煤基燃料燃烧颗粒物对颗粒捕集器沉积过程的影响

探讨了柴油机燃用代用燃料后,排气颗粒物结构特征的变化规律。依据柴油机台架试验,使用0%、5%、15%甲醇掺混比的F-T(Fischer–Tropsch)合成柴油,在标定工况下采集颗粒。用同步辐射小角散射分析方法测量颗粒物摩擦力、粒径等参数。基于实验数据,在EDEM软件中建立颗粒模型,模拟了颗粒碰撞沉积过程。结果表明:随甲醇掺混比的增加,甲醇、F-T柴油燃烧颗粒间摩擦力增加0.6 N,平均粒径增加2.44 nm。沉积过程中,颗粒捕集器(DPF)单元体非迎风面的沉积量急剧增加;颗粒沉积效率随沉积时间的增加而增加;随摩擦力增大、粒径增大,颗粒层厚度及颗粒链长度也随之增加。甲醇掺混比的改变使得颗粒整体向更多、更细的方向变化,燃料类型及掺混比的改变显著影响了颗粒在DPF载体上的沉积状态。

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。

柴油机微粒捕集器再生中灰分沉积机理及影响研究

利用GT-Power软件建立柴油机微粒捕集器再生仿真模型,并进行仿真,以分析再生中形成的灰分沉积对捕集器过滤效率和再生过程的影响。结果表明,灰分沉积不但会减小过滤体有效过滤面积,增大排气背压,从而降低载体的过滤性能;还会加剧微粒的燃烧,增大载体温度梯度。在再生平衡过程中,排气背压会缓慢上升,而再生平衡点温度会随着灰分沉积量的增加而下降。

柴油机微粒捕集器非对称孔道内流场和压降特性模拟

采用Fluent建立了柴油机微粒捕集器(DPF)非对称孔道的三维模型,计算了孔道内的流动和压降特性,分析了DPF内碳烟微粒的沉积过程,比较了不同壁面渗透率和碳载量下对称孔道与非对称孔道中的压降特性。研究结果表明:进口孔道速度沿轴向先增大后减小,出口孔道速度沿轴向逐渐减小;进口孔道静压沿轴向先减小后增大,出口孔道静压沿轴向逐渐减小;碳烟微粒总是先在孔道的后端沉积,随着碳载量增大,碳烟微粒沿孔道轴向分布逐渐趋向于均匀;绝对碳载量系数大于0.3时,非对称孔道相对于对称孔道具有较小的压降;进、出口孔道比例越大,压降受排气流量的影响越大。

柴油机微粒捕集器泡沫型滤芯上气流压降特性研究

研究了柴油机微粒捕集器泡沫型多孔介质滤芯上的气流压降特性,提出了一种预测泡沫型多孔介质滤芯气流压降的理论模型.模型将泡沫型滤芯材料复杂的内部孔隙结构简化成规则布置的球形通道,直接以滤芯材料的孔隙率和平均孔隙直径为基本参数,同时考虑了流体流过滤芯时介质骨架表面对其的摩擦阻力作用以及介质骨架在流体中的形状阻力,并给出了描述多孔介质滤芯的压降特性关系式及式中渗透率和惯性项系数的计算方法.研究结果显示,对于壁流式滤芯来说,使用达西公式来描述气流通过过滤介质时的压降具有足够的精度,而通流式滤芯必须考虑气流惯性项的影响,公式对其具有良好的适用性.该文的研究结果可以作为DPF的设计和优化提供理论依据和参考.

柴油机微粒捕集器劣化性能参数灰色关联分析

为有效地对柴油机微粒捕集器劣化性能影响因素进行分析,并得到各因素的影响程度,建立了微粒捕集器再生仿真模型,以无量纲再生效率作为微粒捕集器劣化性能评判参数,通过不同参数的组合进行仿真计算,基于灰色关联理论将仿真结果进行了灰色关联分析.研究结果表明:微波功率、排气温度、排气氧含量、微粒沉积量和灰烬沉积量的关联度均大于0.5,均为影响微粒捕集器劣化性能的主要参数,其中灰烬沉积量的关联度最大,是最主要的影响因素,说明用灰色关联分析方法分析微粒捕集器的劣化影响因素是有效的.

柴油机微粒捕集器瞬态再生特性仿真

建立了基于柴油机微粒捕集器主动再生的GT-Power仿真模型,针对2 200 r/min、100%和1 400 r/min、50%两种典型工况,对捕集器瞬态再生特性进行了研究。计算结果表明:柴油机由高转速、大负荷变为低转速、小负荷的瞬态工况下,微粒捕集器再生时,载体各端温度曲线呈双峰状,载体壁面峰值温度与稳态相比大大升高;且工况变化时间越短,这种现象越明显。

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,可以作为通流式DPF的设计和优化提供理论依据和参考。

柴油车微粒捕集器再生控制系统硬件设计

控制系统在柴油车微粒捕集器再生过程中起着重要作用。采用"燃烧器+DOC+添加剂+DPF"的喷油助燃催化再生技术,设计了基于TMS320F2812单片机的再生控制系统硬件电路,分析了控制系统各硬件组成部分。实践证明,控制系统能够实现DPF可靠再生。

柴油机微粒捕集器再生参数影响研究

基于DPF再生试验测试结果,利用GT-POWER软件建立了DPF一维再生模型,研究了DPF再生过程中排气氧含量、初始碳烟加载量、升温速率对DPF再生特性的影响。研究结果表明,随排气氧含量的增加,燃烧碳烟颗粒速率加快,再生时间缩短,DPF载体壁面的最高温度增加;再生过程中,压降损失、载体壁面平均温度和载体壁面最高温度均随初始碳烟加载量增大而增大,再生结束时,压降损失、载体壁面平均温度、载体最高温度随初始碳烟沉积量的增加趋于一致;发动机排气快速升温模式使得再生时间点、碳烟起燃温度、壁面平均温度峰值和载体最高温度峰值提前。

基于AVL FIRE对柴油机微粒捕集器捕集过程的模拟研究

利用AVL FIRE软件建立柴油机微粒捕集器(DPF)三维模型,模拟DPF捕集过程,研究进气流量、进气温度、过滤壁厚度和孔密度对捕集过程的影响规律。研究结果表明:减小进气流量能改善气体流动,并且能提升DPF捕集性能和流阻性能;降低进气温度能改善气体流动和流阻性能,但不利于提升捕集性能;增大孔密度不利于气体流动,但能提升流阻性能和捕集性能;减小壁厚能改善气体流动和流阻性能,但会恶化捕集性能。

柴油机微粒捕集器的发展现状与趋势探析

柴油机微粒捕集器在环保问题和低排放方面发挥着重要的作用。捕集器的捕集效率和再生能力是衡量捕集性能的重要指标。本文从微粒捕集器的材料选择和再生的角度出发,分析了我国柴油机微粒捕集器的发展现状,找出了在此领域的不足,并探讨了柴油机微粒捕集器的发展趋势。

柴油机催化型微粒捕集器劣化性能分析

本研究在对催化型微粒捕集器(CDPF)的劣化机理分析的前提下,以与性能劣化相关的最大侧壁温度作为评价指标,运用正交试验设计表和模糊灰色关联分析法对再生温度、NO浓度、催化剂涂敷量、SO浓度、氧浓度、排气流量六大主要运行参数进行灰色预测分析,找出影响催化型微粒捕集器劣化的最主要因素,为催化型微粒捕集器性能进一步优化提供参考。研究结果表明,六大运行参数均为影响CDPF性能劣化的主要因素,其中,NO浓度对最大侧壁温度的影响最大。

微粒捕集器系统数值模拟研究

利用模型分析微粒捕集器净化效率、排气阻力和微粒捕集器寿命的变化规律,对微粒捕集器系统进行数值模拟研究。由于微粒捕集器的实际性能受实际道路工况的影响很大,对实测的车辆道路工况试验数据进行整理和统计分析,在此基础上建立整个带微粒捕集器的柴油机排气系统的数学物理模型,并对影响系统寿命的主要参数进行仿真分析,为微粒捕集器与柴油机的匹配和集成奠定一定的基础。

DPF对柴油机颗粒物的捕集特性的影响研究

DPF作为柴油机尾气后处理技术的关键部分,国内外学者对其一直有大量研究。本文研究了在2500r/min、75%负荷下DPF对柴油机不同粒径的PM捕集效果,研究结果表明,随着试验时间的延长,DPF对柴油机PM的捕集率有所提高,且DPF对大粒径聚集态颗粒物的捕集率要高于对核态颗粒物的捕集率。

DOC和金属DPF对柴油机排气中碳烟纳观结构特性的影响

开展了柴油机氧化催化器(DOC)和金属DPF对柴油机排气中碳烟纳观结构特性的影响研究。结果表明:原机排气中碳烟平均微晶长度(L_(p))随负荷的增加而增大,随转速的升高而减小;平均微晶层间距(D_(p))和平均微晶曲率(T_(p))的变化规律与L_(p)相反。经过DOC处理后,L_(p)增大,D_(p)和T_(p)减小;而它们的变化幅度均随负荷的增大而增大,随转速的升高而减小。金属DPF对碳烟3个纳观结构特性参数的影响均不大。原机排气中碳烟的L_(p)、D_(p)和T_(p)均与碳烟氧化反应表观活化能(E_(a))具有密切的相关性,其中,T_(p)与E_(a)的决定系数最大;经过DOC处理后,L_(p)、D_(p)和T_(p)与E_(a)的决定系数均略有增加。

柴油机DPF流场压降及微粒沉积特性数值模拟

运用AVL-FIRE软件建立柴油机微粒捕集器(DPF)三维模型,模拟柴油机微粒捕集器内部压降和微粒沉积特性.针对DPF不同排气流量、进口温度、微粒沉积量及分布类型,对DPF压降特性进行模拟,并着重研究非对称孔结构(ACT)和灰分沉积量及分布形式对DPF压降和微粒沉积特性的影响.结果表明:随着DPF排气流量、进口温度、微粒沉积量和灰分沉积量的增加,DPF的压降增大,且DPF压降变化与进口温度呈非线性关系;沿DPF轴线方向,微粒沉积量呈先减小后增大趋势;"逐渐减少"型微粒分布形式压降损失较小,且再生速率较快.灰分在壁面上的层状分布对DPF压降和微粒沉积影响较大;非对称孔结构有利于降低DPF压降和提高微粒沉积能力,从而延长DPF寿命.

生物柴油对连续再生DPF再生平衡温度的影响

再生平衡温度(Break-even Temperature,BET)是柴油微粒捕集器(Diesel Particulate Filter,DPF)在过滤时微粒累积和氧化速率相等时的温度,是DPF实现连续再生的关键。为研究生物柴油对连续再生DPF再生特性的影响,分别采用石化柴油和生物柴油作为燃料,对连续再生DPF的BET进行了台架试验研究,评估了不同燃料DPF的BET特性。试验结果表明,在同等工况下,生物柴油的BET比石化柴油低60℃左右,在同等排气状态下,生物柴油的BET比石化柴油低40℃左右,在柴油机上使用生物柴油可以有效降低DPF的再生平衡温度,有利于DPF实现连续再生。

微粒特性对DPF再生性能的影响

基于外加热源再生性能测试台架,实验研究了(碳黑)微粒特性对柴油机微粒捕集器(DPF)再生性能的影响规律,同时也比较了真实柴油机微粒与碳黑微粒在再生性能上的差异.结果表明,相同粒径而比表面积大的碳黑容易再生,其再生效率高,效能比(效率/能量)也高.模拟可溶性有机物(SOF)含量高的(模拟)碳黑容易再生,效能比高.模拟20%,SOF碳黑微粒热处理后更易于再生,再生效率高,效能比高.与碳黑相比,柴油机微粒更容易再生,再生效率高,效能比高.

柴油机DPF孔道气相流场及噪声特性分析

利用数值模拟(CFD)软件建立柴油机微粒捕集器(DPF)孔道三维模型,对孔道内气体流动情况进行计算;通过建立加装DPF的一维整机仿真模型,结合孔道流场分布特性,分析不同转速工况下DPF载体及加载不同碳烟量对其噪声特性的影响.结果表明:各入口流速下,流速分布在DPF进气孔道内呈现从中心径向递减、从始端轴向递减趋势,且后段出现波纹状流速突变区;排气孔道流速分布趋势与进气孔道相反;进气孔道内压力分布相对均匀;排气孔道前中段压力分布较均,在低流量下中后段呈轴向递减趋势,高流量下在后段出现骤增.高转速工况下DPF气动再生噪声量大于低转速工况;深层碳烟在较高转速工况下对DPF噪声的影响更显著,A计权声压级降幅可达2 dB以上;碳烟饼层在较低转速工况下对DPF噪声特性影响更大.