重型柴油机欧Ⅵ后处理系统构型方案试验研究

以柴油机氧化催化器(DOC)、催化型柴油机颗粒捕集器(CDPF)、选择性催化还原催化器(SCR)及氨氧化催化器(ASC)为研究对象,利用发动机台架,对DOC-CDPF-SCR-ASC和DOC-SCR-CDPF两种不同的后处理系统构型方案在不同测试循环下的NO_x转化效率、NH_3泄漏、N_2O排放、颗粒(PM)排放、颗粒数(PN)排放及CDPF的被动再生效果进行了对比研究。研究表明:两种构型方案下的PM及PN排放基本一致;DOC-CDPF-SCR-ASC构型方案具有更高的NO_x转化效率和颗粒物被动再生效果,该构型方案下CDPF对SCR催化器入口处的NO_2/NO_x摩尔比起到调控作用,使其更有利于SCR的反应,同时由于CDPF中的被动再生及NO氧化反应会释放热量,SCR催化器平均温度与DOC-SCR-CDPF构型方案下差别不大;而DOC-SCR-CDPF构型方案下,CDPF可以起到ASC的作用且具有更低的氨泄漏,但会产生较高的NO_2和N_2O排放。     

DPF主动再生柴油喷雾氧化的试验及模拟研究

综合可视化试验和数值模拟手段,研究分析了柴油机颗粒捕集器(DPF)主动再生时柴油氧化催化器(DOC)上游柴油喷雾特性及柴油在DOC内的氧化过程。利用高速摄影装置拍摄了柴油喷雾图像,分析了喷雾贯穿距和喷雾锥角,并利用相位多普勒粒子分析仪(PDPA)对喷雾粒径进行了测量。标定了DOC内的柴油氧化模型和喷雾模型,在此基础上对柴油喷雾及燃油在DOC内的氧化过程进行了模拟。试验结果表明:柴油喷射速率越高,喷雾贯穿距和喷雾锥角越大;喷射速率对喷嘴出口处喷雾粒径分布有较大影响,沿喷雾轴线方向液滴的索特平均直径(SMD)随大粒径液滴数的变化而变化。模拟结果表明:柴油喷雾特性决定了排气管路和DOC入口处的碳氢(HC)分布;DOC出口处温度分布与DOC入口处HC分布具有密切的对应关系;碰壁及重力作用使得HC向排气管路底部集中,HC质量浓度接近2%;管路底部柴油过浓使得DOC出口截面底部的对应区域温度较低,低于450℃;增加排气管路长度可促进喷雾与气体的混合均匀性,缓解管路底部的柴油过度集中现象。