPF) an indispensable after-treatment component to reduce diesel soot from exhaust gases. The most important issue in developing an effective DPF, however, is regeneration technology to oxidize the diesel soot trapped in the filter, either periodically or continuously, during regular engine operations. Various methods exist for regenerating diesel soot captured by the filter. Of these, NO₂ is widely used for continuous regeneration of diesel soot since it can oxidize diesel soot at lower temperatures than the conventional oxidizer O₂ In this work, after introducing governing equations for trapping and regenerating diesel soot in the DPF, regeneration behavior is examined by changing such various parameters as exhaust gas temperature and O₂ concentration. Numerical investigation is then performed in order to find the optimum NO₂/soot ratio required for continuous regeneration of the soot deposited in the DPF.     

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。