柴油机微粒捕集器再生技术的分析和研究

柴油机微粒捕集器技术是柴油机微粒排放控制的有效手段,其关键技术是过滤材料和再生方法。详细介绍了几种过滤材料和不同的再生技术,指出了各种技术的特点和主要问题。     

微粒捕集器再生技术研究

微粒捕集器主动再生系统可分为喷油助燃再生、电加热再生、微波加热再生、红外加热再生、反吹再生系统等;被动再生系统可分为大负荷再生、排气节流再生、催化再生、燃油添加剂再生系统等.     

柴油机微粒捕集器再生技术研究综述

微粒捕集器是控制柴油机微粒排放最有效的手段,其最关健的技术是过滤材料和再生.文章在介绍过滤材料的基础上,系统阐述了主要再生技术的原理、特点及应用中存在的问题.最后简要分析了再生技术的控制策略和发展趋势.     

柴油机微粒捕集器过滤材料与再生方法分析与研究

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，在介绍其过滤材料和再生方法的基础上，对比分析和研究了它们的特点和主要问题，建议将壁流式蜂窝陶瓷作为柴油机微粒捕集器的过滤材料并采用微波再生系统。     

利用高温静电旋风捕集器捕集柴油机排气微粒

采用高温绝缘材料制作绝缘子,并重新设计了绝缘子结构,优化了电极参数,结果表明,该静电旋风捕集器能在较高温度下保持良好的性能,但高温下静电旋风捕集器的捕集效率要低于低温下的效率。对高温和低温情况下静电旋风捕集器性能上的差异进行了分析。     

柴油机新型排气微粒捕集技术的研究

研究了一种新型的柴油机排气微粒捕集器——燃媒剂再生微粒捕集器。通过大量的柴油机台架试验．分析了该微粒捕集器对CA6DL1-28柴油机的动力性、燃油经济性以及排放性能的影响,并结合大量的实验数据分析了微粒捕集器的强制再生过程。实验结果表明,该微粒捕集器具有同类其他产品无法比拟的良好特性,同时也为该方法对国产发动机的适应性提供了依据。     

柴油机颗粒捕集器的怠速再生性能试验研究

基于轻型柴油机台架,加装一套排气管喷油的主动再生系统,探究催化型柴油机颗粒捕集器(CDPF)在发动机怠速时的主动再生性能。研究发现：CDPF压降受来流空速、温度和碳载量的影响,空速、碳载量越高,压降斜率越大,压降与来流温度呈线性关系,实际情况中碳载量的判断需考虑空速和温度的影响。主动再生时,当空速一定,来流温度越高,达到主动再生目标温度(≧500 ℃)的喷油量越小;入口温度的变化率在1.74-2.20 ℃/(mg/s)范围内,即喷油量每增加10 mg/s,入口温度增加20 ℃左右。CDPF怠速再生时存在快速氧化期,此阶段颗粒物剧烈燃烧,CDPF出口温度会快速上升,同时压降下降明显。通过控制使CDPF入口温度锯齿形上升,有利于降低进出口温度差,再生效率可达90.55%。     

燃油催化微粒捕集器微粒捕集与强制再生特性的研究

采用燃油催化再生微粒捕集器,对某排量为7.7 L柴油机的排放微粒进行捕集与强制再生。试验结果表明:在低排温工况下,随着微粒捕集器内微粒不断增加,微粒捕集器两端压差随捕集时间增加呈线性提高。燃油中加入的铁基催化剂可以降低碳粒燃烧的温度,增加微粒捕集器的微粒储备能力,并能够有效再生。当燃油中无添加剂时,在特定工况下发动机运行19.5 h后,微粒捕集器的两端压差达到10 kPa,而有添加剂时则可延长到23.5 h。在排气温度为530℃的强制再生工况下,燃油中有添加剂,约需6 min可全部强制再生累积的微粒,而无添加剂则约用时14 min,且有添加剂时强制再生程度较高。微粒捕集器经500 h耐久试验后,在有添加剂情况下其两端压差达到15 kPa,发动机需在微粒累积工况下运转23 h,无添加剂需要18.5 h。按ESC排放测试,微粒捕集器对微粒的过滤效率达到80%以上,微粒排放为0.017 g/(kW.h),试验结果还发现微粒捕集器对CO、HC及NOx的排放没有影响。     

国六新型催化型柴油机微粒捕集器低温被动再生特性研究

基于自行搭建的柴油机氧化催化器（diesel oxidation catalyst, DOC）+催化型柴油机微粒捕集器（catalytic diesel particulate filter, CDPF）的试验台架,开展了碳化硅（SiC）及堇青石CDPF被动再生平衡点温度试验,并测试了DOC新鲜件及老化件对载体被动再生平衡点温度的影响,对两种材料CDPF进行了低温条件下的被动再生特性试验。试验结果表明：炭载量5 g/L时,SiC CDPF被动再生平衡点温度约为295 ℃,堇青石CDPF约为310 ℃;DOC老化件对SiC CDPF被动再生平衡点温度无明显影响,但会导致其被动再生效率降低;未加装DOC时,SiC CDPF被动再生平衡点温度上升至355 ℃,且会导致载体内部温度轴向及径向上产生较大温差,大大降低其再生效率（仅为5%）;炭载量5 g/L、入口温度325 ℃时,SiC CDPF被动再生效率仅为48.9%,再生速率为2.9 g/h,而堇青石CDPF被动再生效率为75.2%,再生速率为11.5 g/h,后者在该温度附近被动再生特性更优。     

柴油车微粒捕捉器再生控制策略

对柴油车微粒捕捉器的各种再生控制方法进行了比较分析 ,并对背压控制方法进行了试验研究。利用背压模拟装置替代微粒捕捉器 ,研究了排气背压对 YC6 10 8柴油机的动力性、燃油经济性、排放和排温等参数的影响 ,在此基础上讨论了微粒捕捉器定背压再生控制方法的可行性及控制限值。首次提出利用排气温度对背压控制方法进行修正 ,以保证捕捉器在正确的时机进行再生     

S195柴油机微粒排放特性及过滤器催化再生技术的研究

柴油机排气中的微粒物质对环境和人体健康有极坏影响。本文作者采用稀释通道、热重分析仪,测量了S195柴油机微粒排放的质量浓度,对微粒中的碳和碳氢化合物两种组分进行了分析。作者还使用蜂窝陶瓷过滤排气中的微粒,用燃油添加刑的方法对过滤器进行催化再生。结果表明,过滤器可大幅度减少微粒排放量。燃油添加剂再生效果好,对柴油机的排放和经济性影响不大。与电加热再生相比,燃油添加剂催化再生简单、可靠,具有较大的应用价值。     

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。     

DPF主动再生过程颗粒排放特性试验

通过柴油发动机台架,采用后喷助燃的再生方式研究了主动再生过程中柴油机颗粒捕集器(DPF)出口的颗粒排放特性.结果表明:在主动再生期间,DPF出口颗粒浓度可增加2~3个数量级;在升温过程和再生过程,出口颗粒物数量浓度和粒径分布会因为碳载量和再生温度的共同作用而表现出差异;升温过程中,10 nm左右核模态颗粒物的排放主要由来流中颗粒物的穿透引起;再生过程中,10 nm左右核模态颗粒物的排放主要由碳烟颗粒层氧化反应生成的二次颗粒逃逸引起;整个再生期间,100 nm左右的积聚态颗粒物的排放主要由DPF载体内碳烟颗粒的逃逸引起.     

微粒陶瓷过滤器和EGR在柴油机中的应用

通过联合使用废气再循环(EGR)和高过滤效率的红外再生微粒陶瓷过滤器,同时降低了柴油机的微粒和NOx排放.重新优化了过滤器再生用废气量,使其与EGR共同使用时过滤器的过滤效率和再生性能无明显变化,只是挂烟速度有所加快.同时,开发了一种新型的基于宽范围氧传感器的闭环反馈控制EGR系统,在不同的柴油机工况下,测定了不同EGR率时柴油机的空燃比α及NOx、CO和HC的排放值.最后得到了NOx、CO和HC的排放值随过量空气系数的倒数σ和EGR率变化的脉谱图.利用脉谱图拟合得出了最佳EGR率和σ之间的关系,为新型ECR系统的实用化铺平了道路.     

柴油机用纤维颗粒捕集器的压力损失研究

钢丝纤维捕集器是一种简单、有效的柴油机尾气颗粒排放收集装置。捕集效率和压力损失是其两个最重要的性能指标。捕集器压力损失标志了捕集器纤维对流体流动的阻碍的程度，它导致柴油机排气背压上升。当压力降超过一定范围，会引起柴油机工作情况明显恶化。为此，本文结合了模拟实验和量纲分析，提出了这种纤维过滤器的一个简易实用的压降损失经验表达式。它可以较为准确地预测纤维颗粒捕集器的压力损失特性，为优化设计纤维颗粒捕集器提供了可靠的基础。     

柴油机颗粒捕集器再生平衡仿真研究

建立了基于GT-Power的柴油机颗粒捕集器(DPF)仿真模型,通过模拟计算对DPF再生过程,排气流量、颗粒物载荷量对再生平衡点温度的影响进行了研究.首先通过对DPF再生过程的仿真验证了模型的正确性.对再生平衡温度的模拟计算结果表明:在一定排气流量或颗粒物载荷量下,DPF再生平衡点温度均在很小的区间内变动,即DPF的再生过程受温度影响很大,只在很小的温度区间内达到平衡,并且DPF再生平衡温度随着排气流量的增加而升高,随着颗粒载荷量的增加而下降.     

车用柴油机微粒捕捉器的系统模拟

提出了一个车用柴油机微粒捕捉器（DPF）的系统模拟数学模型。利用数学模型可以对DPF在汽车实际运行过程中的性能,包括DPF再生的时间间隔,排气阻力特性以及DPF的使用对汽车附加能量的消耗等随汽车实际运行工况的变化进行分析研究,为汽车DPF的优化设计提供参考数据,并可以对DPF实际使用中的一些性能进行预测。     

铜分子筛涂覆颗粒捕集催化剂的实验研究

针对柴油催化氧化系统（diesel oxidation catalyst,DOC）、颗粒捕集器（diesel particulate filter,DPF）、选择性催化还原（selective catalytic reduction,SCR）系统应用于轻型车时面临的催化剂布置困难和SCR催化剂温度低等问题,将SCR催化剂涂覆到DPF载体（简称SDPF）,实现NO_x减排和PM捕集功能,同时可显著减小后处理催化剂的体积。分别考察SDPF在200、300和400 ℃时不同碳烟加载量下的台架测试背压,测试结果表明SDPF催化剂加载碳烟在0~4.0 g/L范围内背压增长显著,在4.0~6.0 g/L范围内背压增长不明显。选取体积类似的SDPF和SCR催化剂进行新鲜态NO_x转化性能对比测试,测试结果表明：SDPF催化剂仅需相同体积SCR催化剂约2/3的涂覆量即可达到相当的NO_x转化能力,碳烟加载主要影响230 ℃以下的低温段NO_x转化。SDPF载体积炭量达到6.0 g/L后进行快速升温,以测试催化剂的积炭再生性能。测试结果表明：SDPF积炭再生时高温区域集中在出气端中心区域,可探测最高温度低于650 ℃,较充分的碳烟再生时间应大于15 min。