DPF再生中断研究与验证

DPF再生中断是一种异常现象,不及时处理会对车辆正常行驶造成影响。为了减少DPF再生中断发生,本文通过研究和验证增加保温套、增加再生后喷和再生次后喷喷油量等方法来提高DPF入口温度,减少DPF再生中断发生。同时,增设手动再生开关作为DPF再生中断发生后的备用方法,当DPF发生再生中断且碳载量达到警示阈值后驾驶员可以使用手动再生开关来启动DPF手动再生,恢复DPF初始状态,使车辆发生限速限扭事件、DPF堵塞、出现发动机无法启动等极端情况成为小概率事件,保证DPF再生正常进行,车辆正常行驶。     

柴油机DOC辅助DPF再生燃油喷射规律的优化

为了有效降低柴油机颗粒捕集器(DPF)再生过程产生的二次污染物,优化了催化氧化反应器(DOC)辅助DPF再生的燃油喷射规律。采用AMESim建立了DOC和DPF模型,在Simulink中建立了发动机排放和DPF再生控制模型,将两个软件耦合搭建联合仿真平台。对模型进行了验证,提出了先缓后急的燃油喷射规律。结果表明:660是较为理想的DPF再生温度,优化后的燃油喷射规律能够大幅降低DPF再生的二次污染。     

满足国五排放标准轻型柴油车排放后处理的工作原理及标定

本文提出了DOC+DPF的后处理技术路线以满足国五排放标准轻型柴油车排放,而为了满足排放DPF面临的最大挑战就是再生问题,本文采用缸内后喷升温方式实现DPF主动再生,并通过台架标定及整车标定优化了DOC、DPF上游温度的控制,并通过试验标定优化了DPF再生过程燃烧模型,满足DPF整车再生。     

面向控制的DPF再生效率建模和试验研究

对柴油机颗粒物捕集器(DPF)的再生效率进行实时和准确的在线预估,可为DPF热再生结束的控制提供判断依据,是实现DPF系统化和高效应用的重要功能。本文基于热再生过程中DPF内碳烟颗粒的氧化反应机理探讨并建立了DPF再生效率计算模型,通过发动机台架试验对模型的化学反应动力学参数进行了校核和辨识,从而得到DPF内碳烟颗粒热再生氧化反应的反应级数为α=1与活化能参数为E_a=107.5 kJ/mol。台架稳态工况和车辆在实际道路行驶工况的试验结果表明,再生效率模型最大计算误差为5.6%,较好满足实际应用需求,为DPF热再生中准确判断再生结束的时机提供了参考。     

FBC对柴油机颗粒捕集器性能的影响

为了研究燃油添加型催化剂（FBC）对柴油机颗粒捕集器性能的影响，分别使用了不添加和添加FBC的燃油对两套柴油机颗粒捕集器（DPF）进行性能及耐久试验。结果表明：FBC不会影响DPF对颗粒物质量及数量的过滤效率；FBC可以有效协助碳烟燃烧，将DPF平衡点温度从350℃降低到325℃，提高DPF的被动再生能力；FBC可以降低DPF的主动再生温度，将DPF上碳烟的起燃温度由600℃降低到450℃以下，提高DPF再生速率及再生效率，从而提升DPF的主动再生性能；FBC可延长DPF的再生周期，提高DOC+DPF系统的耐久性。     

基于数学模型的DPF再生控制策略仿真和优化

采用AVL Boost结合Matlab Simulink搭建包含发动机数据、DOC和DPF排放后处理系统及DPF再生控制策略的综合仿真模型,并为了使控制更加精确,基于DOC和DPF的数学模型设计了控制策略。经过台架试验验证,该综合仿真模型能较好反映DPF再生状况。基于该模型对再生开始判断条件、再生结束时机、再生中断处理等策略进行了优化。     

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。     

欧Ⅵ的技术方案浅谈

欧Ⅵ技术路线升级各国家地区采取的升级策略有很多,欧洲大部分地区是在欧ⅤSCR技术基础上增加DPF和EGR技术,而美国的USEPA2010是在USEPA2007的基础上增加DPF＋EGR＋SCR技术. 如果要满足欧Ⅵ的排放要求,发动机本体和后处理都要做技术升级.首先发动机本体要有先进的燃烧系统和燃油喷射系统做保证,最大喷射压力高达2000bar（一般采用高压共轨技术）;可变截面的涡轮增压器、两级增压和EGR＋中冷技术在很多主机厂也会被用到;另外,可能增加后喷保证DPF再生.     

柴油机颗粒物后处理技术综述

通过调研国内外文献,介绍了柴油机颗粒物污染现状、颗粒物后处理技术、壁流式颗粒捕集器(DPF)的工作原理、材料和结构类型、捕集器再生技术和控制策略等。堇青石陶瓷壁流式DPF具有成本和性能方面的优势,占据主要市场份额,再生技术是DPF应用的关键。与主动再生技术相比,被动再生具有结构简单、节约油耗等优势,可通过涂敷催化剂、前置DOC和辅助主动再生等方法确保再生效果。     

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。     

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。     

采用燃烧器+氧化催化器的柴油机微粒捕集器复合再生控制策略的研究

设计了一种车载全流式燃烧器,从增压柴油机的涡轮增压器取出新鲜空气,从回油管路取油供给燃烧;将该装置安装在排气管尾端使捕集器进行再生.在燃烧器和捕集器之间增加氧化催化器,实现了在发动机所有稳态工况下捕集器的复合再生.在排气背压的再生控制策略基础上,根据经验公式对背压值进行温度修正,将三维背压MAP简化为二维,提出"恒温定时"的复合再生控制策略,分析了控制策略在不同工况区域的运用,给出了再生过程分析实例.对既定的控制策略进行了实车试验,结果表明微粒排放达到了国Ⅳ标准.     

基于Simulink模型的再生温度控制策略

介绍一种国六后处理系统的构成方案,根据此方案提出一种基于开环控制和闭环反馈的再生温度控制策略,通过Simlink模型搭建再生控制模型。通过实车CCBC循环试验,结果表明,按照设计的再生温度控制模型进行再生,可以安全有效地控制DPF的再生。     

影响柴油机微粒捕集器背压因素的试验研究

采用搭建的气道试验台和实车试验系统研究了影响发动机排气背压的因素,同时量化了部分发动机工况下流量、背压和温度随时间的变化关系,为再生时机的判断提供了有力的数据支持。     

基于添加剂和电加热的柴油机DPF再生技术研究

提出了基于添加剂和电加热的柴油机微粒捕集器再生技术,以柴油添加剂与电加热相结合的方式,利用柴油添加剂降低微粒起燃温度,再生时补充少许空气,只需少量的电能就可以点燃微粒,通过其自身火焰的蔓延来完成整个捕集器的再生。以SOFIM8140.27柴油机为对象,对微粒捕集及再生方案进行了大量试验研究,证实了该设计方案具有捕集效率高、再生可靠和车载实用等优点,能够适应我国的燃油品质。     

Computational study on the effects of volume ratio of DOC/DPF and catalyst loading on the PM and NOx emission control for heavy-duty diesel engines

The use of a diesel particulate filter (DPF) in a diesel aftertreatment system has proven to be an effective and efficient method for removing particulate matter (PM) in order to meet more stringent emission regulations without hurting engine performance. One of the favorable PM regeneration technologies is the NO₂-assisted regeneration method due to the capability of continuous regeneration of PM under a much lower temperature than that of thermal regeneration. In the present study, the thermal behavior of the monolith during regeneration and the conversion efficiency of NO₂ from NO with an integrated exhaust system of a diesel oxidation catalyst (DOC) and DPF have been predicted by one-channel numerical simulation. The simulation results of the DOC, DPF, and integrated DOC-DPF models are compared with experimental data to verify the accuracy of the present model for the integrated DOC and DPF modeling. The effects of catalyst loading inside the DOC and the volume ratio between the DOC and DPF on the pressure drop, the conversion efficiency, and the oxidation rate of PM, have been numerically investigated. The results indicate that the case of the volume ratio of ‘DOC/DPF=1.5’ within the same diameter of both monoliths produced close to the maximum conversion efficiency and oxidation rate of PM. Under the engine operating condition of 175 kW at 2200 rpm, 100% load with a displacement of 8.1, approximately 55 g/ft³ of catalyst (Pt) loading inside the DOC with the active Pt surface of 5.3 m²/g_pt was enough to maximize the conversion efficiency and oxidation rate of PM.     

基于怠速提升的DPF再生温度控制方法研究

在DPF主动再生过程中,如果柴油机运行工况突降至怠速状态,会使DPF内部温度峰值和温度梯度迅速升高,易导致DPF出现烧熔现象,针对该问题,进行了基于怠速提升的DPF主动再生温度控制的试验研究。结果表明:再生过程降至怠速工况时,载体出口端中心附近的温度和温度梯度升高幅度最大;随着怠速的提升载体的温度峰值和温度梯度逐渐降低,怠速提升至1 100r/min时,最高温度峰值由820℃左右降至632℃左右,降低了约22.9%,最大温度梯度由30℃/cm左右降至10℃/cm左右,降低了约66.7%。     

共轨柴油机排气后处理系统实时仿真模型

柴油机从欧Ⅲ排放标准发展到欧Ⅳ排放标准需要增加排气后处理系统,对排气后处理系统的建模和仿真将是欧Ⅳ柴油机控制系统开发流程中的重要环节。介绍了排气后处理系统的发展状况,针对柴油机控制系统开发建立了排气后处理系统模型,包括氧化催化器和微粒过滤器两个模块,模型根据能量守恒和化学动力学原理建立。对后处理模型进行了硬件在环仿真,对微粒过滤器的再生策略进行了分析。