欧洲稳态测试循环工况下微粒捕集器的流场分析

结合欧洲稳态测试循环工况（ESC）,对目前广泛应用的壁流式蜂窝陶瓷微粒捕集器建立CFD仿真模型,研究其静压力分布、速度分布、碳颗粒浓度分布规律,预测其对再生反应的影响,并对比分析ESC几种工况下的流场状况及捕集效率,模拟结果显示高速工况下的微粒捕集器内流场速度和排气背压较大,并拥有较好的捕集效率。     

A Research on the Mechanism and Influence of Ash Deposition in DPF Regeneration

利用GT-Power软件建立柴油机微粒捕集器再生仿真模型,并进行仿真,以分析再生中形成的灰分沉积对捕集器过滤效率和再生过程的影响.结果表明,灰分沉积不但会减小过滤体有效过滤面积,增大排气背压,从而降低载体的过滤性能;还会加剧微粒的燃烧,增大载体温度梯度.在再生平衡过程中,排气背压会缓慢上升,而再生平衡点温度会随着灰分沉积量的增加而下降.     

柴油机微粒捕集器燃油添加剂催化再生的试验研究

通过在康明斯6BT5.9发动机柴油中加入某型燃油添加剂的试验表明,添加剂能使沉积在捕集器内的微粒在300～400℃时起燃而使捕集器再生.同时分析了不同工况下,微粒累积与再生平衡温度点的变化及再生效果的优劣.对柴油机微粒捕集器再生技术的研究具有一定指导意义.     

柴油机微粒捕集器燃烧器再生试验研究

研究了全流式燃烧器从涡轮增压器出口处取气的空气供给方式。研究结果表明,新的供气方式可行,且未对发动机动力性带来不利影响;燃烧室具有一次风与二次风的结构,提高了点火可靠性及火焰燃烧稳定性,满足捕集器的再生要求。对捕集器再生时机判断和温度修正进行了研究,试验结果表明,含燃油添加剂的微粒捕集器再生效率在90%以上。     

基于Boost的柴油机微粒捕集器(DPF)性能分析

柴油机微粒排放控制技术已成为柴油机技术发展中的核心之一。文中探讨了微粒捕集器的捕集机理、过滤体材料特性以及再生技术。并利用AVL Boost软件建立模型,仿真分析了发动机的排气温度和柴油机微粒捕集器(Diesel Particulate Filter,DPF)的过滤孔密度对DPF的最高温度、排气背压和排气碳烟量的影响,提出了柴油机微粒捕集器设计优化的方法。     

A Study on the Right Moment for the Regeneration of Diesel Particulate Filter

提出了确定柴油机颗粒捕集器再生时机的主要原则,同时比较了不同的再生时机判断方法的特点,对过滤体的压力损失进行了数值模拟和试验研究.基于过滤体压力损失模型,根据排气流量、温度和背压计算颗粒沉积量,提出了新的再生时机判断方法.研究表明,在不考虑具体再生控制策略的前提下,堇青石过滤体的累积颗粒物的限值为4g/L,而SiC过滤体为8g/L.     

柴油机微粒捕集器定工况主动再生条件的试验研究

柴油机尾气后处理系统采用仅安装氧化催化转化器方案,通过试验确定了柴油机微粒捕集器定工况主动再生时所需的入口条件,通过对发动机不同工况排气温度的测量确定了微粒捕集器定工况主动再生的发动机工况点,得出了主动再生时排气管中所需喷入液化石油气的喷射脉宽.试验中氧化催化转化器对HC的转化效率达到了90%以上,满足了再生期间对催化...     

柴油机微粒捕集器中微粒物分布特性研究

为分析微粒在柴油机微粒捕集器中的分布特性,建立微粒捕集器内部过滤体微元通道模型,利用STAR-CCM+软件对简化后的模型进行仿真分析。得出微元通道内微粒物的浓度及压力场分布,根据进口和出口端面上的平均微粒物浓度可以求解过滤通道的捕集效率,根据进口和出口端面的平均压力可以求解微元通道的背压。并研究进出口孔穴形状及孔隙率对通道背压和捕集效率的影响。结果表明,正方形孔穴比正八边形孔穴的捕集效率和背压综合性能指标更佳;随着过滤层孔隙率的增加,捕集效率和背压均有所下降。     

柴油机微粒捕集器瞬态再生特性仿真

建立了基于柴油机微粒捕集器主动再生的GT-Power仿真模型,针对2 200 r/min、100%和1 400 r/min、50%两种典型工况,对捕集器瞬态再生特性进行了研究。计算结果表明：柴油机由高转速、大负荷变为低转速、小负荷的瞬态工况下,微粒捕集器再生时,载体各端温度曲线呈双峰状,载体壁面峰值温度与稳态相比大大升高;且工况变化时间越短,这种现象越明显。     

新型柴油机颗粒捕集器—CRT^TM

颗粒再生是颗粒捕集器所面临的最大挑战。本文介绍了一种能在发动机大部分工况下持续自我再生的新型颗粒捕集器－－CRT^TM，并且分析了影响其性能的主要因素。     

Estimation of soot oxidation rate in DPF under carbon and non-carbon based particulate matter accumulated condition

By high particulate matter(PM) reduction performance, diesel particulate filter(DPF) is applied to almost all of modern HSDI diesel engine. PM emitted from diesel engine is consist of carbon based and non-carbon based material. Representative carbon based PM is soot. Non-carbon based PM is produced by wear of engine and exhaust component, combustion of lubrication oil and sulphur in fuel. Accumulation of non-carbon based PM affects pressure difference of DPF and thus accuracy of soot mass estimation in DPF can be lowered during normal and regeneration condition when the pressure difference caused by non-carbon based PM is not recognized correctly. Also unevenly accumulated PM inside of DPF can produce locally different exhaust gas temperature and thus it can lower accuracy of soot mass estimation during regeneration. This study focuses on estimation of soot oxidation rate not by conventional pressure difference but by exhaust gas analysis at up and downstream of DPF. Results, strong correlations between CO₂ -fuel mass ratio and soot oxidation was observed.     

DOC辅助DPF再生的二次污染研究

在氧化型催化转换器(DOC)前端的排气管中喷入柴油,通过提高柴油机尾气温度、燃烧并去除柴油机微粒捕集器(DPF)中的PM,实现了DPF再生。对整个再生过程中尾气成分进行分析和计算,发现碳氢化合物(HC)为主要二次污染物,且排放相对较大。通过试验方法,分别研究喷油流量和喷油时DOC前端排气温度对再生过程中HC排放的影响,并依此提出保温处理、分阶段喷油和低速再生等三项优化措施。优化后再生过程中HC排放降低了68%,且燃油经济性提高了21%。     

柴油机微粒捕集器催化再生技术

柴油机微粒捕集器（DPF）能降低柴油机的微粒（PM）排放量,文章提出了DPF催化再生技术方案,将氧化催化器（DOC）与DPF相结合,通过DOC催化氧化未燃HC等来提高排气温度达到微粒着火温度500～600℃,点燃微粒从而完成再生过程。以YN4100QB–1A柴油机为研究对象,对不同喷油量下的DPF升温特性进行了试验研究,试验结果表明：当喷油量大于60mL/min时,再生系统能迅速将排气温度提高到500℃以上。可变喷油量的喷油控制方案可使DPF升温平缓,降低再生造成的二次污染。     

柴油车微粒捕集器再生控制系统硬件设计

控制系统在柴油车微粒捕集器再生过程中起着重要作用。采用“燃烧器＋DOC＋添加剂＋DPF”的喷油助燃催化再生技术,设计了基于TMS320F2812单片机的再生控制系统硬件电路,分析了控制系统各硬件组成部分。实践证明,控制系统能够实现DPF可靠再生。     

柴油机后处理系统一维数值模拟

以准稳态流动的压力损失方程与传热方程为计算依据,将过滤体看成是一维单通道流动管道的集合,建立了DPF一维流动模型,模拟过滤体;以BJ493ZQ3发动机为试验用发动机,建立发动机模型,将DPF模型连接在发动机排气管尾端,集合为系统整体模型,模拟系统排气阻力。计算与试验结果都表明,固定转速,低负荷时,系统排气阻力与负荷近似呈线性关系,高负荷时,二者近似呈二次曲线关系。计算给出了柴油机加装壁流式碳化硅DPF在实际不同运行条件下的排气背压MAP图,用来标定控制器,同时为DPF的再生控制策略提供了依据。     

Effects of Residual Ash on Dpf Capture and Regeneration

To study the effects of residual ash on the capture and regeneration of a diesel particulate filter (DPF), repeated capture and complete regeneration experiments were conducted. An engine exhaust particulate sizer was used to measure the particle size distribution of diesel in the front and back of DPF. Discrepancies in the size distribution of the particulate matter in repeated trapping tests were analyzed. To achieve complete DPF regeneration, a DPF regeneration system using nonthermal plasma technology was established. The regeneration carbon removal mass and peak temperatures of DPF internal measuring points were monitored to evaluate the effect of regeneration. The mechanism explaining the influence of residual ash on DPF capture and regeneration was thoroughly investigated. Results indicate that the DPF trapping efficiencies of the nuclear-mode particles and ultrafine particles have significant improvements with the increase quantity of residual ash, from 90 % and 96.01 % to 94.17 % and 97.27 %, respectively. The exhaust backpressure of the DPF rises from 9.41 kPa to 11.24 kPa. Heat transfer in the DPF is improved with ash, and the peak temperatures of the measuring points accordingly increase. By comparing the regeneration trials, the elapsed time for complete regeneration and time difference for reaching the peak temperature between adjacent reaction interfaces are extended with increased quantity of ash. The carbon removal mass rises by 34.00 %.     

DPF对柴油机性能影响的仿真研究

利用GT-Power软件,分别建立了柴油机颗粒捕集器(DPF)和D19柴油机的仿真模型,并把二者进行耦合,研究了DPF对D19柴油机的功率、扭矩、缸压及燃油消耗率等方面的影响。研究结果表明,加装DPF会使发动机排气背压升高,输出功率与扭矩下降,缸内最高燃烧压力降低,燃油消耗率上升,且随着载体内颗粒物数量的增加,这种趋势更为明显;当DPF内炭烟加载量接近满载达到10 g/L时,D19发动机的功率、扭矩已有明显的下降趋势,在高转速下最高降幅达4%左右,燃油消耗率增幅为3%左右。     

柴油机排气颗粒物捕集器的发展

柴油机在轻型车辆上使用的日趋普遍,使得柴油机排放气体中的颗粒物后处理成为研究热点。颗粒物捕集器是解决柴油机排气颗粒污染最有效的后处理技术。针对目前国内颗粒物捕集器的使用情况,论述了柴油机排气颗粒物捕集器过滤材料和过滤体再生技术近年来的研究现状,介绍了近年来过滤材料和过滤体再生技术结合良好的几种颗粒物捕集器,提出了颗粒物捕集器今后的研究方向。     

颗粒捕集器喷油助燃再生旋流式燃烧器流场特性分析

颗粒捕集器喷油助燃再生燃烧器内的流场分布对气流组织及油气混合有重要影响,而供风形式是燃烧器内流场特性的主要影响因素之一.为了在燃烧室内形成稳定持续的回流,促进油气混合进程,分别采用双矩形口切向供风和直片式轴向旋流器供风两种供气形式,设计等入口截面面积的两种供风系统结构,并在相同发动机排气和补气条件下对燃烧器冷流场进行仿真分析.分析结果表明,两种供风形式均能形成可回流到油气混合室端面的中心回流区,轴向旋流器供风时的中心回流区的长度、最大回流速度、突扩位置的重附着区长度分别比双矩形口切向供风时大8.11%,5.63%和9.59%,且轴向旋流器供风时的湍动能大于双矩形口切向供风.对比结果显示,利用轴向旋流器供风更有利于促进混合过程的进行,对气流的组织更合理.