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。     

重型柴油车DPF工作原理及再生逻辑研究

壁流式DPF因其特殊的结构,已成为重型柴油机国VI阶段降低颗粒物排放的主要措施,文章通过研究DPF结构、工作原理、DPF各阶段再生的反应机理以及控制逻辑,为相关从业人士提供参考.     

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。     

灰分沉积对不同结构CDPF再生特性的影响

对某高压共轨柴油机的催化型颗粒物捕集器(CDPF)进行台架试验,研究了两种不同结构的CDPF对发动机性能的影响和不同碳载量下CDPF的压降特性。通过建立三维CDPF热力学模型,分析了灰分量和灰分分布系数对不同结构CDPF再生特性的影响。结果表明:CDPF会使柴油机动力性、经济性略有下降,但非对称结构CDPF可有效降低载体对柴油机性能的影响;CDPF压降会随载体孔道内碳烟累积量的增大而升高,非对称结构CDPF可有效减小CDPF压降,且随着碳载量增加,非对称结构的优势更加明显。灰分沉积有利于降低载体向环境传热的导热率,提高载体热容量,有利于碳烟的氧化再生;CDPF再生过程中载体的温度呈边缘低中心高、前端低后端高的分布规律。灰分分布系数对碳烟氧化速率影响较小,载体结构、灰分量和灰分分布系数对CDPF最大再生温度梯度影响也不大。     

国六重型柴油车DPF再生排放特性研究

基于大量国六重型柴油车实际道路排放测试数据,文章选取了四辆测试过程中DPF(柴油机颗粒捕集器)主动再生的样车。样车DPF主动再生完毕后,进行正常状态下的实际道路排放测试。对比样车DPF主动再生与正常状态下的排放测试数据,结果表明,相比于正常状态,样车DPF主动再生时,NOX和PN均不满足国六排放法规要求,NOX升高了5.8～29.4倍;PN升高了14.0～7148.9倍;CO没有一致的变化趋势;CO₂升高了6.3%～24.2%;油耗升高了16.2%～32.8%;动力性不变。     

采用缸内后喷和排气管喷油的DOC辅助DPF再生技术的研究

为克服传统喷油助燃再生方式存在的火焰难以形成、点火容易丢失和引起二次污染等问题,采用了缸内后喷与排气管喷油相结合的微粒捕集器(DPF)再生系统。利用台架试验研究了缸内后喷对发动机性能的影响。为满足氧化催化器(DOC)工作温度需求,在发动机排气温度250~350℃范围内的工况进行试验,得到不同工况下的最佳缸内后喷时刻、喷油量和排气管喷油量,并绘制了相应的MAP图。     

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。     

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.     

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%。     

温度对DPF过滤参数影响的试验研究

柴油机颗粒捕集器(DPF)过滤参数研究对其再生时机的判断具有重要意义。基于外加热源再生台架,研究了过滤参数(压降及其与常温数据的比值、渗透率及其与常温数据的比值)随过滤温度的变化规律,同时考虑了流量和孔隙结构参数变化时的影响。结果表明:过滤温度升高,DPF压降及其比值近似线性增长,渗透率及其比值近似线性减小;线性拟合了压降及其比值、渗透率及其比值随温度的变化曲线,比较发现流量和孔隙结构参数对DPF压降和渗透率都具有一定影响,但对比值的影响较小。     

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%。     

车载微粒过滤器对柴油机性能及排放的影响

以1台车用柴油机为样机,研究了一种壁流式陶瓷微粒过滤器对其性能和排放的影响。试验选取了具有代表性的工况,测取了不同挂烟量时的微粒过滤器对该机前后烟度、NOx排放量及燃油消耗率和燃油消耗量的影响。试验结果表明,该机安装了微粒过滤器后,总体上燃油消耗率有所增加,但幅度非常小;烟度值及PM排放量显著降低,完全可以达到排放标准的要求;NO排放上升幅度很小,但仍能满足排放标准要求。     

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 %.     

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。     

DPF对柴油车颗粒物排放的影响研究

利用ELPI（电子低压冲击器）对加载DPF的柴油车分别在DPF前后和未安装DPF时进行取样,能有效研究颗粒物排放状况以及颗粒物数量浓度和质量浓度在粒径上的分布。研究发现,安装DPF后将增加车辆发动机排放的颗粒物数量和质量,但经过DPF过滤后,颗粒物质量和数量都会大幅减少,过滤效果良好。     

DPF对柴油车微粒物排放的影响研究

研究发现,安装DPF后将增加车辆发动机排放的微粒物数量和质量,但经过DPF过滤后,微粒物质量和数量都会大幅减少,过滤效果良好。     

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。     

柴油车炭化微米木纤维微粒捕集器再生控制系统研究

利用新型的柴油车排放微粒物净化材料——炭化微米木纤维,研制了一种柴油车尾气微粒捕集器,根据其不能承受高温的特点设计了基于C8051F021单片机的底部吸气式再生控制系统,实现再生控制,通过CA6DL1—28重型柴油机台架试验验证了设计方案的可行性。     

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.     

火山灰路面基层路用性能研究及机理分析

为解决火山灰分布地区道路工程中传统路面基层原材料的短缺问题,依据火山灰材料的颗粒组成及化学成分,将其用作路面基层的集料、结合料。对不同配合比的火山灰路面基层混合料进行不同龄期的强度、抗收缩性能、抗冻性能及抗疲劳性能试验,通过和二灰碎石及水泥稳定砂砾基层材料路用性能的比较来确定火山灰路面基层的控制参数。同时对不同龄期的火山灰路面基层混合料进行XRD测试,结合测试结果分析火山灰稳定基层的反应机理。路用性能试验和反应机理分析结果表明,火山灰路面基层是一种有潜力的基层材料,火山灰混合料集料的颗粒组成范围可用于指导火山灰材料在路面基层中的应用。