柴油机微粒捕集器灰分分布对其压降的影响评价

通过建立灰分分布对柴油机微粒捕集器(DPF)压降影响的评价函数,分析了孔道壁面厚度、孔道直径、灰分量、碳烟量以及孔道壁面、灰分滤饼层、碳烟滤饼层渗透率等变量不同时,灰分分布对DPF压降的影响。研究结果表明:灰分滤饼层渗透率相对于孔道壁面、碳烟滤饼层渗透率的大小决定了DPF压降随灰分分布变化的趋势;当孔道壁面与灰分滤饼层的渗透率比值A=0.1、孔道壁面与碳烟滤饼层的渗透率比值S=2时,灰分分布于进口孔道壁面DPF压降小;当A=10、S=2时,灰分分布于进口孔道末端DPF压降小;孔道壁面厚度、孔道直径、灰分量、碳烟量能够改变灰分分布对DPF压降影响的程度;评价函数能够有效评价灰分分布对DPF压降的影响,也为不同情况下应用不同的DPF再生方式提供了参考。

灰分沉积对不同结构CDPF再生特性的影响

对某高压共轨柴油机的催化型颗粒物捕集器(CDPF)进行台架试验,研究了两种不同结构的CDPF对发动机性能的影响和不同碳载量下CDPF的压降特性。通过建立三维CDPF热力学模型,分析了灰分量和灰分分布系数对不同结构CDPF再生特性的影响。结果表明:CDPF会使柴油机动力性、经济性略有下降,但非对称结构CDPF可有效降低载体对柴油机性能的影响;CDPF压降会随载体孔道内碳烟累积量的增大而升高,非对称结构CDPF可有效减小CDPF压降,且随着碳载量增加,非对称结构的优势更加明显。灰分沉积有利于降低载体向环境传热的导热率,提高载体热容量,有利于碳烟的氧化再生;CDPF再生过程中载体的温度呈边缘低中心高、前端低后端高的分布规律。灰分分布系数对碳烟氧化速率影响较小,载体结构、灰分量和灰分分布系数对CDPF最大再生温度梯度影响也不大。

载体配比及灰分对DPF压降及内部流场的影响

基于D30 TCI柴油机耦合氧化催化器(DOC)和柴油机颗粒捕集器(DPF)的试验台架,对3种不同结构DPF开展压降特性试验.并构建了DPF一维仿真模型及三维1/4孔道模型,研究了载体配比、载体孔密度对DPF压降及捕集特性的影响及载体配比及灰分沉积对DPF孔道内部气流运动及颗粒沉积特性的影响.结果表明:同一DPF配比下,提高载体孔密度能降低压降,且灰分增加能提升此效果;增大DPF配比有利于降低DPF压降并提高其捕集效率,结合成本与性能考虑,载体配比的最佳范围(1.2~1.5)使DPF压降及捕集特性达到最优,灰分加载不会影响配比对DPF压降的影响规律;无灰分时,DPF出口孔道压力沿DPF轴向方向逐渐均匀下降;有灰分沉积时,增大灰分分布系数可提高捕集效率,进口孔道颗粒浓度增大,且DPF配比增大能提升此效果.

柴油机颗粒捕集器孔道流场及其高原环境下噪声特性分析

基于CFD软件搭建柴油机颗粒捕集器(DPF)三维模型,研究了碳烟及灰分分布形式对非对称结构DPF孔道气流运动的影响;通过建立一维热力学整机模型研究高原环境下DPF载体尺寸、壁厚、进/出口孔径比对其噪声特性的影响。结果表明:DPF进气孔道流速沿始端轴向先增大后减小,从中心线始端沿壁面径向位置降低。高原环境下,载体直径比载体长度对噪声的影响更为显著;载体直径190 mm比直径170 mm对噪声衰减效果更好,达3 dB以上;进/出口孔径比为1.1时,DPF排气端噪声最低,且噪声衰减幅度随碳载量(0~8 g/L)增加而变大,降幅约3 dB。

孔道结构对柴油机DPF压降及再生特性的影响

针对微粒捕集器(DPF)内部碳烟及灰分颗粒特征,运用AVL-Fire软件建立了六边形孔道结构柴油机微粒捕集器模型。针对不同排气流量、进口温度、孔密度、碳烟和灰分沉积量,对六边形孔道及四边形孔道DPF压降特性和碳烟再生特性进行分析,并研究灰分分布形式对不同孔道形状DPF的影响。结果表明:排气质量流量越大,进口温度越高,不同孔道结构的压降敏感性增大;与传统四边形孔道DPF相比,当碳烟沉积量较低时,六边形孔道DPF压降损失较高;随着碳烟沉积量的增加,六边形孔道DPF压降损失较低,且碳烟承载量较大;灰分在DPF孔道表面层状分布可以有效阻止碳烟深床捕集模式,降低压降损失;六边形孔道DPF能够有效提高碳烟及灰分容量,且碳烟捕集及再生效率较高,再生速率较快,热应力较小,可以降低DPF主动再生频率,延长使用寿命。