DPF喷油助燃主被动再生系统电控单元开发

采用摩托罗拉16位单片机MC9S12XEP100,开发了柴油机颗粒捕集器(diesel particulate filter,DPF)系统电控单元,实现了柴油机控制器局域网络(controller area network,CAN)通信信号和DPF相关传感器的信号采集和执行器的驱动功能。根据主被动DPF再生系统要实现的功能指标,对基于DPF压差和柴油机燃油消耗量确定的再生需求控制策略、DPF需求再生触发控制策略及再生温度闭环控制策略进行详细阐述。进行了燃油喷射系统精度试验、DPF再生温度闭环控制和再生过程试验、再生完成控制试验。经过柴油机总成台架和整车测试,试验验证了DPF控制策的可行性,使柴油机尾气排放得到了良好控制。     

尾管喷油方式DPF再生的理论与试验研究

提出了以DPF前端温度作为控制目标的尾管喷油DPF再生方法。详细介绍了该系统的构成、再生控制策略以及再生试验。试验结果表明:该再生系统能有效去除沉积在DPF载体表面的碳颗粒,恢复DPF载体过滤颗粒物的功能。     

基于Simulink和AVL Boost的DPF再生系统建模和控制策略研究北大核心CSCD

采用Matlab Simulink与AVL Boost软件相结合的方法建立了包括柴油发动机、DOC、DPF和再生控制策略在内的完整仿真模型。模型采用Simulink查表获取发动机数据的方法解决了发动机仿真和后处理系统仿真时间尺度不一致的问题。研究结果表明:与试验结果相比,模型仿真的DPF再生过程吻合良好,DOC温度曲线几乎重合,DPF温度和压降变化趋势完全一致。最后在模型的Simulink环境中设计了DPF再生控制策略,仿真结果表明控制策略在变工况条件下依然能很好地完成再生。     

基于模型的DPF再生温度控制策略开发及验证

为精确控制柴油机颗粒捕集器(diesel particulate filter, DPF)的再生温度,避免因再生失控引起的DPF失效风险,在柴油机氧化催化器(diesel oxidation catalyst, DOC)和DPF组成的后处理系统上建立基于化学反应动力学原理的DOC温度模型,在温度模型和再生温度控制算法的基础上设计DPF再生温度前馈及反馈控制策略;利用发动机台架测试数据进行控制策略联合仿真,对控制参数进行系统整定及优化;通过发动机台架瞬态及稳态工况测试,验证控制策略的实际应用效果。仿真和台架试验结果表明：DPF再生温度控制策略具有很好的动态性能及稳态性能,最大峰值温度及燃油喷射量均控制在限定范围,可确保DPF实现高效可靠的再生。     

基于硬件在环测试系统的DPF控制策略功能性验证

本文基于硬件在环平台(HIL)对柴油机颗粒捕集器(DPF)部分控制策略进行了功能性验证。硬件在环测试平台使用的是带有DPF的虚拟四缸虚拟发动机模型,此模型将计算出的发动机转速,油量,DPF入口温度,DPF出口温度,DPF上的碳烟(soot)加载量等信号经过信号转化作为DPF控制策略的输入,用于定性验证DPF控制策略。试验结果表明硬件在环试验测试平台能够提供有效的策略验证环境,明显缩短了策略验证周期,提前了策略开发进度。     

NTP技术降低柴油机PM排放及低温再生DPF的研究

针对柴油机颗粒捕集器(diesel particulate filter,DPF)传统再生方法的缺陷,根据低温等离子体(non-thermal plasma,NTP)放电理论,探索了NTP低温再生DPF技术。从化学反应动力学角度探讨了基于NTP技术的DPF再生反应机理,并利用现代测试分析技术研究了NTP对颗粒物(particulate matter,PM)质量粒径分布、微观形貌、碳结构及表面官能团演变的作用规律。建立NTP技术再生DPF的试验系统,对已捕集PM的DPF进行再生试验研究。通过监测PM的氧化分解产物CO、CO2的体积分数和DPF的内部温度,结合DPF的背压变化,研究不同再生初始温度下的PM氧化分解特性和DPF再生特性,并考察NTP技术对DPF再生的安全性。研究结果表明,NTP技术可有效分解柴油机排气中的PM,显著降低DPF的再生温度,且无需催化剂。这为DPF再生提供了新的研究途径。     

基于铈基添加剂的微粒捕集器催化再生研究

基于微粒捕集器(DPF)NO2辅助再生计算模型,建立了添加铈基添加剂时DPF的催化再生计算模型,并进行了试验验证.采用铈基添加剂提高DPF的再生性能,在4种典型工况下对有添加剂和无添加剂的DPF进行了催化再生对比试验.结果表明:有添加剂的DPF在低排气温度下再生性能明显优于无添加剂的DPF再生性能,但仍然难以达到微粒平衡状态;在中高排气温度下再生性能也得到了提高,达到微粒平衡状态的时间缩短,微粒平衡质量减小.这对于提高柴油机的经济性,减少动力性损失,延长DPF的寿命十分必要.     

关于超声波对DPF清洗效果的研究

阐述了柴油颗粒捕集器(DPF)后处理及其再生系统的工作原理,针对DPF积碳问题,设计了具体的超声清洗+反向冲洗的试验方案,对超声波清洗DPF的效果(使用DPF清洗剂)进行了分析,试验对象DPF在清洗前与清洗后相比质量减少了33 g,烘干后DPF表面无明显积碳残留,说明通过超声清洗+反向冲洗这一方案能够有效的清除DPF中截留的积碳颗粒。     

DPF热再生过程温度控制与试验

柴油机颗粒物捕集器(DPF)热再生发生时,其内部温度受DPF碳载量、排气温度和排气流量等影响,在特殊运行工况下具有较强非受控特性.为避免非受控再生引起的DPF失效风险,确保安全和可靠再生,通过降怠速(DTI)再生方式探讨了一种确定DPF安全再生温度的试验方法,得到安全再生温度曲线.针对DPF热再生过程中温度控制的大滞后特性,研究了一种采用发动机排气温度和排气流量作为增益补偿的优化热再生温度控制结构,并进行了控制算法的仿真分析和整车道路试验验证.结果表明:再生过程中对实际排气温度控制的超调量小于3%,稳态控制误差小于20℃,为促进DPF的安全和高效率再生提供了参考.     

基于缸内后喷的拖拉机DPF再生加热探究

针对柴油机颗粒捕集器(DPF)在拖拉机上的应用,提出了一种不增加外部再生辅助装置,靠"进气节流控制+柴油氧化催化剂(DOC)起燃辅助+缸内多次后喷"手段实现DPF主动再生的方法,研究了加热阶段DOC和DPF的需求温度,按照控制过程设计了再生加热分阶段模型。进行了后喷稳态温度试验及完整再生试验,结果表明:该方法经过约450 s达到DPF主动再生适合温度,可实现完整主动再生。     

DPF降怠速再生温度场分布测试及过滤效率分析

基于柴油机颗粒捕集器(DPF)降怠速(DTI)再生的特点,介绍了一种DPF极限碳载量、再生温度评估方法.在非道路瞬态循环(NRTC)工况进行DPF碳加载,通过缸内后喷控制再生温度,试验研究了碳载量为8g/L、不同再生温度下降怠速再生时DPF的内部温度;在再生温度为600℃时测试了不同碳载量下降怠速再生期间DPF内部温度...     

Periodically regenerating diesel particulate filter with a hydrogen/carbon monoxide mixture addition

This investigation analyses the effect of introducing a H₂/CO mixture, upstream of a diesel particulate filter (DPF), in an attempt to support the regeneration process. The introduction of the mixture was achieved via various periodic strategies in an attempt to reduce the volume of mixture required while still maintaining proficient regeneration qualities. In addition to this, the effect of space velocity and engine load on the regeneration process was also investigated. The experimental data showed that the mixture addition supported the regeneration process by increasing the filter temperature via an exothermic reaction. The most beneficial spraying strategy introduced the mixture to the DPF every 20 s, with each injection event lasting for a period of 10 s. This strategy required 50% less mixture volume than the constant spray strategy but still induced similar regeneration capabilities. In addition to this, it was noted that a decrease in space velocity reduced the rate of temperature increase but improved the peak filter temperature resulting in increased regeneration proficiency. It was also noted that a reduction in engine load reduced the mean filter temperature but overall had minimal effect on the regeneration process.     

不同海拔下柴油机颗粒过滤器碳烟加载及再生特性研究

为研究不同海拔下柴油机颗粒过滤器(diesel particulate filter,DPF)碳烟加载规律及再生特性,在一台高压共轨柴油机上分别在两种大气压力(80kPa和100kPa)下进行了试验研究。研究内容包括全球统一瞬态循环(world harmonized transient cycle,WHTC)排放测试、DPF碳烟加载及压降特性、DPF再生过程温度场及压降特性。结果表明:高原环境下DPF的排气温度和各项排放数据指标均高于平原环境。高原环境下压降损失随碳烟的累积呈现出先快速增加后缓慢增加的趋势。再生温度和海拔高度对DPF再生压降、载体再生峰值温度、载体再生径向和轴向温度梯度、再生时机均有影响;再生温度越高及海拔越低,DPF再生压降越高;再生温度及海拔越高,再生时载体的峰值温度越高且载体径向和轴向温度梯度越大。     

柴油机DPF后处理喷油助燃再生策略在ETC和WHTC中的试验研究

根据排放技术发展的趋势,说明了DPF在今后排放策略中的重要地位,阐述了DPF后处理及其再生系统的工作原理,针对即将实施的WHTC瞬态循环,通过具体的试验方案,研究了DPF喷油助燃再生策略以及各种排放污染物在ETC和WHTC工况下的影响。     

灰分对柴油机颗粒捕集器性能影响研究综述

分别从柴油机颗粒捕集器(DPF)灰分的成分、来源及性质,灰分对DPF压降、过滤效率和再生过程的影响,及DPF清灰方法等方面进行了综述。已有研究结果表明:润滑油添加剂是DPF灰分的主要来源;润滑油配方、灰分沉积形态及DPF载体结构不同时,灰分对DPF压降的影响效果会有所不同;灰分在DPF中的沉积一般会提高DPF的过滤效率,但会恶化催化型DPF(CDPF)的被动再生效果,影响DPF主动再生频率和DPF主动再生时的温度;重型柴油车DPF需要定期清灰,压缩空气反吹法是目前使用最广泛的DPF清灰方法。     

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。