DPF载体结构对非道路柴油机再生性能影响的试验研究

非道路柴油机对加装壁流式颗粒物捕集器(DPF)降低发动机排气污染物中的颗粒物和粒子数量做出了明确要求。DPF对降低柴油机颗粒物排放起到决定性的作用,同时其不同材料载体和孔壁厚度又对发动机排气阻力、油耗、再生性能、DTI超温风险以及可靠性产生影响。因此,DPF必须尽可能降低排气阻力,提高再生性能与捕集效率,以利于发动机油耗和排放降低。本文就DPF载体结构对柴油机的影响进行深入分析研究。     

颗粒捕集器捕集效率及对柴油机性能影响的研究

柴油机颗粒捕集技术是降低柴油机颗粒物排放的最有效的手段之一。但是,加装颗粒捕集器后也会对柴油机的性能产生一定影响。对一款满足国Ⅲ排放的高压共轨柴油机加装颗粒捕集器(DPF),通过台架试验研究了颗粒捕集器的捕集效率以及对柴油机排气背压、燃油经济性以及排放特性的影响。试验结果表明发动机加装颗粒捕集器后颗粒物排放降低90%以上,燃油消耗率增加5%左右,排气背压增加约10kPa,这可以为颗粒捕集器的正确开发及再生策略的制定提供依据。     

排气背压对柴油机燃油经济性影响研究

当前大气污染问题严重,颗粒物捕集器(DPF)是处理柴油机尾气中所含颗粒物的主要方法。但随着颗粒物捕集器应用时间增长,颗粒物不断堆积,排气阻力不断增加。当排气阻力达到一定值时,柴油机性能会明显受到影响。本文基于GT-Power研究了柴油机排气阻力对柴油机燃油经济性的影响,为颗粒物捕集器的再生时机提供了依据。     

发动机排气阻力对动力性影响研究

颗粒捕集器是净化柴油车尾气中所含微粒的主要方法。随着颗粒捕集器中颗粒的堆积,排气阻力不断增加。当阻力达到一定界值时,发动机性能会明显受到影响。本文运用GT—Power仿真软件模拟了发动机排气阻力对发动机动力性的影响,为颗粒捕集器的再生时机提供了依据。     

DOC/CDPF对防爆柴油机性能的影响

为研究排气后处理设备对防爆柴油机性能的影响,以发动机台架试验为平台,对比在防爆柴油机上分别安装氧化型催化转换器(DOC)、催化型颗粒捕集器(CDPF)、催化型连续性再生颗粒捕集器(DOC+CDPF)后对发动机性能的影响。防爆柴油机加装了进排气阻火器和水洗箱,在此基础上,尾气净化装置单独使用DOC时,可使CO、NOx和PM排放分别降低91.2%、37.3%和13%、燃油油耗率减少5.4%、排气压力和温度都降低15.6%;单独使用CDPF时,可使CO、NOx和PM排放分别降低85.3%、2.5%和92.2%、燃油油耗率减少4.5%、排气压力和温度分别增加1.6%和减少7.2%;使用DOC+CDPF时,可使CO、NOx和PM排放分别降低97.1%、25.5%和96.8%、燃油油耗率减少5.5%、排气压力和温度分别降低36.4%和14.2%。使用DOC+CDPF后,防爆柴油机的性能有明显改善。     

微粒捕集器对柴油机性能影响的研究

柴油机排气微粒捕集技术是实现柴油机微粒排放控制的一个非常有效的技术，然而，微粒捕集器也会对柴油机的性能产生一定的影响。通过大量的柴油机台架试验，研究了微粒捕集器对ＹＣ６１０８柴油机的动力性、燃油经济性以及排放性能的影响，研究结果可以为微粒捕集器的正确使用及再生控制策略的确定提供依据。     

柴油机微粒金属丝网过滤体特性及反吹再生的初步研究

根据柴油机排气微粒净化的需要,开发出一种新型烧结金属丝网过滤体。对金属丝网过滤体的阻力特性和微粒捕集特性进行了试验研究;同时根据金属丝网过滤体的特点,设计了压缩空气脉冲反吹过滤体再生系统,并进行了初步的再生试验。研究结果表明,金属丝网过滤体具有良好的特性,完全能够满足柴油机排气微粒捕集的要求;金属丝网过滤体反吹再生是可行的。     

非道路国4柴油机DPF再生方式研究

研究后喷助燃的再生方式下,颗粒捕集器(DPF)降怠速(DTI)再生对再生性能和传热性能的影响规律。基于能量守恒定理,建立热管理模型,得到DPF载体温度与排气流量的影响规律。在此基础上,借助热量在载体内的累积,研究DTI再生过程中,再生温度、再生时间、碳载量,以及排气流量对DPF再生效率、载体峰值温度的影响,并分析碳烟颗粒数浓度的变化规律。此外,采用阶梯温度控制方法,拓宽DTI再生碳载量窗口,保证载体和涂层在许可温度范围内,满足安全、可靠性再生前提下同时获得最少的再生时间及最优的再生效率。结果表明:与主动再生相比,优化后的DTI再生方式,再生效率为70%,再生时间、再生油耗分别降低了72%、65%,有效减少主动再生过程机油稀释的风险,降低燃油消耗量。     

合肥工大成功研制全国首台治理柴油机尾气装置

近日,合肥工业大学成功研制治理柴油机尾气装置-柴油机颗粒物捕集系统DPF,可清除柴油机尾气排放中的颗粒物(PM2.5)成效显著,攻克了城市柴油车辆尾气排放污染难题。该项目使用主动再生技术DPF系统,通过对柴油机排气系统进行改造,以特定材料制成壁流式的过滤通道载体,过滤捕集尾气的颗粒物,当捕集器中的颗粒物充满到设定程度后,通过特殊设计的再生设备,将捕集到的颗粒物氧化,生成二氧化碳排出。捕集器可以一直循环使用。采用该技术装置后,柴油机尾气黑烟消失,噪音降低。     

DPF结构参数多目标优化

以提高DPF捕集与再生性能为目的,进行柴油机颗粒捕集器（DPF）结构参数优化。以一款重型柴油货车为对象建立DPF性能仿真模型,基于车辆高速路行驶工况与发动机排气数据,仿真分析得出DPF载体长度、载体直径与捕集压降正相关,与到达峰值捕集效率时长负相关,孔目数、壁厚则相反;载体直径、孔目数、壁厚均与再生峰值温度负相关,载体长度、载体直径、孔目数、壁厚均与再生时长正相关。运用人工神经网络方法建立DPF结构参数与捕集再生性能参数间关系模型用于结构参数优化研究,采用多目标遗传算法寻找DPF最优结构参数。得到的优化后DPF载体长度缩短15%、孔目数减少33.3%、DPF捕集压降降低5.6%、达到峰值捕集效率时长缩短11.7%、再生时长缩短3.1%,再生峰值温度降低1.4%,DPF结构变小、捕集与再生性能优化明显。     

降低柴油机的NO_x和烟度而不影响热效率

自从美国环境保护局宣布于1991年和1994年生效的柴油机排放法规以来,人们对柴油机、喷油系统、燃料、润滑油等进行了广泛的研究,现在,这种研究的成果正被投入实际应用。 为满足1991年法规,采用了排气后处理技术。又采用燃烧控制、改善润滑、降低燃油含硫量、催化氧化和颗粒捕集器,似乎可满足1994年法规。 柴油机颗粒可通过各种方法得到大幅度降低,但降低NO_x仍然是一个很困难的问题。在此背景下,本文论述一些现正在试验并很可能获得实际应用的方法。     

基于ANSYS的柴油机排气降温装置几何模型设计研究

柴油车进行颗粒物捕集器热再生时,排气温度高达600℃以上,容易引起火灾,尤其仓库和易燃易爆场所;本文针对康明斯6BT5.9柴油机,应用文丘里效应,基于ANSYS仿真软件设计了一种柴油机排气降温装置(TCD),能够大幅降低柴油车DPF再生时的排气温度。     

近后喷对柴油机性能影响的试验研究

由于经济性和动力性的优势,柴油机得到了广泛的运用。随着国五排放法规的实施以及应对国六排放,柴油机颗粒捕集器(Diesel particulate filter,DPF)应运而生,但如果发动机原排大势必也会造成在DPF再生里程缩短,对动力性、整车油耗以及机油稀释都会造成一定的负面影响,而近后喷最主要作用就是降低碳烟,因此,研究近后喷油量及喷油时刻对发动机的性能影响就显得尤为重要。     

主动再生式DPF数据采集和远程传输装置的设计与应用

对车载柴油机颗粒捕集器运行过程中运行参数远程监测需求进行分析,设计了一种采用SPC563M64为核心控制器的主动再生式颗粒捕集器数据采集远程传输装置。通过对远程数据传输装置硬件、软件结构和功能进行设计,数据远程传输采用GPRS网络接入,数据传输运行稳定;将颗粒捕集器数据采集远程传输装置安装于实车上进行功能验证。结果表明:该装置可以完成颗粒捕集器运行数据的采集与远程传输;经过该装置上传的数据不仅可以监测颗粒捕集器的运行状态,并能为进一步进行颗粒捕集器运行特征等的分析提供数据样本。     

DPF再生入口温度模糊控制研究

柴油车颗粒捕集技术可以有效降低黑烟排放量,但是随着捕集量的增大,排气背压也相应增大。采取喷油助燃再生方式可以去除过滤器内沉积颗粒,降低排气背压。针对目前喷油助燃再生控制系统难以开发、成本高的特点,采用STC89C52单片机设计了一套自动高效的闭环控制系统。本系统应用模糊控制算法实时调整喷油量与补气量,以智能调控柴油颗粒过滤器入口温度,从而达到减少再生二次污染,提高再生效率及延长过滤体使用寿命的目的。     

柴油机颗粒捕集器捕集性能模拟研究

利用GT-Power软件建立了柴油机颗粒捕集器(DPF)的仿真模型,模拟研究了颗粒捕集器的过滤壁厚度、过滤壁渗透率结构参数对捕集性能的影响,从而得出了这些参数的优化设置.     

柴油机捕集器结构参数对不同粒径微粒过滤特性的影响

基于孤立捕集体对柴油机排气微粒的微观捕集机理、单个多孔介质过滤层对微粒的宏观捕集模型和壁流式捕集器的微粒过滤机理,建立整体壁流式柴油机微粒捕集器的过滤模型,研究捕集器结构参数对不同粒径排气微粒过滤特性的影响.结果表明扩散捕集机理在整个微粒捕集中占支配地位,惯性碰撞和拦截机理的作用也不容忽视.粒径在10 nm左右的微粒过滤效率最高,随着粒径的增加过滤效率下降,在0.5um左右达到一个波谷值,粒径继续增大到1 um左右的微粒过滤效率又有所上升,表明扩散、惯性碰撞和拦截机理的复合捕集作用.随着过滤体宏观结构参数孔密度、壁厚、直径和长度的增加,各不同粒径微粒的过滤效率上升幅度各异.随着过滤体微观结构参数壁面孔隙率和微孔孔径的降低,不同粒径微粒的过滤效率都在迅速提高.所得结论对通过捕集器结构参数的优化匹配,以改进捕集器过滤性能具有重要理论意义和实用价值.     

基于FIRE的DOC+DPF微粒捕集连续再生特性仿真研究

为研究柴油机后处理系统DOC+DPF微粒再生过程和再生影响因素及特性,在AVL FIRE平台建立了DOC+DPF微粒捕集连续再生系统模型,通过计算DPF后NO质量分数和DOC+DPF前后的压降两个参数,与台架试验结果对比,验证模型的有效性。仿真研究了DOC-DPF微粒再生机理和再生过程,研究了DOC入口排气温度、CO浓度、排气质量流量、V(NO2)/V(NOX)、m(NOX)/m(Soot)五个因素对再生的影响特性。结果表明:增加排气的CO浓度、DOC入口排气温度、排气质量流量、m(NOX)/m(Soot)比值增大有利于再生过程,可有效降低残余微粒浓度;V(NO2)/V(NOX)比值增加,残余颗粒浓度有降低的趋势,但残余颗粒浓度值变化不明显。     

小型非道路柴油机前置DOC对DPF被动再生影响的研究

本文分析了DPF(颗粒捕集器)在非道路柴油机排放控制上的重要性,针对小型非道路柴油机的工作特点和排放测试循环,在试验中测试前置DOC(氧化催化器)对DPF被动再生能力的影响。试验表明:前置DOC无论在稳态工况还是瞬态工况,对排气温度的提升均不明显;两种循环均能对NO2的转化率提升20%左右,从而加强了DPF被动再生能力,减缓了实际累碳速度。在瞬态循环以及非道路机械实际工作中,"高转速"占比较大,更大的排气流量不利于NO2的转化率,需要在DOC载体长度以及催化剂涂覆量上进行弥补。     

非道路用工程机械尾气净化产品的选择方法及使用要点

正1尾气后处理控制技术非道路用工程机械柴油机尾气后处理控制技术主要包括DOC(柴油机氧化催化器)、DPF(柴油机颗粒捕集器)、CDPF(催化型柴油颗粒捕集器)、SCR(选择性催化还原)、DPF+SCR。经过市场调查发现,在尾气后处理控制产品设计中,DOC首先要保障DPF主动再生时HC(碳氢化合物)的起燃能力,其次要保障柴油机在常规运行时NO2(二氧化氮)的生成能