柴油机微粒捕集器被动再生平衡研究

建立了柴油机微粒捕集器（DPF）的三维仿真模型,并验证了模型的准确性。模拟计算了DPF连续被动再生过程中 m （NO2）/m （Soot ）比例、排气温度及450℃时 O2浓度对再生平衡的影响。结果表明：排气中m（NO2）/m（Soot）比例为5时再生达到平衡,比例越高越有利于去除微粒物;排气温度越高参与再生反应的O2越多,越有利于DPF再生达到平衡;排气温度为450℃及O2浓度为5％时达到平衡,其浓度越高则再生速率越高。     

重型柴油机DPF非线性非稳态碳载量估算方法研究

通常可以使用压差传感器估计柴油机微粒捕集器(DPF)中的碳载量，但其在较低排气流量时的非线性和非稳定状态下，准确性会严重下降。为了提高精度，建立了新的碳载量估算方法，以计算DPF中的炭烟累计量，从而提高主动再生触发时间的精度。该模型基于发动机炭烟排放和DPF内的炭烟氧化平衡，由炭烟排放模型、NO₂被动再生模型和炭烟高温氧化模型3个子模型组成。测试验证是基于全球统一瞬态试验循环(WHTC)进行的。试验结果表明，在载碳形成过程中，碳载量计算值与实测值的平均误差为4.6%。随着排气温度和NO₂浓度增加，被动再生加快，主动再生间隔延长。     

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。     

氧化催化器对柴油机NO2排放影响的仿真研究

利用流体分析软件Fire建立了柴油机氧化催化器(DOC)的三维仿真模型,并通过试验验证了模型的有效性。通过仿真模型分析了空速、DOC入口温度、NO与NOx浓度比(RNO)、CO浓度和HC浓度对柴油机DOC后NO2与NOx浓度比(RNO2)的影响。仿真结果表明:增加空速,DOC后的RNO2降低;DOC入口的RNO、CO浓度、HC浓度增大,DOC末端的RNO2增加;DOC后的RNO2随DOC入口排气温度的增加先升高后降低,在600K附近达到最大值。     

不同颗粒物分布对柴油机颗粒过滤器再生性能的影响

在柴油机颗粒过滤器(DPF)再生过程中,温度升高会使气体进一步膨胀,气体黏度增加,气 体流动阻力增大,导致 DPF再生过程中的压降大于初始压降。使用 AVL-FIRE 软件建立了 DPF的 三维再生计算模型,分别模拟了 DPF再生过程中不同炭烟颗粒分布对 DPF的压降、温度和炭烟密度等因素随再生时间变化的过程。研究结果显示,采用不同的颗粒物分布方式能够降低 DPF再生过程中的压降,其中均匀分布的颗粒物所产生的压降最高。DPF 内部积累的炭烟颗粒越靠近入口处, DPF内部的平均温度越高,达到峰值温度的时间也越短。相同的颗粒物分布类型仅导致峰值温度出现的时间有差异,不会对峰值温度产生影响。由于热量在过滤器末端聚集,因此无论采用何种颗粒物分布类型,都会导致过滤器末端处的炭烟颗粒燃烧速度快于前端。     

低温等离子体喷射系统降低排放及再生DPF的试验研究

通过建立低温等离子体(NTP)喷射系统试验台架,研究了NTP反应器产生的活性物质对柴油机HC,NOx,PM排放的转化效果,并研究了对DPF的再生效果。研究结果表明:当柴油机在低速小负荷工况运行时,排气温度较低,NTP反应器产生的O3,O等活性物质主要将柴油机NOx排放物中的NO部分氧化为NO2;当柴油机高速大负荷工况运行时,活性物质对排气中HC,PM的氧化作用加强,将额外生成CO,同时实现对DPF的连续再生。     

EGR和微粒过滤器降低排放的试验研究

对废气再循环(EGR)与微粒过滤器(DPF) 技术降低柴油机NOx与PM排放进行了试验研究,通过对运用EGR技术的系统在不同工况下的排放试验,观察柴油机在不同负荷下NOx、烟度的变化,进而算出EGR率,得出最佳EGR率与负荷的关系;对微粒过滤器进行过滤再生试验,研究不同时间、不同调节阀开度对再生温度的影响,以提高微粒过...     

基于压差的DPF再生载碳量模型标定研究与验证

基于压差的DPF再生载碳量模型标定和验证,研究了发动机各工况范围内对应的特征点排气温度和排气流量的DPF空载压差,DPF最大载碳量范围内均匀分布的特征点所对应的发动机排气流量的DPF压差值,计算出各特征点的流阻,形成DPF再生载碳量标定模型;然后通过不同地理区域和不同工况的试验,验证了该模型的正确性和适用性。     

不同海拔下国六柴油机性能试验研究EI北大核心CSCD

基于高原环境模拟试验台架,研究了不同海拔下国六柴油机全负荷和40%负荷工况下的动力性、经济性及排放特性,同时探讨了4 000 m海拔下发动机持续运行在低转速大负荷工况柴油机颗粒物捕集器(DPF)堵塞的可能性。结果表明:全负荷和40%负荷工况下随着海拔的上升,发动机的进气流量、空燃比、有效热效率,排气氧浓度、排气压力呈非线性减小,有效燃油消耗率、排气温度、NO排放呈不同幅度增加;动力性、经济性下降明显,排放性能恶化;全负荷工况对海拔的变化更加敏感,特别是低转速和高转速的性能降幅较大;国六柴油机在4 000 m海拔下持续运行在低转速大负荷工况,DPF内大量颗粒物沉积但再生困难,较短时间内被堵塞。     

大型柴油机DPF被动再生特性的试验研究

通过台架试验研究了不同废气再循环（EGR）率及不同排气节流阀开度对柴油机颗粒过滤器（DPF）被动再生的影响规律,对比了在世界协作瞬态循环（WHTC）工况前900s瞬态工况下开关EGR阀对DPF耐久特性的影响,并研究了驻车再生的效果。试验结果表明,EGR率及排气节流阀开度通过影响排气温度及排气NO2浓度影响DPF被动再生速度;正常WHTC工况前900s耐久循环下DPF碳载量不断增大,关闭EGR阀后进行WHTC工况前900s耐久循环后,DPF碳载量不断减少;驻车再生能够有效降低DPF碳载量。     

柴油机氧化催化器喷油助燃特性研究

基于发动机台架开展了柴油机氧化催化转化器(DOC)喷油助燃特性试验,研究分析了尾管喷油时DOC温升及对尾气后处理系统排放特性的影响.研究结果表明:尾管喷油能够使DOC在100 s内迅速升温,温升幅度随转速的升高而降低,并且来流温度越高、转速越高,温升速度就越快.为保证柴油机颗粒捕集器(DPF)前有足够高的温度,应对排气温度、空速、喷油脉宽进行合理的控制.在柴油喷射前,总碳氢(THC)排放浓度均接近零,在柴油喷射的瞬间,THC浓度飙升,高排气温度、低空速、小喷油量有利于控制碳氢泄漏,同时柴油喷射会降低NO2产率.     

尿素-SCR技术对NOx转化率和NH3排放的影响

在AVL发动机台架上就尿素-SCR技术对NOx转化率和NH3排放的影响进行了试验,催化剂为钒氧化物,尿素质量分数从0变化到50%.研究发现,排气温度、空速、尿素浓度、尿素喷射量对NOx转化率和NH3排放有着重要影响:排气温度升高,NOx转化率先升高后下降,400～450℃是转折点;提高排气空速,NOx转化率线性下降,N...     

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。     

TBD234柴油机有害物生成过程仿真研究

针对舰用TBD234柴油机燃烧室结构及共轨喷射条件下的工作特点,确立标定工况下的燃烧、NOx生成和炭烟生成模型,并合理修正了模型参数。利用CFD软件对其燃烧过程进行仿真计算,得到全过程的有害物组分浓度分布结果。结果显示NOx生成主要受燃烧温度和混合气浓度的影响,炭烟主要产生于浓混合气且贫氧的区域。从NOx和炭烟结果的对比发现二者分布区域形成互补关系,反映出控制NOx和控制炭烟的矛盾。仿真结果与实际情况较好吻合,从而验证了仿真参数选取的有效性。     

柴油机DPF压降及噪声特性分析

为探究发动机运行过程中DPF压降和噪声特性,本文中通过建立加装DPF的一维整机仿真模型,分析载体结构、碳载量、灰分量等因素对DPF性能的影响。结果表明:载体圆径尺寸越小,DPF压降越大,但噪声量相对减少,而载体长度对压降和噪声的影响甚微;碳载量越大,DPF排气端噪声越小;碳载量在4 g/L范围内时,深层过滤压降占DPF压降主导地位;碳载量超过4 g/L,碳烟层压降逐渐占据主导;灰分量与灰分分布系数大小对DPF压降和排气噪声影响效果相似,随其数值增长,压降增大,对噪声衰减能力增强。通过揭示载体尺寸、碳载量和灰分等因素对DPF压降及排气噪声特性的影响规律,为减少压降损失、降低排气噪声的DPF结构设计提供参考。     

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。     

利用燃油处理器进行的主动尾气后处理技术

为了净化尾气,现代发动机常采取机内的主动净化措施,常见的有：为了使DPF（柴油机微粒捕集器）再生而进行燃油后喷、为了使NOx储存-还原催化转化器再生而进行短暂的加浓、为了迅速加热催化转化器等而通过推迟点火（甚至通过后喷来保证大幅度推迟点火）或提早开启排气门等措施来提高废气温度。这样做的缺点,首先是增加了油耗;其次,在冷发动机的某些工况通过某种手段例如后喷以推迟点火的场合,     

柴油机SCR后处理控制策略开发与研究

为选择性催化还原技术提出了还原剂喷射的控制策略。它根据原机NOx排放浓度脉谱、排气温度和空速脉谱等计算还原剂的喷射速率。分别通过试验研究了NH3/NOx比值、排气温度和空速对NOx转化率和氨泄漏浓度的影响以及SCR催化剂的氨吸附和脱附特性,并根据研究结果,分别确定稳态和瞬态工况下尿素溶液喷射的控制方案,因而实现了ESC稳态循环和ETC瞬态循环下的控制目标。此外,冷机起动试验表明,该阶段的排气温度低,NOx排放浓度较高,故应采取措施减少低温工况下NOx的排放。     

O2和 NO2气氛下柴油机炭烟氧化过程及其化学反应动力学参数研究

用热重分析仪对 O2和 NO2气氛下柴油机炭烟的氧化过程进行了试验研究,并利用程序升温氧化（TPO）试验对其化学反应动力学参数进行了研究,建立了 O2和 NO2气氛下柴油机炭烟氧化过程的化学反应动力学模型,并用模型对 O2和 NO2对炭烟的氧化效果进行了对比分析。研究结果表明：柴油机炭烟在 O2气氛下大约从700 K 时开始氧化,氧化反应的活化能为76．8 kJ／mol ,对 O2的反应级数为0．85;而在 NO2气氛下大约从600 K时开始氧化,氧化反应的活化能为21．9 kJ／mol ,对 NO2的反应级数为0．85。在柴油机排气组分条件下,当温度低于750 K 时,NO2氧化炭烟引起的炭烟质量减少占主导;而当温度高于800 K 时,O2氧化炭烟引起的炭烟质量减少占主导。     

进气充量特征参数对 CPF 再生过程的影响

利用AVL BOOST ,FIRE软件分别构建了D19高压共轨柴油机的一维仿真模型和催化型颗粒捕集器（CPF）三维模型,研究了不同进气特征参数对CPF再生过程的影响规律。计算结果表明：随大气氧浓度减小,CPF沉积颗粒的氧化速率和压降的下降速率都显著减缓,其进、出口两端的NOx 及 NO2排放降低;海拔升高不利于CPF的再生,但CPF压降和再生最高温度较低,且能有效减少CPF出口端的NO2排放;海拔对CPF再生过程的影响是大气氧浓度与大气压力的综合效应,其中大气氧浓度占主导作用;针对海拔2 km高原环境,EGR率增大至15％时,CPF再生性能已明显减弱,高原环境下采用EGR进一步加剧CPF的再生困难;EGR率对NO2的降低作用大于其对NO的降低作用。