柴油机颗粒捕集器热再生的影响因素研究

利用GT-Power软件建立柴油机颗粒捕集器(DPF)的热再生模型,运用离线再生的方法进行DPF的热再生试验,用试验结果验证模型的准确性。结合模拟和试验的结果,分析了DPF结构和运行参数对热再生过程中壁面峰值温度、最大温度梯度、再生持续时间的影响。结果表明,再生时的壁面峰值温度和再生速率随壁厚、CPSI、过滤体长度的增加而降低,再生过程中的壁面峰值温度随再生加热温度和碳烟累积量的增加而增加,随入口流量的增加而减小,提高再生气体中的氧浓度有助于提高总体的再生速率和再生效率,但会增加再生时的壁面温度和温度梯度。     

DPF孔道结构参数优化设计

以降低流动阻力为目的开展DPF孔道结构参数优化设计,运用GT-Power建立DPF仿真模型,研究非对称孔道边长比、孔密度和过滤壁厚对颗粒物捕集过程中DPF压降和捕集效率的影响,并以非对称孔道边长比、孔密度和过滤壁厚为设计参数,二次序列规划算法为优化算法,DPF捕集效率为约束,优化DPF孔道结构参数。结果表明:DPF采用进口孔道边长大于出口孔道边长的非对称孔道结构可以降低颗粒物饼层捕集过程中DPF的压降,但同时降低了DPF的捕集效率;采用提高孔密度的方法可以在一定范围内降低DPF的压降,同时提高DPF的捕集效率;降低DPF过滤壁厚可以有效降低DPF压降,但也会降低DPF的捕集效率。综合优化结果,DPF进出口孔道边长比值为1.024 8、孔密度为62孔/cm~2、过滤壁厚为0.333 mm时,DPF压降降低26%以上,饼层捕集效率保持98%以上。     

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。     

基于响应曲面法的DPF捕集性能多目标优化

以提高整体捕集性能为目的开展柴油机颗粒捕集器(DPF)结构参数多目标优化设计，利用GT-Power建立DPF捕集模型，通过发动机台架试验验证了仿真模型的可靠性。以最大压降和初始过滤效率为优化目标，以孔隙率、孔直径、壁厚、过滤体长度和直径5个结构参数为优化变量，基于Box-Behnken试验设计方法构建了DPF捕集性能二阶响应面模型，通过三维响应面图对结构参数显著性与交互作用进行仿真分析，采用满意度函数法进行多目标参数优化。结果表明，孔直径对最大压降的影响较小，较小的孔隙率与壁厚、较大的过滤体直径有利于降低DPF最大压降，而适当增大过滤体直径与壁厚可提升DPF初始捕集效率。协同优化后的DPF压降较优化前下降51.34%,优化后的DPF初始过滤效率趋近于100%。     

车用柴油机微粒捕集器碳载量分布及影响因素研究

微粒捕集器(DPF)技术是满足未来车用柴油机严格排放法规的重要措施。文章首先介绍了DPF净化机理及其常用的过滤体材料,然后阐述了DPF压降和碳载量计算的数学模型,最后结合以往文献试验数据对模型参数修正,并对DPF碳烟捕集过程与影响因素进行了分析。为研究DPF的性能与管理提供有效的理论依据。     

柴油车排气后处理装置性能试验研究

对氧化催化转化器(DOC)和柴油机颗粒过滤器(DPF)进行了性能试验研究.分析了DOC对柴油车排放的影响规律;对DPF的压降特性和过滤性能进行了试验.最后还讨论了DPF再生过程中的安全问题.     

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。     

利用疲劳特性对柴油机壁流式颗粒过滤器的寿命预测

按照裂缝缓慢发展理论对柴油机颗粒过滤器（DPF）寿命进行了计算，并研究了受再生过程最高温度影响的预期寿命．过滤体多孔蜂窝式结构的疲劳特性遵循裂缝缓慢发展理论，按失效的DPF温度分布算出最大热应力．把4点抗弯强度与最大热应力的比值作为校正系数，以修正各种温度分布情况下算出的热应力．4点弯曲疲劳试验中得到的疲劳特性与上述结果作了比较．     

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。     

NO2对柴油机微粒捕集器再生特性的影响机理

利用三维CFD软件建立了柴油机微粒捕集器(DPF)三维仿真模型,验证了模型的准确性。通过对NO2氧化炭烟微粒再生机理的DPF仿真计算,研究了炭烟浓度、NO2与NOx的比值、排气温度、空速及发动机负荷对NO2被动再生反应的影响。结果表明:排气中炭烟浓度越大,NO2转化率越高;NO2与NOx的比值越大去除的炭烟微粒越多;正常排气温度有利于NO2实现DPF再生;空速高时DPF再生效果不佳;发动机负荷越高,参与再生过程的NO2越多。     

Pressure drop and heat transfer of catalyzed diesel particulate filters due to changes in soot loading and flow rate

When soot particles are loaded in a diesel particulate filter, it causes increase in back pressure of the exhaust system. To minimize this pressure drop due to DPF, the filter needs to be regenerated after a certain amount of soot has been accumulated. It is crucial to estimate the correct amount of soot that has been accumulated by measuring the differential pressure. It is also important to understand changes in pressure drop due to flow rate variations of the exhaust gas, since the pressure drop would be influenced by the exhaust flow rate as well as the amount of soot. Furthermore, the heat transfer characteristics of the catalyzed diesel particulate filter (CDPF) are another major issue, as the filter is occasionally exposed to high temperature gas. This study presents the characteristics of pressure drop according to the variation of soot loading and the mass flow rate in CDPF. In addition, heat transfer characteristics in the filter was investigated when a high temperature gas flows into the CDPF. Tests were performed in several CDPF samples having varying amounts of catalyst coating. Experimental results indicate that rig-based experiments are useful in understanding the characteristics of pressure drop in the CDPF. In the cake filtration region, a pressure drop has a proportional relationship according to soot loading and mass flow rate. It was found that an increased catalyst coating may lead to enhanced convective heat transfer.     

Performance of radial-type metal foam diesel particulate filters

An analytical study of the performance of a radial-type, metal foam diesel particulate filter is reported. A mathematical model for the filtration and regeneration of soot in a metal foam filter was developed. Nickel foam was selected for the filter medium due to its large specific area, high porosity, and high thermal resistance. For various metal foams, the filtration efficiency and the pressure drop through the filter were calculated, as was the deposition of soot. The results from the analytical model were compared with experimental data. In comparison with a conventional wall flow filter, the metal foam diesel particulate filter (DPF) is effective in utilizing the volume of material, due to the porous structures. As the size of the metal foam pores in the DPF increases from 580 μm to 800 μm, the filtration efficiency decreases from 90% to 50%, and the pressure drop decreases from 380 mbar to 20 mbar. The metal foam DPF with a large pore size is effective in utilizing the volume of material with a small pressure drop. The regeneration is completed within four minutes by the flow of hot exhaust gases under full load conditions.     

椭圆应力路径下饱和软黏土循环单剪试验

为了研究水平剪切应力对土体动力特性的影响,采用多向循环单剪仪模拟地震时土体所受的水平剪切作用,对温州饱和黏土进行一系列不排水剪切试验,分析在双向应力幅值为1∶2时,当X向和Y向加载波形的相位差分别为0°,30°,60°和90°,循环应力比分别为0.14,0.20,0.25时,相位差和循环应力比对土体动应变、动孔压、动剪切强度及剪切后再固结变形特性的影响。试验结果表明：在循环应力比较小时,应变和孔压比发展较慢,且再固结后产生的沉降也较小;当循环应力比为0.20时,相位差的增大会加快应变和孔压比的增长,X向应变的发展会受到Y向应变的影响,且相位差越大,土体达到破坏所需的圈数越少;当循环应力比为0.25时,相位差对应变、孔压比和强度的影响不明显;循环次数相同,随着循环应力比的增加,应变及孔压的发展速度增快;在一定的循环应力比下相位差越大,双向所产生的应变也就越大,且X向应变的发展会受到Y向应变的影响;当循环应力比为0.14时,再固结后的轴向变形很小;当循环应力比为0.20时,相位差越大产生的轴向变形也越大;当循环应力比为0.25时,相位差对再固结后的轴向变形影响不大。     

恒压式燃油系统压力波动特性研究

以高压共轨系统为研究对象,对其压力波动特性进行试验研究,分析了喷油过程中压力波动阶段,对各阶段以相应的波动特征参量进行表征;对由燃油压力和温度改变引起的波动特征参量变化进行研究,得到了压力波传播速度、喷油压降下降幅值、波动过程幅值、周期以及衰减时间的变化规律,并通过理论分析,解释了喷油过程压力下降幅值与燃油密度、压力波传播速度以及燃油流速的关系。     

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。     

变压差气道稳流试验台的应用

气道性能(涡流强度、流量系数)对发动机的动力性、经济性和排放有重要影响。气道稳流试验台是目前最常用的综合评价进气道流动特性的实验装置,根据测量方法的区别可分为变压差和定压差。其中变压差试验方法相对于传统的定压差试验,具有快捷、高效的特点,减少气道稳流试验中的调整气道压差为恒值的操作程序。本文基于TUST-101气道稳流试验台的实际应用,对比了2种试验方法的差异,并根据实际应用对试验台进行部分改进以提高精度。     

Performance of air conditioners with a gas-liquid separation condenser and one-tank laminated evaporator

In this study, a parallel flow condenser and laminated evaporator for an automotive air-conditioning system were modified to improve performance. Gas-liquid separation type condensers, in which the condenser and receiver drier are integrated, and one-tank laminated type evaporators were developed, and their performances were investigated experimentally using HFC-134a. Heat transfer characteristics in the condenser are examined by means of air temperature, air velocity entering the condenser and inlet pressure of the refrigerant; heat transfer characteristics in the evaporator are examined by means of air temperature, relative humidity, flow rate of air, outlet pressure of refrigerant and superheat. Pressure drops for both evaporator and condenser are also measured, and correlations for pressure drop are derived for the condenser and evaporator, respectively. Air velocity and mass flow rate of the refrigerant have a significant effect on the overall heat transfer coefficient, and flow pass is not significantly influenced by the cooling capacity of the condenser. The overall heat transfer coefficient of the evaporator increases as air flow rate, air temperature and relative humidity increases.     

黄河冲积平原区静压管桩超静孔隙水压力时空效应试验研究

依托京台高速德州至齐河段改扩建工程管桩处治软土实例，通过在管桩不同深度、不同径向距离处埋设孔隙水压力计，对黄河冲积平原区管桩沉桩过程中引起的超静孔隙水压力的时空效应进行了研究。结果表明:管桩沉桩过程中产生的超静孔隙水压力是影响桩基承载力的重要因素。超静孔隙水压力的消散率随深度增加呈线性减小规律，随水平距离增加呈指数形式衰减规律，其有效影响范围约为9倍桩径；超静孔隙水压力的上升主要体现在桩体贯入的中前期，后期随沉桩速率减小到3 m/min时基本保持稳定。     

粉喷桩复合地基沉降的数值模拟研究

软弱路基在路堤填筑过程中的沉降规律是高速公路建设中非常关心的问题,应用有限元数值方法,研究了粉喷桩复合地基在填土过程中沉降的动态过程,揭示了孔隙水压力在施工过程中的增长消散规律,计算得到了复合地基桩土应力比。     

气道稳流试验的变压差试验分析

用变压差试验方法测量了6108发动机缸盖进气道的流动特性。试验全过程不需要随时调节模拟气缸内的压差为恒定值。确定气门最大升程时模拟气缸内的初始压差后，就可采集试验中的流量和涡流转速等参数。随着气门升程变小，模拟缸内的压差自由增大。试验结果与恒压差试验相同，同样可以得到Ricardo和FEV计算方法的平均流量系数和涡流比。测量精度符合要求，操作程序简单可靠，易于实现气道稳流试验的全自动化。