WLTC工况下汽油机颗粒捕集器性能研究

通过AVL BOOST软件设计缸内直喷汽油机后处理系统模型,即三元催化转化器以及汽油机微粒捕集器(Gasoline particulate filter,GPF)的组合模型。研究了WLTC(Worldwide Light-duty Test Cycle)循环工况对该模型的HC转化效率以及汽油机微粒捕集器的捕集效率和压降的影响。结果表明:在WLTC循环工况下三元催化转化器HC转化效率在90%上下浮动,汽油机微粒捕集器的压降受排气流量影响较大,压降线图与排气流量线图基本一致。GPF的颗粒捕集效率可以稳定在90%。GPF压降平均值在1～2 kPa之间,最高压降为5.5 kPa,满足GPF压降要求。     

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。     

发动机颗粒排放和再生频率对汽油机颗粒捕集器效率的影响

汽油机颗粒捕集器(GPF)是1种重要的排放后处理系统,能使汽油缸内直喷(GDI)发动机达到现行的排放标准。现行标准规定的非挥发性颗粒物直径大于23.0nm。然而,随着排放法规的逐渐严格,GPF过滤效率需要进一步提高,并且可能会对直径低至10.0nm的非挥发性颗粒物排放进行限制。GPF过滤效率取决于在发动机运行期间聚集在GPF上的炭烟量。在车辆运行期间,当排气温度足够高且含有足够的氧气时,GPF通常是“被动”再生的。研究了发动机废气颗粒数排放(PN)和GPF再生频率对GPF过滤效率的影响。采用2种GPF技术,分别在2台发动机台架上进行了测试,并匹配2台量产车在转毂台架上进行了测试。试验发动机颗粒物排放数量分布的带宽很广,几乎达到1个数量级,更具实际排放代表性。GPF的过滤效率通过符合规定的颗粒数系统(非挥发性颗粒直径大于23.0nm、下限为2.5nm)的粒子计数器,以及差分迁移率光谱仪进行测量计算获得。结果显示,GPF有规律地达到可再生的条件,并且GPF的平均驾驶循环过滤效率高度依赖于发动机颗粒物排放量;当发动机颗粒物排放量增加约1个数量级时,GPF的过滤效率显著提高。研究表明,根据发动机颗粒物排放量选择合适的GPF技术非常重要。     

面向控制的汽油机颗粒捕集器温度模型

结合汽油机颗粒捕集器(GPF)内部对流换热和放热与吸热化学反应,基于能量守恒和热平衡方程分别建立了包含分项反应热和综合反应热的零维数学模型,以GPF入口温度、排气质量流量、碳载量和含氧量为输入,构建面向控制的MATLAB/Simulink模型,并利用不同初始碳烟载荷下汽油直喷发动机减速断油试验的动态数据检验模型.结果表...     

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%。     

IBIDEN公司的颗粒捕集器(DPF)

IBIDEN公司的颗粒捕集器(DPF)是与法国标致·雪铁龙(PSA)汽车公司,法国罗迪亚化学制造公司合作开发的产品,该公司大垣工厂每月生产DPF 20000台,年产24万台,用于柴油机轿车的排气净化处理。 IBIDEN公司的前身是创建于1912年(日本大正元年)的水力发电公司,此后其业务扩大到电加热炉用的电石研制和批量生产销售,此后又继续扩大业务,包括制造陶瓷、塑料等材料。在1982年创立70周年之际,改     

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.     

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。     

汽油机颗粒捕集器（GPF）台架性能研究

文章讨论了台架颗粒捕集器（以下简称GPF）原排标定、定温定氧燃烧模型、断油燃烧模型、不同碳量的燃烧速率、最大碳量的标定方法;并呈现了匹配某款发动机的GPF标定数据。文中提到了趋势法、仿真法对模型标定进行数据分析和优化,优化工作流程的同时保证整车标定模型准确度,降本增效,也为应对未来更严格的排放法规（例如正在研讨的国Ⅶ和欧Ⅶ）做技术积累。     

DPF降怠速再生温度场及碳载量分析

基于柴油颗粒捕集器(DPF)降怠速再生特性,对比研究了碳化硅载体在不同碳载量下通过降怠速再生时的温度特性,得出了碳化硅载体的最大碳载量。试验采用HORIBA SPC-2300颗粒计数器和AVL 472部分流颗粒分析仪测量颗粒物数量(PN),通过对比降怠速再生后的PN与法规限值来判断DPF状态。试验结果表明：随着碳载量的增加,DPF的最高温度和最大温度梯度逐渐增大,而再生效率会随之提升,残余碳载量减少。降怠速再生时,碳化硅载体后端温度高于前端温度,中心温度高于四周边缘温度。碳载量11 g/L时DPF后端中心温度达到1 171℃,再生后进行法规认证循环,DPF对颗粒物的过滤效率显著降低,碳化硅载体出现裂纹,表明碳载量过大,已超过碳载量上限值。     

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.     

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。     

新型柴油机颗粒捕集器—CRT^TM

颗粒再生是颗粒捕集器所面临的最大挑战。本文介绍了一种能在发动机大部分工况下持续自我再生的新型颗粒捕集器－－CRT^TM，并且分析了影响其性能的主要因素。     

柴油机催化型颗粒捕集器建模与模拟

利用仿真软件创建了柴油机催化型颗粒捕集器的三维模型,包括了压降子模型、再生反应子模型及其相关反应动力学。对该模型的初始条件、边界条件等进行设定,模拟实验条件进行了颗粒捕集器的仿真,同时验证了该模型的准确性。结果表明,该模型的NO转化率误差最大为7％,压降误差不超过10％。仿真数据与实验数对比误差较小,能够较为准确的表现实验结果。     

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。