催化型连续再生颗粒捕集器对柴油公交车尾气颗粒物影响的研究

运用颗粒数量及粒径分析仪与单颗粒气溶胶质谱分析仪研究了柴油公交车安装催化型连续再生颗粒捕集器前后的尾气颗粒物浓度与成分特性。试验结果表明:催化型连续再生颗粒捕集器能有效降低尾气颗粒物排放率与排放因子,且对核态颗粒的效果优于聚集态颗粒。安装前,尾气颗粒物种类主要为Na KCa_Nitrate、EC、PAH_OC_S-N、EC_Nitrate等,占总颗粒的85%;安装后,尾气颗粒物种类主要为K_S-N、Na K_Nitrate、OC_N-P、EC_S-N等,占总颗粒的80%。催化型连续再生颗粒捕集器能有效降低尾气颗粒物中的EC、OC与PAH成分,但促进了硝酸盐与硫酸盐的生成。

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。

连续再生颗粒捕集器对柴油机颗粒排放的影响

以某重型柴油机为原机,研究氧化催化转化器（DOC）与催化型颗粒捕集器（CDPF）耦合而成的连续再生颗粒捕集器（CR-DPF）对柴油机颗粒排放规律的影响.研究结果表明,CR-DPF的安装导致排气温度升高;原机测点颗粒数量浓度呈双峰对数正态分布,CR-DPF的前测点为三峰对数正态分布,后测点则呈多峰对数正态分布;前测点粒径小于191nm颗粒数量浓度及核态颗粒数量浓度分数均高于原机测点;CR-DPF除对7-15 nm粒径颗粒的捕集效率相对较低,对其他粒径颗粒具有显著的降低作用;对聚集态颗粒的捕集效果优于核态颗粒,导致后测点核态颗粒数量浓度分数高于前测点.

连续再生颗粒捕集器对生物柴油发动机颗粒及NO_x排放的影响

以某型高压共轨柴油机为试验对象,研究试验样机燃用BD20混合燃料时,连续再生颗粒捕集器(CRPF)对颗粒及氮氧化物排放的影响.结果表明,试验样机连接CRPF后,颗粒排放因子下降81.9%;试验样机运行在高转速高负荷区域时,CRPF对粒子数密度的降低效果较明显,对聚集态颗粒的降低作用优于核态颗粒;试验样机多环芳烃(PAHs)排放质量减少91.5%,在检测到的20种PAHs中,有18种组分排放质量减少.连接CRPF后,试验样机排放的NOx质量分数小幅下降.

铈基燃油催化剂改善柴油机颗粒物捕集器再生效果

颗粒捕集器(diesel Particulate filter,DPF)是目前公认的最有效的柴油机排气颗粒物后处理装置,为了去除DPF内部沉积颗粒,实现DPF再生,采用提高排气温度或催化燃烧的方法来促进颗粒物燃烧。该文采用环烷酸铈溶剂作为燃油催化再生添加剂(fuel borne catalyst,FBC),对柴油机DPF的再生平衡温度、压降特性和燃烧灰烬等进行试验研究。试验结果表明:DPF再生平衡温度因FBC的催化作用从500℃以上下降到约450℃,从而增加了颗粒捕集器的颗粒储备能力,并能够有效再生;柴油机燃油消耗率随着排气背压的增加而上升;燃用FBC测试燃油时DPF前后压差较纯柴油上升缓慢,其达到排气背压再生阀值的周期变长;同时,随再生次数的增多,再生后DPF的前后压差呈线性增加,捕集效率却逐渐提高。该文采用燃油添加剂可以明显降低颗粒的着火点。结合电加热装置,可有效提高DPF的再生效果,有效过滤柴油车尾气中的颗粒物,对柴油车尾气净化及环境保护具有十分重要的意义。

柴油机颗粒物捕集器再生性能仿真分析

基于GT-Power软件对柴油机颗粒物捕集器(DPF)再生性能进行仿真,分析不同流量、不同微粒担载量条件下DPF的再生性能,重点关注其过滤压降、载体温度、温度梯度和再生效率。结果表明:DPF的压降随着流量与微粒担载量的增加近似呈线性增加的趋势;再生过程中最高温度和最大的温度梯度都出现在载体末端;随着流量的增加,最高温度、最大温度梯度和再生效率呈现先增加后减小的趋势;随着担载量的增加,最高温度和最大温度梯度逐渐增加,而在较大担载量时增加逐渐趋于平坦,再生效率呈现先增加后减小的趋势。

柴油车道路行驶及颗粒捕集器再生期间颗粒物排放

设计3种状态下车载试验方案,研究重型柴油货车实际道路行驶颗粒物排放特性和颗粒捕集器(DPF)对排气颗粒物的净化性能,以及DPF再生过程对颗粒物排放的影响。结果表明:(1)粒子数量(PN)排放速率与燃油消耗速率呈线性关系,随发动机的转速、扭矩与车速的升高而增大;(2)DPF对PN的净化率大于99%,净化率随车速增大而降低。(3)DPF喷油主动再生期间,PN排放浓度远高于未再生时段,接近未匹配DPF时的排放浓度。再生后,DPF恢复捕集效能同再生前。再生时长约1300 s。

汽油机颗粒捕集器驻车再生试验方案研究

本研究在颗粒捕集器为空载的情况下,针对不同的发动机转速进行完整的驻车再生试验。再通过发动机台架,或者在整车上进行快速累积碳颗粒至汽油机颗粒捕集器中,模拟汽车碳颗粒累积过多导致限扭的工况。最后再进行碳颗粒满载情况下的驻车再生试验,根据再生后的剩余碳量选择最为合适的驻车再生转速。结果显示:通过控制驻车再生的转速和再生时间,一方面可以保证碳颗粒被充分进行再生,有效地减小再生试验过程中的燃油损耗;另一方面较低的再生转速和较短的再生时间更为用户所接受。

不同涂覆配方对缸内直喷发动机颗粒物捕集器性能的影响

为探讨不同涂覆配方对缸内直喷(GDI)发动机在颗粒物捕集器试验中的性能影响,采用台架标定系统PUMA软件对某GDI发动机不同涂覆颗粒物捕集器样件(GPF-A、GPF-B)进行台架试验,试验中未对发动机进行任何改动。试验结果表明:GPF-A、GPF-B的压差基本一致;在颗粒物捕集器温度为650℃下,随着氧流量的增加,GPF-A、GPF-B的燃烧速率均明显升高,且在相同氧流量下,GPF-A的燃烧速率较高;在氧质量流量为500 mg/s下,随着颗粒物捕集器温度的增加,GPF-A、GPF-B的燃烧速率均明显升高,且GPF-A的燃烧速率较高;GPF-A、GPF-B在700℃断油后的内部温度场变化较为一致,GPF-A在断油18 s后从初始温度710℃上升到最高温度960℃,而GPF-B在断油24 s后从初始温度705℃上升到最高温度942℃;发动机在台架中等负荷(70%额定负荷)、中等转速(3 000 r/min)的工况下运行相同时间,GPF-A捕集的载碳量较小,说明在此工况下,GPF-B的捕集效率优于GPF-A。

残余灰分对低温等离子体再生颗粒物捕集器的影响

为了研究残余灰分对低温等离子体(NTP)柴油机颗粒物捕集器(DPF)再生的影响,搭建了颗粒物(PM)捕集系统及NTP喷射再生DPF试验系统,并利用傅里叶红外光谱仪及X射线能谱仪分析了灰分中的官能团及元素组成。研究结果表明,残余灰分提高了DPF的导热热阻,使得再生过程中DPF内部温度升高。残余灰分减小了DPF的孔隙率,PM捕集率升高,完全再生时的碳去除量明显增多,增幅达34.0%。灰分样品中主要成分为金属氧化物及无机盐,金属元素质量分数达23.8%～27.4%,P和S元素质量分数分别在6.8%～8.9%和9.6%～14.4%。此外,灰分样品中还含有少量有机物,其中含氧官能团和芳香环的吸收峰较为明显。75%负荷下得到的灰分样品中的C、O含量比相对最低,表明该样品中金属氧化物及无机盐含量相对较高,而有机物含量较低。

生物柴油调合燃料匹配催化型颗粒物捕集器的排放与再生性能研究

以一台非道路增压中冷共轨柴油机为试验对象,将K_(0.2)-Ce_(0.5)Mn_(0.5)O_(2)催化剂涂覆于柴油机颗粒物捕集器(DPF)的堇青石过滤体上,探究柴油机催化型颗粒物捕集器(CDPF)对生物柴油调合燃料燃烧污染物排放的影响规律,并开展了CDPF碳烟加载与再生特性的试验研究。试验结果表明,CDPF能够明显降低纯柴油和生物柴油调合燃料的碳烟和气态污染物排放,且对调合燃料的排放物降低效果更显著;CDPF负载催化剂对柴油机气体排放的改善效果受负荷影响较大,在标定工况下两种测试燃油NO_(x)排放较空白DPF时分别降低17.1%和24.3%,HCHO排放分别降低35.1%和43.6%,CH_(3)CHO排放分别降低28.4%和29.9%;DPF与CDPF两者对碳烟的捕集过程均包括深床捕集阶段、过渡阶段和滤饼层捕集三个阶段,碳烟加载过程中CDPF前后压差的升高速率明显低于DPF;与纯柴油相比,柴油机燃用生物柴油调合燃料时CDPF的前后压差升高速率有所降低,再生平衡温度向低温区间偏移,有利于实现低温再生。

柴油机颗粒捕集器再生平衡仿真研究

建立了基于GT-Power的柴油机颗粒捕集器(DPF)仿真模型,通过模拟计算对DPF再生过程,排气流量、颗粒物载荷量对再生平衡点温度的影响进行了研究。首先通过对DPF再生过程的仿真验证了模型的正确性。对再生平衡温度的模拟计算结果表明:在一定排气流量或颗粒物载荷量下,DPF再生平衡点温度均在很小的区间内变动,即DPF的再生过程受温度影响很大,只在很小的温度区间内达到平衡,并且DPF再生平衡温度随着排气流量的增加而升高,随着颗粒载荷量的增加而下降。

微粒捕集器连续再生速率与压降特性研究

建立了连续再生模型,并通过台架实验进行了验证,用数值模拟的方法对柴油机不同工况下的连续再生速率和压降特性进行了数值研究.研究结果表明:当排气流量增大时,连续再生速率降低,压降迅速增大;当排气温度升高时,连续再生速率迅速升高,压降略有增大,但随着再生时间的增加,压降下降明显;随着排气气流中m(NO2)/m(soot)比率的下降,再生速率迅速降低,当超过临界比率时,会由微粒净消耗状态转变为净增加状态,m(NO2)/m(soot)比率对于压降影响很小.研究结果对于优化连续再生微粒捕集器的再生条件提供了理论依据.

柴油机颗粒捕集器再生时机的研究

提出了确定柴油机颗粒捕集器再生时机的主要原则,同时比较了不同的再生时机判断方法的特点,对过滤体的压力损失进行了数值模拟和试验研究。基于过滤体压力损失模型,根据排气流量、温度和背压计算颗粒沉积量,提出了新的再生时机判断方法。研究表明,在不考虑具体再生控制策略的前提下,堇青石过滤体的累积颗粒物的限值为4g/L,而SiC过滤体为8g/L。

催化型柴油机颗粒捕集器喷油助燃主动再生过程试验研究

柴油机颗粒捕集器(diesel particulate filter,DPF)是降低柴油机颗粒物排放的有效手段。喷油助燃是重型柴油机采用最多的一种DPF主动再生方法,由于DPF主动再生试验实施非常困难,很少直接对真实柴油机DPF的主动再生过程进行试验研究。文中对柴油机稳态工况下催化型柴油机颗粒捕集器(catalyzed diesel particulate filter,CDPF)喷油助燃主动再生过程进行试验研究,对CDPF主动再生过程中的压降、温度以及排放进行了分析。研究表明:CDPF主动再生时,其内部局部地区的温度远远高于CDPF的进口温度和出口温度,CDPF内部温度分布总体呈现出轴向上越靠近CDPF后端温度越高,径向上中间温度最高,中心温度次之,边缘温度最低的规律。CDPF主动再生时会有少量的碳氢和CO泄漏,CDPF后的NO_2浓度会显著降低,颗粒物数量排放会显著增加。

燃烧再生式柴油颗粒物捕集系统控制器设计与实现

本文针对燃烧再生式柴油机颗粒物捕集系统的需求和特点,设计并实现了基于MC9S12P128单片机的控制系统。该系统使用结构化设计方法,由主控单元、显示单元、标定单元三大部分组成。主控单元实现传感器的信号采集及执行器的驱动功能,通过再生触发策略及温度闭环策略实现燃烧再生;显示单元通过CAN总线与主控单元相连,实时显示系统工作状态,并可进行声光警示,配备的按键提供人工操作功能;标定单元通过CAN通讯可实现上位机对控制单元参数实时显示、读取、修改、存储,并可进行程序更新。该控制器已在部分城市柴油车尾气治理上得到应用。

柴油/聚甲氧基二甲醚混合燃料匹配催化型颗粒捕集器的排放特性研究

使用柴油和聚甲氧基二甲醚(polymethoxy dimethyl ether,PODE)混合燃料进行了柴油机催化型颗粒物捕集器(catalytic diesel particulate filter,CDPF)的排放特性试验,研究分析了添加PODE对CDPF的过滤效率及CDPF前后端NO_(x)、CO_(2)和颗粒物排放变化的影响。结果表明:加入PODE提高了CDPF对颗粒物的过滤效率,使用90%体积分数的柴油与10%体积分数的PODE掺混(D90P10)可使CDPF的平均过滤效率提高3.6%。CDPF对核态颗粒物的过滤效率低于86.39%,CDPF对聚集态颗粒物的过滤效率高于91.32%,CDPF对核态的过滤效率低于聚集态。CDPF对不同粒径颗粒物的过滤效率不同,且随颗粒物粒径的增加而增加。两种燃料下,通过CDPF后的颗粒物的几何平均直径(geometric mean diameter,GMD)均减小,NO_(x)排放降低,CO_(2)排放增加。

缸内直喷式汽油机颗粒物捕集器最新技术发展

基于《轻型汽车污染物排放限值及其测量方法(第六阶段)》排放标准正式推出的具体国情,阐述了汽油机颗粒物捕集器中积碳和灰分的生成机理和相应的质量估计模型,介绍了汽油机颗粒物捕集器的再生管理和温度保护机制,明确了捕集效率的计算。

国六柴油机颗粒物捕集器在工程应用中的关键问题分析

通过分析国六排放法规,并结合对OEM(Original Equipment Manufacturer)市场国六后处理技术的开发以及我国的特殊地理环境,总结了国六柴油机颗粒物捕集器(Diesel Particulate Filter,DPF)开发的重点、难点问题。综合来看,开发高目数、薄壁、非对称孔道结构及高强度的DPF载体是国六柴油机面临的关键问题。同时,DPF的高原捕集再生特性也是值得深入研究的核心问题。新一代国六DPF主要面临以下技术难题:(1)DPF压降与捕集效率的折衷关系,尤其是对颗粒物数量(Particle Numbers,PN)的捕集效率需要在99%以上。(2)DPF的捕集再生特性决定了其作为流-固-热多场耦合装置需要与控制策略协同优化,才能避免DPF爆燃现象的发生,提高载体可靠性和耐久性。(3)高原地区低压、低氧的特殊环境导致发动机原排PM/PN较高,同时颗粒物理化特性变化较大,且山路驾驶工况复杂多变,对DPF的高效捕集再生及可靠性要求提出了更大挑战。

柴油机碳烟颗粒物捕集器设计与试验

提出以聚丙烯腈基碳纤维毡作为柴油机碳烟颗粒物捕集介质的方法,研制出聚丙烯腈基碳纤维毡碳烟捕集器。在CC485型柴油机上的试验结果表明:该碳烟捕集器具有较高的捕集效率,所产生的排气压降对柴油机工作性能的影响不大。