基于灰烬沉积的微粒捕集器热再生特性

柴油机微粒捕集器的循环再生过程中,微粒中的不可燃灰烬物质会累积在进口孔道的过滤壁面上.考虑沉积灰烬层对微粒捕集器热再生过程的影响,耦合过滤体孔道内气相质量、动量和能量守恒以及碳烟颗粒的质量守恒与壁面能量守恒方程建立了微粒捕集器热再生模型,采用数值模拟的方法研究不同灰烬沉积状态下过滤体孔道内碳烟颗粒再生与壁面温度沿轴向的分布规律.结果表明:微粒捕集器内沉积的灰烬层增加了碳烟颗粒再生时过滤体的热传导阻力,使得再生时过滤壁面的温度升高,且随着灰烬沉积量的增加,壁面峰值温度增加幅度增大;同时进气孔道前端温度的升高会加快后端孔道内碳烟的氧化速率,进一步增加再生时后端壁面的峰值温度.因此,为避免灰烬层对微粒捕集器工作状态的影响,必须根据过滤体内灰烬的沉积量严格控制微粒捕集器再生时碳烟颗粒的承载量.     

柴油机微粒捕集器内流场均匀性优化探讨

微粒捕集器是主要的机外净化技术之一,要充分发挥多孔介质的吸附性能必须要有一个流速均匀流场。研究捕集器内流场的流动情况对捕集器的再生有重要意义。本文数值模拟某结构微粒捕集器的内部流场,并提出针对用2参数评价其不均匀性进而提出结构改进方案,获得了更加满足要求的流场分布。     

柴油机微粒捕集器通流式过滤体非线性流动研究

为研究柴油机微粒捕集通流式过滤体多孔介质中的非线性流动特性,通过将多孔过滤材料复杂结构简化成规则布置的球形通道,直接以过滤材料的孔隙率和孔隙直径等为基本参数,从流体的动量方程出发,经过推证,提出了一种计算通流式过滤体非线性流动特征的理论模型.模型既考虑了流体流过过滤介质时骨架表面的摩擦阻力作用,也考虑了过滤介质骨架的形状阻力,得到了适用于通流式过滤体非线性流动关系式及式中有关系数的确定方法.另外,针对4种不同结构的陶瓷泡沫过滤体进行了试验验证,结果表明理论计算与试验结果有良好的一致性,从而证实了 F-w 公式对通流式PDF过滤体的适用性,可以为通流式DPF的设计和优化提供理论依据和参考.     

柴油机壁流式过滤体非稳态捕集过程的计算模型

基于排气在柴油机壁流式过滤体内的流动特点,并在综合分析壁流式过滤体深床捕集阶段捕集特点和滤饼捕集阶段捕集特点的基础上,建立了壁流式过滤体非稳态捕集过程的计算模型.该模型通过提出容纳度的概念,有效地区分了深床捕集阶段和滤饼捕集阶段;通过提出微粒在过滤壁表面沉积效率的概念,定量地描述了沉积在过滤壁表面的微粒量.基于该模型,介绍了计算算法,并编制了相应的计算程序.使用该模型研究了过滤体的捕集效率、流动阻力以及沉积在过滤体内微粒质量的非稳态变化规律.计算结果与试验结果吻合得较好,表明该模型在工程实际应用中具有可行性.     

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。     

扩张管结构参数对柴油机微粒捕集器工作特性及再生影响研究

对不同扩张管条件下柴油机微粒捕集器(diesel particulate filter,DPF)内部的气流流动、微粒沉积及再生过程进行了数值模拟,研究了扩张管对DPF内部气流流动、微粒层厚度分布及再生特性的影响规律。研究结果表明:适当增大扩张管的扩张角有利于加快再生反应速率并降低再生时DPF内轴向最大温度梯度,但过大的扩张角会导致DPF内部气流流动、微粒层厚度及再生时DPF壁面温度的均匀性变差,同时导致再生时DPF壁面最高温度升高,径向最大温度梯度增大。     

柴油添加剂和微粒捕集器的协同性分析与研究

介绍了柴油添加剂种类、微粒捕集器过滤体材料和微粒捕集器的再生方法,并着重对柴油添加剂促进微粒捕集器再生的机理和存在的问题进行了分析和研究.     

柴油发动机尾气微粒捕集器

一种能有效清除柴油机尾气黑烟的新产品——柴油发动机尾气微粒捕集器最近已在广州研制成功。 这种柴油发动机尾气微粒捕集器能够把80％以上的碳烟微粒过滤掉。它的工作基本原理是:柴油发动机排出的含有炭粒的黑烟,通过专门的管道进入发动机尾气微粒捕集器,经过其内部密集设置的袋式过滤器,将碳烟微粒吸附在金属纤维毡制成     

柴油添加剂和微粒捕集器的协同性分析与研究

柴油添加剂可以降低发动机燃烧室内的碳烟生成,而微粒捕集器则能有效控制柴油机尾气中微粒排放。对柴油添加剂种类、微粒捕集器过滤体材料和微粒捕集器的再生方法分别作了介绍,并着重对柴油添加剂促进微粒捕集器再生的机理和存在的问题进行了分析和研究。     

气流特征对柴油机微粒捕集器微波再生的影响研究

柴油机微粒捕集器过滤体再生时,流过过滤体的气流特征对再生过程有重要影响.根据泡沫陶瓷过滤体微波再生的特点,建立了一个适用于圆柱形过滤体的二维微波再生数学模型.模型中考虑了过滤体微波再生时气流与过滤体、碳烟微粒之间的对流换热、微波能量在过滤体空间的再分布和衰减变化、碳烟颗粒在过滤体空间的分布不均匀性等主要因素.使用该数学模型研究了尾气中含氧量、流速、温度等物性参数对过滤体再生时间和再生效率等再生特性的影响,计算结果与试验结果吻合良好,说明所建立的数学模型合理,能满足工程应用要求.研究结果揭示了泡沫陶瓷过滤体微波再生过程中的一些重要特征和规律,为微粒捕集器的设计和优化提供了依据.     

再生温度和来流参数对柴油机颗粒过滤器再生和 过滤特性影响的试验研究

基于外加热源再生性能测试台架,研究了不同再生温度和不同来流流量对柴油机颗粒过滤器(diesel particulate filter,DPF)出口颗粒排放的影响。试验结果表明:加载量为2.5g/L时,DPF出口颗粒物出现一个颗粒数浓度波峰;加载量为5.0g/L时,DPF出口颗粒物出现两个数量浓度波峰。相同来流流量下,再生效率和总质量浓度随着再生温度的增加而增加;升温阶段出口颗粒物以核模态为主;再生阶段时,内部出现温度波峰且出口颗粒物以50nm以上聚集态颗粒为主。相同再生温度下,加载量为2.5g/L时再生效率和总质量浓度随着来流流量的增加而增加,升温和再生阶段出口颗粒物均以核模态为主;加载量为5.0g/L时再生效率和总质量浓度随来流流量的增加呈现先增加后减少的趋势,升温阶段出口颗粒物以核模态为主,再生阶段在大流量时有部分聚集态颗粒物排出。     

柴油机微粒捕捉器主动再生特性的计算与分析

对柴油机排气微粒捕捉器（DPF）的主动再生特性进行了研究,建立了DPF主动再生数学模型,具体分析了柴油机转速、排气中的氧气浓度、DPF的微粒沉积量、微粒的活化能以及柴油机排气温度等参数对DPF主动再生特性的影响。结果表明,通过适当推迟柴油机喷油提前角以提高其排气温度,并辅以燃油加剂或利用催化剂降低微粒的活化能,在适当的条件下,进行DPF的主动再生是可行的。     

Microstructure and particle-laden flow in diesel particulate filter

Due to the public awareness with regard to harmful diesel emissions, more strict diesel emissions standards such as Euro V in 2008 are being set in the world. As one of the key technologies, a diesel particulate filter (DPF) has been developed to reduce particulate matters (PM) in the after-treatment of exhaust gas. Since the structure of the filter is small and complex, it is impossible to examine the phenomena inside the filter experimentally. In this study, we conducted fluid simulation in DPF. We used the lattice Boltzmann method (LBM). The microstructure of DPF was taken into account. The complex flow pattern appears by using the non-slip boundary condition on the filter wall surface. The soot accumulation was simulated to consider the PM trap in the diesel filter. Results show that the flow is largely changed due to soot deposition. As the soot concentration inside the filter is increased, the filter backpressure is increased.     

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。     

一种纤维颗粒过滤器的参数模型

应用柴油机颗粒过滤器来控制柴油机废气中排放的颗粒含量是十分重要的。纤维过滤器结构简单，所用材料低廉，是一种十分有效的柴油机颗粒过滤器。但迄今为止，讨论与时间相关的纤维过滤器模型的文献很少。本文提出了一种简单纤维过滤器的机理模型，其中过滤器的压力降、颗粒收集量及收集效率是运行时间和过滤器设计参数、运行参数的函数，这些参数包括纤维填充密度、过滤器长度、废气的流速和废气中颗粒浓度。根据此模型可以进行过滤器的优化设计，得到合理的设计参数和运行参数。     

柴油机颗粒过滤器工作过程中捕集颗粒物的试验研究

对柴油机颗粒过滤器(diesel particulate filter,DPF)进行了颗粒物(particulate matter,PM)在线捕集试验。通过发动机废气排放颗粒物粒径谱仪EEPS-3090分析了DPF对不同粒径PM的捕集特性;通过扫描电镜仪和热重分析仪探究了DPF前后端PM的堆积形貌及氧化特性。研究结果表明:DPF对大粒径颗粒物的捕集效果优于小粒径颗粒物,聚集态颗粒物基本被DPF完全拦截;DPF孔道过滤壁面的深层碳烟减小了微孔孔径,随着采样时间的增加,DPF对PM的捕集率升高。柴油机排气流经DPF后,逃逸出少量PM,以核态颗粒物为主。与DPF前端相比,后端PM的挥发性组分含量升高,元素碳的含量下降,氧化活性增强。     

EGR+DPF系统降低柴油机的排放

柴油机具有良好的动力性和经济性,汽车柴油机已成为发展趋势,但柴油机NOx和颗粒(PM)的高排放成为制约柴油车发展的因素之一。随着机动车排放法规的日益严格,降低NOx和颗粒的排放成为现阶段柴油机汽车的主要研究课题。废气再循环(EGR)技术是现今降低柴油机NOx排放的有效方法之一,应用颗粒捕集器(DPF)可以有效的降低尾气中颗粒的排放。本文介绍了EGR技术和DPF技术的原理、特点,对不同工况下EGR对NOx排放进行了分析,同时对不同工况下颗粒捕集器的再生效率进行了研究,结果表明适宜的EGR率和颗粒再生效率才能同时降低柴油机NOx和PM的排放。     

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。     

柴油机壁流式过滤体内的流动分析及模拟计算

对柴油机壁流式过滤体内的气体流动进行了分析，建立了壁流式过滤体阻力特性的计算模型，对过滤体内的阻力特性和微粒捕集器内部的气流运动进行了模拟计算。试验和计算结果均表明，在较小流量时，壁流式过滤体的阻力与流量近似呈线性关系，在较大流量时，两者之间为二次曲线关系；微粒捕集器的扩张角越小，越有利于过滤体内流速和压力的均匀分布。     

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。