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。     

柴油机微粒捕集器复合再生策略的试验研究

提出了一种起燃器+燃油携带催化剂+氧化催化器的微粒捕集器再生方法,介绍了该再生系统的设计:出了查询转速-负荷-背压三维脉谱图的再生时机判断策略:立了以温度极限与温度分布均匀性为控制目标的再生温度控制策略.台架颗粒物加载和再生试验结果表明,再生系统中的燃油携带催化剂能有效降低颗粒物着火温度,系统能准时进行再生提示,过滤体内温度分布均匀,再生效率达到95%以上.     

柴油机微粒捕集器再生技术

与汽油机相比,柴油机产生的有害气体H C、CO排放量相当低,一般只有汽油机的几十分之一,柴油机NOx排放量和汽油机处于同一数量级,但柴油机微粒排放约为汽油机的30～80倍.因此,微粒排放是柴油机的显著特点.研究已经证实排气微粒能引起慢性肺炎,并加重支气管炎.美国环保局(EPA)的试验证明,吸附在微粒表面的可溶性有机物(SOF)具有诱变作用,其组分的90%以上为致癌物质.绝大多数排气微粒的粒径在0.01～0.1μm之间,能长时间悬浮在大气中,很容易通过呼吸系统进入肺泡中并沉积下来,较小的微粒甚至可以进入血液中,对人体健康的威胁更大.     

柴油机微粒捕集器再生技术研究

柴油机排气微粒捕集器技术是实现柴油机微粒排放控制最有效的技术。而柴油机微粒捕集器的关键技术是过滤材料和再生方法的研究,本文在介绍其过滤材料和再生方法的基础上,对比分析和研究了其特点和主要问题。对系统中各类再生系统的结构和性能进行了分析比较,阐明了其优缺点和技术可行性。     

柴油机微粒捕集器再生技术

(上接2002年第10期) 3被动再生 3.1添加剂再生法 添加剂再生是一种代表性的方案.在柴油中加入铈(Ce)添加剂,使得排气微粒中含有铈的化合物,由此可将微粒的起燃温度降低到300℃以下,这就可以在柴油机绝大部分工况下进行再生.     

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。     

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。     

车用柴油机微粒捕集器热再生的一维数值模拟

以壁流式蜂窝陶瓷微粒捕集器(DPF)为研究对象,建立了DPF一维热再生过程的数学模型。对陶瓷孔道内微粒(PM)的燃烧过程及其温度分布进行了模拟,结果表明,再生过程进行到一半时,DPF载体的温度达到最大值。设计时必须保证在此温度下DPF的载体壁面不会发生破裂,以免影响其正常工作。     

柴油机微粒捕集器再生系统工作模式判别研究

在发动机急变工况下,喷油助燃+柴油机氧化催化转化器(DOC)微粒再生方式需对喷油助燃装置工作模式进行判断,降低能耗并增加再生系统稳定性。对一种采用滤波方式判断喷油助燃装置工作模式的方法进行台架试验和仿真,介绍了利用低通滤波进行工作模式判别的原理,分析了DOC对工作判别的影响,得到判别温度区和时间常数范围。     

微粒捕集喷油助燃再生旋流式燃烧器流场特性CFD研究

微粒捕集喷油助燃再生燃烧器的火焰稳定性和分布对陶瓷过滤体在再生过程中的安全性具有重要影响,利用旋流产生稳定回流区的机理,设计一套旋流式喷油助燃再生装置,对其流体性能进行仿真计算,得到其速度、压力以及温度等参数分布。结果表明,供给新鲜空气时在油气混合室中心部位产生流速25m/s的回流,发动机高温废气受回流作用能对可燃混合气进行加热和促进混合,在突扩部位产生的旋转回流区能够持续将高温气体卷入燃烧室,对提高火焰稳定性具有重要意义。     

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。     

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.     

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。     

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%。     

DOC+DPF对柴油机颗粒物排放特性的影响研究

以某型高压共轨柴油机为研究对象,研究试验样机加装DOC+DPF后处理装置对其颗粒排放特性的影响.结果表明:试验样机连接DOC+DPF后,颗粒物排放显著降低,在中高转速下,转化率平均在97％以上;在中低转速DOC+DPF对积聚态颗粒净化效率高于核模态颗粒,在1030rpm下,颗粒物总数量下降89％,总质量下降33％;在1...     

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。     

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%。     

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.