DPF再生及其颗粒物数量浓度排放性能的试验

基于柴油机颗粒捕集器(DPF)再生性能测试台架,研究了入口过渡段长度、再生温度和再生时间对其再生性能的影响,同时也探索了DPF再生时出口颗粒物数量浓度排放性能的变化规律.结果表明:随着过渡段长度的增加,再生效率和效能比先保持不变,后逐渐降低,继而又趋于稳定,DPF内部最高温度与最大温度梯度均呈逐渐降低的趋势.再生温度的增加会使再生效率和效能比先缓慢增加而后迅速增加,但DPF内部最高温度和最大温度梯度呈线性增加的趋势.碳黑沉积较为均匀时,再生时间的增加能够在一定程度上提高再生效率,提高再生温度将会出现再生时间拐点,且随着再生温度的增加,再生时间拐点提前,拐点之后继续增加再生时间,再生效率增加量较小.DPF出口颗粒物总数量浓度和粒径分布与其内部沉积的碳黑分布特性具有较大关系,无过渡段时,DPF出口颗粒物总数量浓度呈先增加后减小的趋势,加装50 cm过渡段时,DPF出口颗粒物总数量浓度逐渐减小.     

DPF再生时出口颗粒排放特性的试验

基于外加热源再生性能测试台架,采用便携式固体颗粒物计数仪,研究soot沉积方式和颗粒可溶性有机组分(SOF)对柴油机颗粒捕集器(DPF)出口颗粒排放的影响.结果表明:无过渡段沉积后,DPF再生效率和总质量浓度随再生温度增加而增加,升温阶段出口颗粒物以核态为主,再生阶段DPF载体内部出现温度波峰且出口颗粒物以积聚态为主;添加50 cm过渡段沉积后,再生效率和总质量浓度同样随再生温度增加而增加,575℃以下再生时,升温和再生阶段出口颗粒物均以核态为主;575℃再生时,升温阶段颗粒物以核态为主,再生阶段以积聚态为主.SOF能促进DPF再生,其质量分数越高,DPF再生效率和总质量浓度越高,再生时出口颗粒物趋向于核态.     

柴油机颗粒过滤器再生时颗粒层氧化燃烧特性探究

基于可视化单通道台架,采用激光位移传感器在线测量再生时过滤壁面上颗粒层厚度,采用电镜离线观测颗粒层形貌,探索已沉积的炭黑颗粒层在柴油机颗粒过滤器(DPF)过滤壁面上的再生氧化过程。结果表明,基于颗粒层厚度变化曲线,再生过程分为3个阶段:第Ⅰ阶段,颗粒层厚度缓慢降低;第Ⅱ阶段,颗粒层厚度快速降低,氧化反应主要发生在DPF孔隙气流处,颗粒层表面出现凹坑形貌;第Ⅲ阶段,颗粒层厚度再次缓慢下降。同时,炭黑颗粒微观形貌由均匀堆积形貌向链状和环状形貌变化,颗粒层随氧化的进行呈现凹坑结构。     

均匀堆积碳黑颗粒氧化特性实验研究

采用固定床反应器对均匀堆积碳黑颗粒层进行氧化,并对不同氧化阶段的碳黑颗粒进行取样,离线开展热重分析获得碳黑颗粒的氧化特性,同时利用电镜分析碳黑颗粒的纳观结构及参数,探索均匀堆积颗粒的氧化过程及氧化特性。实验结果表明:增加氧化温度对均匀堆积碳黑颗粒层的排放特性和氧化效率有促进作用;均匀堆积时,颗粒氧化时主要以CO排放为主;在氧化末期,碳黑颗粒起燃温度和活化能会随氧化温度增加而增加。随着氧化温度增加,碳黑基本粒子的纳观结构先从外层崩解和剥离,然后又逐渐形成更有序和稳定的“壳–核”结构,且趋于短微晶小间距的结构。     

颗粒物在多孔介质内部沉积以及脱附的研究进展

颗粒捕集器可有效降低颗粒物排放, 其过滤性能和再生时的颗粒排放都与颗粒物在多孔介质表面的沉积和脱附特性密切相关。本文综述国内外近年来颗粒物在单根、双根骨架以及单层和双层过滤片上的沉积以及脱附规律的研究进展, 包括宏观物理特征和微观结构特征, 总结灰沉积特性与颗粒物沉积以及脱附特性的相互影响规律, 提出对柴油机颗粒物在多孔介质表面的沉积以及脱附过程的研究是未来重要的研究方向。这方面的成果可以对过滤介质的结构参数和运行参数进行优化, 同时对过滤性能的预测有重要意义。     

预混比对乙醇/柴油RCCI排气颗粒物化学成分的影响

通过对一台六缸重型柴油发动机进行改装,进行乙醇/柴油活性控制压缩点火（reactivity controlled compression ignition,RCCI）试验,分析预混比（premix ratio,R_p）对乙醇/柴油RCCI排气颗粒物化学成分的影响。结果表明:RCCI颗粒物元素组成主要包括C、O、Si元素,还检测出微量金属Zr;随着R_p的增加,RCCI颗粒物C和O元素均增加,Si和Cu元素均减小,Zr元素减少至消失。本文的研究结果有助于加深对RCCI颗粒物化学成分生成理论的理解,为减少RCCI颗粒物排放提供技术支撑。     

载体材料对DPF再生性能影响的试验研究

基于柴油机颗粒捕集器外加热源再生性能测试台架,对比研究了钛酸铝和碳化硅材料对柴油机颗粒捕集器(DPF)和催化型柴油机颗粒捕集器(CDPF)再生性能的影响规律。试验结果表明:随着来流温度的增加,不同材料载体的最高温度和最大温度梯度先缓慢增加后迅速增加,而再生效率逐渐呈线性增大,再生温度的陡增不能直接使再生效率陡增;在炭黑剧烈再生时,钛酸铝材料的最高温度和最大温度梯度远高于碳化硅材料载体;压降随来流温度、炭黑担载量的增加而增大,压降大小与材料孔隙率、孔径及载体本身的结构有关。     

偶联剂NXT对白炭黑补强NR性能的影响

研究硅烷偶联剂NXT改性白炭黑填充NR的硫化特性、动态力学性能以及物理性能，并与TESPT进行对比。结果表明，与TESPT相比，加入NXT的胶料具有较好的抗焦烧性能和耐热老化性能，两者硫化胶的动态力学性能相当；NXT的用量以6份为佳。     

模拟碳烟在DPF过滤壁面上沉积特性的试验

基于可视化单通道试验台架,采用固体颗粒发生器产生来流颗粒使颗粒均匀沉积到柴油机颗粒捕集器(DPF)过滤壁面上,使用激光位移传感器在线测量过滤壁面上颗粒层厚度和电镜离线观测颗粒层形貌与结构,对碳黑颗粒特性和灰沉积量在DPF过滤壁面上的沉积过程开展研究.结果表明:针对颗粒层厚度曲线,沉积过程可分为深床期、长树期、搭桥期及颗粒层期;而针对过滤压降曲线分为深床期、过渡期和颗粒层期.随壁面过滤速度增大,过滤压降增大,颗粒层厚度增大,形成的颗粒层越致密,且厚度曲线进入颗粒层期的厚度从15μm增加至约30μm.在固定的壁面过滤速度工况下,由于碳黑颗粒特性存在差异,颗粒自身团聚程度越高(SB4AFW200PU),对应的最终过滤压降和堆积密度越大.在有灰沉积的工况下,随着灰沉积量从0 g/L增加至6 g/L,沉积碳黑颗粒时,DPF的初始压降增大,但最终过滤压降和碳黑颗粒层的堆积密度呈先减小后增大的趋势,尤其在灰沉积量为2 g/L时同时达到最低.     

微粒特性对DPF再生性能的影响

基于外加热源再生性能测试台架,实验研究了(碳黑)微粒特性对柴油机微粒捕集器(DPF)再生性能的影响规律,同时也比较了真实柴油机微粒与碳黑微粒在再生性能上的差异.结果表明,相同粒径而比表面积大的碳黑容易再生,其再生效率高,效能比(效率/能量)也高.模拟可溶性有机物(SOF)含量高的(模拟)碳黑容易再生,效能比高.模拟20%,SOF碳黑微粒热处理后更易于再生,再生效率高,效能比高.与碳黑相比,柴油机微粒更容易再生,再生效率高,效能比高.