多孔介质微观结构对柴油机颗粒捕集器性能影响的模拟探究

为了优化柴油机颗粒捕集器的捕集、压降性能,本文基于孔径概率密度函数和孔隙率分布函数建立了二维柴油机颗粒捕集器孔道微观结构模型,考虑了拦截机理和扩散机理用以计算颗粒在过滤器中的沉积分布情况和捕集效率。计算结果表明:多孔介质微观结构和入口速度对颗粒捕集效率的影响与粒径有关,100 nm粒径颗粒随流速增大初始捕集效率降低最为明显,1000 nm粒径颗粒在不同均匀性的过滤壁下的捕集效率差超过了30%;孔径分布函数方差越大,颗粒就会更多地分布在过滤壁前端,捕集效率也越高,但较大的孔径方差会导致捕集器的初始压降增大和捕集过程结束时的性能出现恶化。

涂层参数对多孔介质压降与捕集性能的影响

为研究涂层对颗粒捕集器(DPF)在颗粒捕集过程中效率及压降的变化情况、孔道轴向及壁厚方向的沉积情况,建立二维加膜DPF孔道模型.主要考虑颗粒拦截机理和扩散机理、涂层渗透率及厚度等诸参数,研究涂层渗透率和厚度对捕集过程的影响以及对速度增加不利影响的抑制作用.结果表明:入口速度为1 m/s时穿壁速度呈“U形”,入口速度为5 m/s和10 m/s时呈“钩形”,涂层提高进/出口孔道轴线速度的线性,降低末端穿壁速度的峰值;涂层有效提高孔壁的捕集效率并且明显缩短饱和时间,使更多颗粒堆积在孔壁表面,但涂层过低的渗透率使得压降急剧增加;厚度增加使初始捕集效率小幅增加,但无法有效缩短饱和时间,厚度为39.0/23.4μm较为适宜;厚度相较于渗透率对压降的影响较小;大部分颗粒拦截在多孔介质壁的前端,可以防止颗粒进入壁面深处所带来的永久性压降.

基于金属有机框架的汽油机冷启动碳氢化合物吸附和扩散性能的研究

为研究汽油机冷启动过程产生的碳氢化合物在金属有机框架上的吸附和扩散行为特性,建立金属有机框架(MOFs)的计算模型,并验证模型的准确性。然后,对比分析C2H4和C6H6组分在沸石与MOFs上的吸附性能。最后,采用蒙特卡罗和分子动力学方法,分析C2H4、C6H6及等物质的量比混合组分在ZIF-20、ZIF-67、ZIF-318这3种MOFs结构的吸附性能和扩散性能。研究结果表明:与沸石材料相比,MOFs具有更优异的碳氢吸附效果。3种MOFs结构中,ZIF-20对C2H4和C6H6具有最大的吸附量,其吸附量分别为202.1和187.8个晶胞。在ZIF-20中C2H4的吸附位点主要集中在β-笼,C6H6的吸附位点主要集中在α-笼和双四元环。而在ZIF-67和ZIF-318中的吸附位点主要集中在十二元环。C2H4和C6H6分别在ZIF-318和ZIF-20中的扩散最强烈,且C2H4在3种MOFs上的扩散系数明显比C6H6的扩散系数大。

高原环境下轻型汽油车NH_(3)和PN排放特性研究

选取10辆国六b阶段排放标准的不同动力类型轻型汽油车(插电式混合动力和传统单一汽油发动机),在昆明海拔1914 m的高原轻型整车环境模拟排放实验室开展常温和低温环境下WLTC循环排放测试,研究分析高原环境下轻型汽油车NH_(3)和PN(PN_(10)和PN_(23))排放特性及影响因素。结果发现,尾气经TWC后NH_(3)排放大幅增加,高原环境下国六b阶段不同类型轻型汽油车排放因子达到21.80~485.10 mg/km,显著高于《大气氨源排放清单编制技术指南》中轻型汽油车氨排放因子26 mg/km。插电式混合动力和传统汽油发动机的轻型汽油车NH_(3)排放主要集中在低速段和中速段,低温环境下NH_(3)排放更高。与PN_(23)排放相比,插电式混合动力汽车和传统动力轻型汽油车PN_(10)排放分别增加21.11%~50.21%和12.00%~38.47%。低温环境下PN_(10)和PN_(23)排放速率峰值分别为6.12×10^(11)个/s和5.28×10^(11)个/s,高出常温环境下相应PN排放速率约2个数量级。

冷热起动模式和后处理对轻型车实际行驶细颗粒物排放的影响

采用实际行驶污染物排放测试的方法,对两辆国六轻型汽油车的细颗粒物排放进行研究,重点分析冷、热起动两种模式和汽油机颗粒捕集器(gasoline particulate filter,GPF)对细颗粒物的影响。结果表明,PN10主要产生于冷起动阶段,且排放峰值易出现在急加速和急减速工况,最高排放峰值为8.10×10^(11)个/s。带GPF车辆的PN23和PN10在各速度段的占比分布差异较大,总行程的PN10数量较PN23增长30.9%,增长率为不配备GPF车辆的3倍左右。低温下的细颗粒物排放较常温大幅上升,且带有GPF车的增长幅度明显高于未配备GPF的车辆。研究表明,冷起动阶段的细颗粒排放控制是未来监管的重点。

一种防渗漏防过量加注的车载尿素加注与存储系统

为满足国六排放标准,需要在柴油车排气后处理系统上设计SCR系统。SCR系统通过实时监控排气上游NOx的含量来精准控制尿素的实时喷射量以达到净化尾气的目的,因此需要随车携带尿素。本文介绍了一种防渗漏防过量加注的车载尿素加注与存储系统,解决了车辆实际使用过程中出现的尿素箱变形,尿素渗漏,过量加注尿素至尿素箱内壁导致尿素箱内超声波液位传感器无信号的问题,对汽车工程技术人员具有很大的借鉴与参考意义。

直喷汽油机高效颗粒捕集器技术及控制策略研究

为了适应国家排放法规对汽油直喷发动机颗粒物监测粒径逐渐减小的要求,根据汽油直喷发动机排放开发目标,设计不同的汽油机颗粒捕集器(GPF)技术方案,通过发动机台架试验、转毂试验的测试选型确定捕集效率高、背压小的最优方案。建立了基于发动机原排和压差的GPF控制策略,结合GPF测试选型数据标定GPF碳载量模型、再生效率模型等,实现再生工况识别并协调再生控制。通过WLTC排放循环验证GPF控制策略,最优方案的捕集效率满足排放开发目标,有效降低了汽油直喷汽油机的颗粒物排放。

吸收-低温等离子体-吸附耦合脱除沥青烟气的性能研究

针对单一分离方法对沥青烟的脱除效果不佳的难题,提出了吸收-低温等离子体(DBD)-吸附耦合喷淋塔脱除方法。对DBD放电进行射流光谱分析;建立了实验装置,对某沥青烟气进行测试,分析各单元的脱除特性及关联,考察DBD放电电流及烟气量等条件对脱除性能的影响。结果表明:DBD放电区域内存在大量激发态的N_(2)分子和OH自由基,会与NO_(x)、SO_(2)和VOCs发生碰撞和反应,形成协同脱除效果。净化系统各单元的脱除效果由强到弱顺序为DBD、喷淋塔、活性炭箱;DBD在NO_(x)和SO_(2)的脱除过程中会产生副产物(NO_(2)、N_(2)O_(4)或SO_(3)等),且活性炭对其吸附量较小;对于VOCs,经过DBD后,产生的小分子等进一步被活性炭吸附脱除约19.56%。风量和DBD电流对VOCs的脱除率影响不大,但能明显调控对NO_(x)和SO_(2)脱除。系统对沥青烟气中的NO_(x)、SO_(2)和VOCs都有较好的处理效果,出口的尾气排放质量浓度均符合国家标准(GB16297—1996)所规定的污染物排放的浓度指标。

重型国Ⅵ柴油机N_(2)O排放特性试验研究

在三台满足国Ⅵ阶段排放标准的重型车用柴油机上进行了冷热态WHTC尾气N_(2)O排放特性试验研究,试验结果表明:冷热态WHTC试验中N_(2)O排放水平与NO_(X)相当,N_(2)O排放与排气温度有很高的相关性,冷态排放低于热态,冷热态间N_(2)O排放差异主要体现在I阶段。热态WHTC初期N_(2)O排放突增峰值与冷态循环末期后处理系统中残留的过量喷射尿素有关。低浓度尿素有助于降低N_(2)O排放,但同时也会导致NO_(X)排放增加。

SCR系统尿素喷嘴雾化特性与结晶风险研究

为研究发动机SCR系统尿素喷嘴雾化特性和结晶风险,探究了不同喷嘴雾化性能以及不同雾化性能对尿素结晶影响,结果表明SCR系统尿素喷嘴主要通过改变雾化方式和提高喷射压力来提高喷雾的雾化效果,即通过降低喷雾液滴的索特平均直径(SMD)来提高喷雾的雾化效果,达到降低尿素结晶的目的。在同等喷射压力下,气助式尿素喷嘴产生的喷雾的SMD比非气助式喷嘴产生的喷雾的SMD更小,雾化效果更好,相同工况下结晶量更少;而同样类型的喷嘴,其喷雾SMD随着喷射压力的提高逐渐减小,喷雾SMD越小,雾化效果越好,相同工况下结晶量越少。

多模式下不同停车驾驶行为的尾气排放规律研究

为研究停车场内不同驾驶行为对尾气排放的影响,经过实地调查和数据处理,获取机动车在停车场范围内速度、加速度等参数。通过机动车在不同的停车位的停车方式和驾驶模式变化,划分为8种不同的驾驶行为。使用MOVES软件计算不同驾驶行为下机动车尾气排放污染物的排放速率。结果表明:相同的驾驶模式下,平行式停车位进行停车时的尾气排放量普遍大于在垂直式停车位进行停车;车位相同的情况下啊驾驶模式为减速尾气排放量相对最低,驾驶模式为多次减速加速直至减速的情况下尾气排放量相对较高。

城市交通碳排放影响因素分析

在2023年实现“碳达峰”的背景下,城市交通运输业成为碳排放的主要贡献者。为了缓解城市交通碳排放所带来的环境影响,文章利用“自下而上法”测算了2013-2022年拉萨市城市交通碳排放量,并且选取了拉萨市的人口总量、国内生产总值(GDP)、机动车保有量、客货运周转量等对碳排放影响程度较高的因素,采用偏最小二乘回归分析模型对其影响因素进行分析,从而得出货运周转量、机动车保有量、客运周转量、国民生产总值对碳排放有促进作用,而当地旅游人数、总人口数量、公共交通客运量的影响程度相对较低。由此相应提出节能减排措施,为其他区域城市交通碳排放影响因素提供有利参考。

车用汽油机颗粒物生成机理及排放特性研究进展

汽油机是中国、美国和日本等国家乘用车和轻型货车的主流动力.随着汽车排放法规加严,汽油机颗粒物(PM)和可挥发性有机物(VOCs)排放以及在大气中形成雾霾等问题广受关注.围绕直喷(GDI)汽油机缸内碳烟生成机理、GDI汽油机和进气道喷射(PFI)汽油机的一次颗粒物排放特性以及汽油机尾气排放生成二次颗粒物机理等的国内外研究进展进行综述.已有研究表明:GDI汽油机碳烟排放主要来源于附壁油膜的池火燃烧和缸内局部浓区的燃烧,燃油喷射策略和混合气组织方式对缸内碳烟生成有重要影响;GDI汽油机颗粒物的排放水平要远高于PFI汽油机以及装有颗粒过滤器(DPF)的柴油机,但GDI和PFI汽油机排放颗粒物粒径分布特征总体相近;汽油机排放生成二次颗粒物质量要远高于其生成的一次颗粒物,二次颗粒物有相当一部分来源于汽油机尾气中VOCs生成的二次有机气溶胶(SOA).

某选择性催化转化器的催化特性试验研究

在AVL测试台架上进行发动机后处理试验,研究了不同选择性催化转化器(Selective Catalystic Reduction, SCR)上游温度、空速(Space Velocity, SV)、氨氮比下SCR的氨存储特性和NOx转化效率。结果表明,随SCR上游温度和空速增加,氨存储能力逐渐下降,175℃、20000h^(-1)空速时,氨存储最高,为2981.68mg/L;NOx转化效率随SCR上游温度增加先升高后降低,随空速的增加而降低,在300℃、20000h^(-1)空速时,该SCR有最高的转化效率,为99%。

浅谈柴油机WHSC冷热起动测试循环排放及后处理效果的变化

研究起动工况排放特性对于进一步减少气体污染物排放具有重要意义。本文基于2 206m高海拔发动机试验台架对配有DOC+DPF+SCR+ASC尾气净化装置(以下简称后处理)的某国六柴油机进行WHSC试验循环,分析了柴油机在冷热起动工况下的原始排放和尾气排放差异性及其原因,并对气体污染物在后处理中的转换效率进行计算。结果表明:无论原始排放或尾气排放,柴油机冷起动循环中CO和THC排放浓度均明显大于热起动循环,且排放规律相似;但冷起动循环中NOx原始排放浓度却小于热起动循环。柴油机尾气净化装置在热起动循环中,CO、THC和NOx排放浓度转换效率良好,基本处于90%以上,但后处理在冷起动循环中对于CO排放浓度的转换效率较差,仅有9.2%。

缸内直喷汽油机颗粒物粒径分布特性

采用DMS500快速颗粒取样分析仪对一台缸内直喷国Ⅳ汽油机进行了颗粒物粒径分布特性的试验研究.结果表明:缸内直喷汽油机排气颗粒物呈包括核态和积聚态颗粒物的双峰分布,仅怠速工况呈核态单峰分布.随转速升高,总颗粒物数浓度在部分负荷下逐渐降低,外特性先降低后升高;随负荷增加,总颗粒物数浓度在中、低负荷下逐渐降低,满负荷时急剧增加.随转速升高,核态颗粒物在部分负荷速度特性下数密度峰值逐渐降低,外特性下先降低后增加;积聚态颗粒物数密度峰值逐渐降低.随负荷增加,核态颗粒物数密度峰值在中、低负荷时逐渐降低,满负荷时增加;积聚态颗粒物数密度峰值在中、低负荷时先升高后降低,满负荷时最高.

降低汽油机起动及暖机过程中HC排放的探讨

根据实测的催化器入口、出口 HC排放浓度及排气管不同位置的温度 ,结合示功图对电喷汽油机冷起动时 HC排放量在台架上进行了模拟分析 ,将起动过程以节气门突开为界划分为 3个阶段 ,其中HC的主要排放量发生在开始起动到节气门开这一段时间内。通过控制点火提前角使缸内发生不完全燃烧 ,将燃烧延续到排气管内 ,即可降低 HC排放量 ,也有助于加速催化器起燃。

机动车尾气检测方法与治理策略

伴随着中国城乡各界民众基本物质生活条件的持续改善,机动车购买数量和持有数量均呈现出持续增加变化趋势,其在为生产生活实践进程创造提供便利条件基础上,还引致出现较为严重的大气环境污染问题。为有效彻底解决大气环境污染问题,必须全面系统分析各类污染源,采取有效技术措施将机动车尾气排放水平控制在恰当范围内。要切实强化针对机动车尾气的检测工作力度与防治工作力度,切实将机动车尾气污染问题控制减少,助推社会主义生态文明建设历史进程。文章将会围绕机动车尾气检测方法与治理策略,展开简要的阐释分析。

柴油清净增效剂节能减排效果评价方法开发研究

本文提出一种全新的柴油清净增效剂节能减排效果台架试验评价方法,以发动机使用柴油清净增效剂前后的污染物排放改善率、节油率和扭矩升高率作为清净增效剂的评价指标。基于台架试验,本文系统介绍了开发评价方法所采用的试验装置及试验条件、测试工况及评价内容。本文还选取了目前市售的9种柴油清净增效剂进行了节能减排效果的试验性评价。结果表明,该评价方法用于柴油清净增效剂节能减排效果的评价具有可行性,具有很好的区分性、可重复性和高效性等优点,所得结果将为后续该评价方法的完善提供参考。

碳捕集及封存利用方案研究及经济性分析

就国内目前情况而言,以煤、石油、天然气等化石燃料为主体的能源结构短期内不会发生大幅改变。碳捕集是现阶段唯一能大幅度减少化石能源CO 2排放进而实现“碳中和”的技术。本文提出了适合火电厂的碳捕集技术工艺路线方案并进行了经济性分析,同时提出了对捕集下来的二氧化碳进行封存利用的几种途径,总结归纳了碳捕集系统对火电厂度电成本的影响,为火电厂碳捕集的方案选择提供理论依据和借鉴。