DPF/CDPF对柴油机颗粒物的捕集特性对比研究

对柴油机颗粒捕集器(Diesel particulate filter, DPF)和催化型颗粒捕集器(Catalyzed diesel particulate filter, CDPF)捕集柴油机颗粒物并进行对比试验研究。通过发动机废气排放颗粒物粒径谱仪EEPS-3090对比研究了DPF/CDPF对不同粒径PM的捕集特性,通过傅里叶红外光谱仪和热重分析仪探究了DPF/CDPF前后端PM官能团和成分的变化。研究结果表明,CDPF对聚集态颗粒物和核态颗粒物的捕集率高,总捕集效果要高于DPF。柴油机排气流经DPF后,有少量的核态颗粒流出,PM中的VF含量增加;流经CDPF后,PM中VF含量下降。

农用柴油机的DPF再生条件与排放性能智能多目标优化

为提升农用柴油机的DPF(diesel particulate filters)再生性能、排放和燃油经济性,该研究提出了基于增强循环训练的智能多目标优化方法。通过BP(backpropagation)神经网络构建了DPF再生条件预测模型,并提出AMSO(adaptive memory gull optimization)算法提高预测精度。基于NSGA-Ⅲ(non-dominated sorting genetic algorithm-Ⅲ)对多个控制参数进行优化,并通过稳态和WHTC瞬态循环试验验证。结果表明:在稳态试验验证中,优化后DPF入口和出口温度平均增加了6.10%和2.90%,O_(2)浓度增加了18.86%,同时,NOx、烟度和BSFC(brakespecificfuel consumption)的平均降低分别为10.72%、11.48%和0.24%,确保了DPF的高效安全再生。在瞬态测试验证中,DOC(diesel oxidation catalyst)入口温度、DPF入口温度和O_(2)浓度明显改善,分别增加了31.00%、2.60%和0.50%,同时,NOx和烟度排放分别降低了10.40%和0.80%,燃油消耗减少了3.5%。证明了提出的优化方法解决了农用柴油机DPF再生与排放优化问题,为柴油机再生模式下控制参数优化提供指导。

DPF碳载量对重型车PN排放影响研究

从DPF碳载量为0%时开始,直至DPF碳载量为100%,达到后处理再生状态结束共进行了8次PEMS试验。研究DPF碳载量对PN比排放的影响,根据瞬时车速和瞬时机动车比功率等参数对瞬态数据划分Bin网格,计算每次试验各个Bin的PN平均排放浓度和DPF平均温度的关系。试验结果表明,除最后一次发生再生的PEMS测试外,随着DPF碳载量的增大,PN比排放呈现先升高再降低的趋势;随着碳载量升高,Bin0、Bin1、Bin12以及Bin22等区间内每次试验的PN排放浓度相差不多。Bin13区间内的PN排放会随着碳载量的升高整体呈升高趋势。Bin23和Bin33区间内,PEMS试验的PN排放会随着碳载量的升高整体呈降低趋势。

CK-45W-40发动机油在DPF轻卡上的应用研究

随着物流运输行业中轻卡的国家排放法规升级,应用颗粒捕集器(DPF)、废气再循环(EGR)等技术的轻卡车辆数量逐渐攀升。发动机后处理系统新技术的应用,对发动机润滑油的各项性能提出了更高的要求。文章介绍了API CK-4规格的台架性能要求及与CI-4规格的性能指标差异,并对研制的CK-4 5W-40柴油发动机油在轻卡上的应用性能进行了研究。结果表明:CK-4 5W-40在加装颗粒捕集器的轻卡车辆上行驶里程可达3万km,能为物流运输行业有效降低车辆运营中的保养成本。

基于碳氢喷射系统工况的DPF再生实验研究

通过发动机台架实验,在设定氧化催化器(Diesel Oxidation Catalyst,DOC)和颗粒捕集器(Diesel Particulate Filter,DPF)入口温度的条件下,研究了排气尾管燃油喷射频率和碳氢混合器对DOC的碳氢化合物的转化性能,得出了DOC性能的变化规律,并通过了整车验证。实验结果表明:DPF入口温度和碳氢喷射量得到了较好控制,驻车再生效率达94%,行车再生效率达90%,整车油耗改善了3.3%。

DPF炭烟和灰分加载对不同增压系统柴油机性能的影响

基于某直列6缸增压柴油机试验台架,构建了柴油机+DPF的一维热力学仿真模型,研究了DPF炭烟和灰分加载对不同增压系统柴油机性能的影响。研究结果表明,DPF炭烟和灰分加载会导致单级增压(1TC)和二级增压(2TC)柴油机排气背压升高,进气充量降低,从而导致动力性下降,有效燃油消耗量升高,NO x排放量下降,soot排放量增加。炭烟因其深床炭烟层和较低的渗透率有利于捕集颗粒,提高了DPF捕集效率;而灰分由于其存在灰分堵头降低了孔道有效过滤长度,导致DPF捕集效率下降。DPF炭烟和灰分加载导致1TC柴油机扭矩和燃油消耗率在1000 r/min分别下降22.8%和29.6%,在2200 r/min分别下降2.1%和2.2%;而2TC柴油机扭矩和燃油消耗率在1000 r/min分别下降6.7%和7.1%,在2200 r/min分别下降10.7%和11.9%。二级增压可以降低DPF炭烟和灰分加载对柴油机性能的影响。

柴油机DPF再生技术的发展及研究现状

在国Ⅵ新法规中,对重型柴油机以及轻型汽车的尾气排放污染物有了更为严格的标准。尾气处理技术已经成为汽车行业满足排放法规的有效途径和必然措施。通过对国内外排放法规的对比,阐述尾气处理系统中颗粒捕集器(Diesel Particulate Filter,DPF)的核心原理,并对其再生能力进行分析总结,指出现阶段的问题及不足,从内部结构设计、材料选择及外部涂层等方面详细介绍了提升再生性能的各项措施和方案,为改善捕集性能,提高捕集效率,降低生产成本以及后续的研究发展提供有力参考。

DOC+DPF对防爆柴油机气态污染物影响的试验研究

非道路柴油机国四排放标准HJ1014-2020《非道路柴油移动机械污染物排放控制技术要求》要求在2022年12月1日起非道路移动机械用柴油机必须满足国四排放要求,矿用防爆柴油机为满足国四排放要求也要做充足的前期研究。非道路柴油机多采用DOC+DPF的路线使得CO和颗粒满足国四排放要求,防爆柴油机的CO和颗粒实现国四排放要求也可以通过使用DOC+DPF达到。MT990要求防爆柴油机的表面温度不能超过150℃,使得DOC和DPF也需进行防爆改装后才能使用,所以增加防爆改装后的DOC+DPF对防爆柴油机的尾气排放究竟有何影响还有待实验验证。本文通过防爆柴油机台架试验研究防爆改装后的DOC+DPF对防爆柴油机排放的影响。

柴油机DPF安装问题探讨

《非道路柴油移动机械污染物排放控制技术要求(发布稿)》规定了第四阶段非道路柴油移动机械及其装用的柴油机污染物排放控制技术要求,是对GB 20891-2014《非道路移动机械用柴油机排气污染物排放限值及测量方法(中国第三、四阶段)》中第四阶段内容的补充。对额定功率87kw以上非道路国四柴油发动机,标准要求安装DPF后处理系统。非道路国四柴油机采用了机械泵、VE电控泵、高压共轨系统、增压中冷等技术。针对国四柴油机DPF安装时,难安装问题。通过分析,采取巧用大圆孔消除安装时产生应力的难题。

内燃柴油叉车柴油机颗粒物滤清器DPF的研究

本文主要研究安装在柴油内燃叉车排气系统中,通过过滤来降低排气中颗粒物(PM)的装置—柴油机颗粒物滤清器系统(Diesel Particulate Filter,后简称DPF)。DPF技术中国是从上个世纪80年代开始组织进行研究,2012年开始对于DPF的材质和DPF的再生问题有了一定的成果,2016年4月1日全面实施国Ⅲ标准后更是推动其大步前进,中国知名叉车企业也纷纷开始开发配置带DPF康明斯发动机的内燃柴油叉车。随着2022年有实施的国Ⅳ标准,DPF技术在中国的大规模商用已具备成熟的市场,因此从叉车颗粒物的排放、DPF技术和其发展、DPF系统的拆装和改装来进行叉车柴油机颗粒物滤清器DPF研究。

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。

DPF结构参数多目标优化

以提高DPF捕集与再生性能为目的,进行柴油机颗粒捕集器(DPF)结构参数优化。以一款重型柴油货车为对象建立DPF性能仿真模型,基于车辆高速路行驶工况与发动机排气数据,仿真分析得出DPF载体长度、载体直径与捕集压降正相关,与到达峰值捕集效率时长负相关,孔目数、壁厚则相反;载体直径、孔目数、壁厚均与再生峰值温度负相关,载体长度、载体直径、孔目数、壁厚均与再生时长正相关。运用人工神经网络方法建立DPF结构参数与捕集再生性能参数间关系模型用于结构参数优化研究,采用多目标遗传算法寻找DPF最优结构参数。得到的优化后DPF载体长度缩短15%、孔目数减少33.3%、DPF捕集压降降低5.6%、达到峰值捕集效率时长缩短11.7%、再生时长缩短3.1%,再生峰值温度降低1.4%,DPF结构变小、捕集与再生性能优化明显。

利用改良的CRISPR/Cas9n double nick系统构建DPF2基因敲除的人胰腺癌PANC-1细胞株

目的利用改良的CRISPR/Cas9n double nick系统构建DPF2基因敲除的PANC-1人胰腺癌细胞模型。方法设计两对靶向DPF2基因第四外显子上下游的单链向导RNA(single guide RNA,sgRNA),化学合成sgRNA寡核苷酸序列,并克隆至pGL3-U6-sgRNA-PGK-puromycin真核表达质粒中。将克隆正确的DPF2-sgRNA重组真核表达质粒与Cas9真核表达载体pST1374-N-NLS-flag-linker-Cas9共转染至PANC-1细胞中,通过嘌呤霉素和杀稻瘟菌素筛选阳性转染细胞,进一步通过有限稀释法筛选获得单克隆细胞株。提取细胞基因组DNA对敲除位点进行聚合酶链反应(PCR)鉴定和测序鉴定。Western blot检测细胞中DPF2蛋白表达情况。结果sgRNA成功插入pGL3-U6-sgRNA-PGK-puromycin中且序列正确。PCR扩增鉴定和测序结果表明,PANC-1细胞中一段包括完整第四外显子在内的长度为401 bp的DPF2基因片段被敲除。Western blot检测结果表明,DPF2基因敲除细胞中的DPF2蛋白表达缺失。结论通过改良的CRISPR/Cas9n double nick基因编辑系统成功构建DPF2基因敲除PANC-1稳定细胞株。

DPF2基因研究进展

开关/蔗糖-非发酵(switch/sucrose non-fermentable,SWI/SNF)复合体,在哺乳动物中也称为BAF复合体,是腺嘌呤核苷三磷酸(adenosine triphosphate,ATP)依赖性染色质重塑复合物超家族的一个亚家族。BAF45是BAF复合体的组成成员,包括BAF45B(DPF1)、BAF45C(DPF3)、BAF45D(DPF2)以及一个远亲蛋白BAF45A(PHF10)[1]。

DPF再生对柴油机性能的影响

非道路国四柴油机主要有两种控制技术路线:DOC+DPF+SCR与EGR+DOC+DPF,由于国四排放标准中PN限值,DPF技术运用成为首选。从柴油机排气温度对DPF再生的影响、柴油机排气流量对DPF再生的影响、柴油机尾气中NO_(2)含量对DPF再生的影响、柴油机尾气中O_(2)含量对DPF再生的影响和不同微粒对DPF再生特性的影响方面进行分析,阐述DPF再生对国四柴油机性能使用的重要影响,为非道路国四柴油机DPF结构优化和国四拖拉机使用提供参考。

DPF不同累炭方式对比研究

研究了柴油车用颗粒物捕集器(DPF)采用不同累炭方式进行加载时,累炭速率、积炭分布和颗粒物排放随工况和炭载量的变化规律。试验结果表明:对于累炭速率曲线较为平缓的工况,更适合通过控制时间长度来制备不同累炭比例的DPF,对于累炭速率不稳定的工况,不适宜制备低比例累炭量的DPF;DPF内部颗粒物的分布与工况呈现很强的相关性,相似的稳态工况下,无论是用发动机台架试验还是整车试验,DPF内部颗粒物分布规律相似;稳态和瞬态累炭工况下,颗粒物数量和质量排放均随着炭载量的增加出现先高后低的变化规律。

柴油机DPF再生技术的研究进展

为提高柴油机颗粒捕集器(diesel particulate filter,DPF)的工作性能,实现DPF安全再生,分析颗粒沉积机理和DPF入口流速、粒径、灰分沉积量、过滤体结构等参数对DPF内颗粒沉积分布特性的影响,归纳DPF积碳量的估算方法及DPF再生性能的影响因素。通过对DPF降怠速再生温度场的研究可知,DPF安全再生积碳量上限为11 g/L;未来研究中应考虑随机振动对颗粒沉积及再生过程的影响。该研究可为优化DPF的结构与再生性能提供参考。

急降怠速工况下DPF主动再生温度特性试验研究

为了探究柴油机颗粒物捕集器(diesel particulate filter,DPF)在急降怠速(drop to idle,DTI)工况下再生时内部温度变化规律,开展DTI试验,分析DPF内部温度场。结果表明:在靠近DPF出口位置,中环以内温度偏高,出现最大峰值温度,碳载量为11 g/L时最高摄氏温度可达1163.1℃;在中环到边缘处出现最大的径向温度梯度,碳载量为11 g/L时最大径向温度梯度为221.83℃/cm;峰值温度和径向温度梯度均随碳载量的增加而增大,增大载体烧裂风险;堇青石DPF在碳载量为5 g/L左右时应进行再生,碳化硅DPF的极限碳载量可拓展至10 g/L以上;相比堇青石DPF,碳化硅DPF可减少主动再生频率,降低再生油耗,提高燃油经济性。

农用机械柴油机DPF再生性能的建模与仿真

为了更好地对农用机械柴油机颗粒捕集器(Diesel Particulate Filter,DPF)的再生性能进行优化,降低农用机械尾气中的颗粒物含量,对DPF再生原理进行数学分析,并在GT-Power中建立模型。通过单因素实验和设计正交试验,研究了各个影响因素对于通道内最大峰值温度和再生时间的影响规律。结果表明:对通道内最大峰值温度,各因素的影响能力从大到小依次为初始沉淀物密度、进气温度、进气中氧气含量和进气流量;对再生所需时间,各因素的影响能力从大到小依次为进气温度、进气中氧气含量、进气流量和初始沉淀物密度。最后将这2个指标结合起来综合考虑,得到最佳取值方案:载体内初始沉积的颗粒物密度取1 g/L,进气温度取400℃,进气中氧气含量取16%,进气流量取240 L/s。仿真后体通道内最大峰值温度为424.6℃,再生所需时间为193 s时再生性能为最佳。

DPF捕集效率故障诊断方法研究

随着全球排放法规的加严,柴油机对颗粒物排放的要求越来越高。目前,重型柴油机主要采用DPF(柴油机颗粒过滤器或颗粒捕集器)来减少排气中颗粒物排放。根据国六排放法规,柴油机后处理带有DPF时,必需对DPF捕集效率故障进行诊断。本文以采用BOSCH系统的某款重型柴油机为研究对象,通过分析颗粒物传感器和DPF压差传感器不同故障诊断策略,基于WHTC循环探究这两种诊断策略对DPF捕集效率故障判定的适用工况。研究发现,压差传感器法监测DPM捕集效率故障只适用于在高负荷工况与DPF堵塞故障监测及无故障车辆区分度较大的发动机,颗粒物传感器法测DPF捕集效率故障适用于绝大多数工况。