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%。

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。

用HRTEM研究DOC和DPF对柴油机颗粒排放的影响

利用高分辨率透射电镜(HRTEM)对安装了排气后处理装置的CY4102-CE4B柴油机排放的颗粒进行观察,对比了ESC循环中工况7与工况10后处理装置中,柴油氧化催化器(DOC)与颗粒捕集器(DPF)前后颗粒的微观形貌与结构。研究结果表明:组成颗粒的基本粒子均呈近似球形,与发动机工况和后处理装置无关;经DOC后组成颗粒的基本粒子的轮廓比在DOC前更清晰,次级粒子由葡萄状结构向链状结构转化,但经DPF后,又向葡萄型结构转化;低速低负荷时,组成基本粒子的内核与外壳不甚明晰,呈无定型结构,基本结构单元的尺寸较小,薄层呈波浪状;而高速高负荷时,组成基本粒子的内核与外壳更加清晰,呈石墨结构,层状结构也更加明显,薄层几乎呈直线段。

DOC和金属基DPF对柴油机排气颗粒物表面官能团演化特性的影响

开展不同工况下普通商用DOC和金属过滤载体DPF对柴油机排气颗粒物(PM)表面官能团影响机制的研究,结果表明:在DOC中催化剂和高温作用下,PM表面甲基、亚甲基官能团氧化速率相近,DOC对PM表面A2958/A2928比值影响不大;DOC中,PM表面C=O官能团比C-O官能团具有更高的氧化速率,且PM表面碳氢官能团比碳氧官能团也具有更高的氧化速率,导致经DOC处理后,PM的A(C=O)/A(C-O)比值及表面碳氢官能团含量显著减少。金属过滤载体DPF中排气温度较低且无贵金属催化作用,PM表面稳定性较差的亚甲基在DPF中优先氧化,而PM表面C=O、C-O官能团在DPF中的氧化速率均比较缓慢,导致经DPF处理后,PM样品的A2958/A2928比值均显著提高,A(C=O)/A(C-O)比值变化不大,而A(CH3+CH2)/A(C-O+C=O)比值均小幅下降;DPF中,几种表面官能团氧化速率均较低,但在排气温度较高的工况,亚甲基的氧化速率还是稍快于其它几种官能团的氧化速率。

基于DOC氧化乙醇助燃再生DPF研究

针对传统的喷油助燃再生的柴油机颗粒捕集器(DPF)容易产生二次污染的缺点,提出借助柴油机氧化催化转换器(DOC)氧化乙醇产生热量进行DPF再生的方法。搭建系统硬件平台,在发动机台架上进行发动机排气温度和乙醇喷射量对DOC氧化乙醇效率特性研究,并根据氧化特性设定相关控制策略。将系统安装在堆高机上进行实车试验,试验表明,DOC氧化乙醇能够实现DPF再生。

FBC添加剂对发动机及DPF的影响研究

选定一稳态工况,对比FBC添加前后发动机性能及DPF累碳量的变化。研究结果表明,添加FBC添加剂以后,发动机动力性有明显的提高,DPF累碳量大幅降低,且FBC可有效预防DPF堵塞。

DOC和金属滤芯DPF对柴油机排气碳烟石墨化程度及氧化活性的影响

开展DOC和金属滤芯DPF对柴油机排气碳烟石墨化程度和氧化活性影响规律的研究,并分析了石墨化程度与氧化活性的相关性。结果表明:柴油机排气碳烟中2种方法所获得石墨化程度(AG/AD1和R值)及氧化反应表观活化能(Ea)分别处于0.205~0.293、0.094~0.136及138.9~168.1 k J/mol之间;原机排放碳烟的AG/AD1、R值和Ea均随转速的升高而下降,随负荷的升高而提高;DOC处理后碳烟的AG/AD1、R值和Ea显著提高,且涨幅也基本上随转速的升高而下降,随负荷的升高而提高;多数工况下,金属滤芯DPF对AG/AD1、R值及Ea的影响极小;DOC处理前、后碳烟中AG/AD1或R值与Ea有一定相关性,且Ea对AG/AD1更敏感;DOC能够改善Ea与AG/AD1的相关性,但对Ea与R值的相关性影响不大。

拖拉机用DPF系统的设计与匹配试验

对拖拉机匹配柴油机颗粒捕集器(DPF)系统进行了研究,并根据拖拉机的使用环境与工作特点,设计了适合其使用的DPF系统。重点对DPF系统的主体结构进行了设计,并通过CFD软件仿真进行了相应的优化,使进入氧化型催化转化器(DOC)载体端面的均匀度系数达到了0.949。同时根据DPF主动再生需要,设计了HC喷射系统,达到了精确计量HC喷射量的目的,并很好地解决了排气管喷油再生方式中喷嘴结焦的问题。

柴油车尾气碳烟颗粒催化消除研究进展

本文针对柴油车尾气中碳烟颗粒污染环境的问题,综述了国内外关于碳烟颗粒催化消除及其作用机理的研究进展.指出了转换频率(TOF)更能从真正意义上表征催化剂的内在活性,从而有利于认识真实的反应机制和开发更高活性的催化剂.基于碳烟催化燃烧技术的特点和存在的问题,对今后相关的研究工作进行了展望.

燃油催化微粒捕集器在柴油机排气后处理中的应用研究

分析探讨了柴油机排气颗粒物的组成及危害,介绍了一种燃油催化微粒捕集器的结构及原理,结合发动机台架试验数据分析了该微粒捕集器对柴油机排气颗粒物的改善效果,同时研究了该微粒捕集器的强制再生过程以及对柴油机动力性和燃油经济性的影响。试验结果表明,该微粒捕集器具有较大的应用前景。

柴油机排气后处理技术最新进展与发展趋势

柴油机在节能和降低CO2方面具有突出的优势,但如何在不牺牲经济性的前提下有效地降低颗粒物(PM)和氮氧化物(NOx)排放,以满足未来愈来愈严的排放法规,是柴油机未来发展面临的主要挑战。本文在分析柴油机后处理技术路线的基础上,回顾了柴油机PM和NOx排放后处理控制技术的最新进展,综述了不同技术存在的问题和进一步的发展方向,总结了PM和NOx控制的整合技术。

燃油催化微粒捕集器微粒捕集与强制再生特性的研究

采用燃油催化再生微粒捕集器,对某排量为7.7 L柴油机的排放微粒进行捕集与强制再生。试验结果表明:在低排温工况下,随着微粒捕集器内微粒不断增加,微粒捕集器两端压差随捕集时间增加呈线性提高。燃油中加入的铁基催化剂可以降低碳粒燃烧的温度,增加微粒捕集器的微粒储备能力,并能够有效再生。当燃油中无添加剂时,在特定工况下发动机运行19.5 h后,微粒捕集器的两端压差达到10 kPa,而有添加剂时则可延长到23.5 h。在排气温度为530℃的强制再生工况下,燃油中有添加剂,约需6 min可全部强制再生累积的微粒,而无添加剂则约用时14 min,且有添加剂时强制再生程度较高。微粒捕集器经500 h耐久试验后,在有添加剂情况下其两端压差达到15 kPa,发动机需在微粒累积工况下运转23 h,无添加剂需要18.5 h。按ESC排放测试,微粒捕集器对微粒的过滤效率达到80%以上,微粒排放为0.017 g/(kW.h),试验结果还发现微粒捕集器对CO、HC及NOx的排放没有影响。

柴油机新型排气微粒捕集技术的研究

研究了一种新型的柴油机排气微粒捕集器——燃媒剂再生微粒捕集器。通过大量的柴油机台架试验,分析了该微粒捕集器对CA6DL1-28柴油机的动力性、燃油经济性以及排放性能的影响,并结合大量的实验数据分析了微粒捕集器的强制再生过程。实验结果表明,该微粒捕集器具有同类其他产品无法比拟的良好特性,同时也为该方法对国产发动机的适应性提供了依据。

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。

柴油机微粒捕集器催化再生技术

柴油机微粒捕集器(DPF)能降低柴油机的微粒(PM)排放量,文章提出了DPF催化再生技术方案,将氧化催化器(DOC)与DPF相结合,通过DOC催化氧化未燃HC等来提高排气温度达到微粒着火温度500～600℃,点燃微粒从而完成再生过程。以YN4100QB–1A柴油机为研究对象,对不同喷油量下的DPF升温特性进行了试验研究,试验结果表明:当喷油量大于60mL/min时,再生系统能迅速将排气温度提高到500℃以上。可变喷油量的喷油控制方案可使DPF升温平缓,降低再生造成的二次污染。

燃煤剂再生微粒捕集器在柴油机排气后处理中的应用研究

分析探讨了柴油机排气颗粒物的组成及危害,介绍了一种燃媒剂再生微粒捕集器(Fuel Borne Catalyst Diesel Particulate Filter,FBC-DPF)的结构及原理,并结合发动机台架试验数据,分析了该微粒捕集器对柴油机排气微粒的改善效果,同时研究了该微粒捕集器的强制再生过程,以及对柴油发动机的动力性和燃油经济性的影响。试验结果表明,该微粒捕集器具有较大的应用前景。

ART型柴油车排气后处理装置改造在用车排放控制效果研究

本文根据柴油机主要污染物生成机理,结合目前我国柴油机排气控制现状,介绍了贵州黄帝ART型柴油车排气后处理装置的组成构造及其排气后处理的工作原理,对ART型柴油车排气后处理装置改造在用柴油车污染物排放控制效果进行分析,最后指导改造安装步骤,并提出维护保养建议。

柴油机催化型颗粒捕集器喷油助燃再生特征

针对在用车辆的排放升级改造,以及满足非道路移动源四阶段排放标准限制要求,该文基于自主开发的喷油助燃主动再生系统,开展了加装DPF(diesel particulate filter)和不同CDPF(catalyzed diesel particulate filter)后处理器的发动机外特性试验和喷油助燃主动再生燃烧试验。结果表明:催化剂负载量为530g/m^3的CDPF,对外特性下发动机的动力性和经济性影响较小,并为碳烟再生提供了充足的NO_2组分,因而其最大排气压差比DPF低8.8kPa。630℃时无二次供气的CDPF其再生效率高达96.4%,载体最高温度比DPF低31℃;采用二次供气速率1.25L/s、时长180s,继续供气速率0.625 L/s、时长420 s的再生方案,600℃时CDPF的再生效率为83.2%,载体最高温度比无二次供气时降低了64℃;进行停机再生与怠速再生时,催化剂负载量为530 g/m^3的CDPF具有更好的再生特性,其停机再生效率为76.4%,怠速再生效率达到88.5%。本研究对开发安全、高效的主动再生系统具有借鉴意义,并可为催化条件下的主动再生策略研究提供数据支撑。

基于轻型柴油车的柴油机氧化催化器入口温度升温特性及策略研究

选取了高、中、低负荷的3个典型工况,研究了进气节流及喷油策略对柴油机缸内燃烧过程、排放性、经济性及柴油机催化氧化器(diesel oxidation catalyst,DOC)入口温度的影响,得到全工况区域的DOC入口温度的升温策略。试验结果表明:随进气节流阀开度减小,进气流量降低,压缩压力下降,燃烧始点滞后,最高燃烧压力下降,循环指示功降低;HC排放得到抑制,其他排放恶化;DOC入口温度得到有效提升,负荷越小,温升效果越显著。喷油规律耦合进气节流发现,主喷提前角的推迟使得滞燃期缩短、后燃加重,DOC入口温度小幅度提升;近后喷油量增加可提高DOC入口温度,推迟近后喷,DOC入口温度先增大后降低,存在最佳的近后喷时刻。依据样机全工况排温分布特征,提出了不同工况区域DOC入口温度升温控制策略。

重型柴油车后处理技术进展

重型柴油车的使用,对我国生态环境造成了巨大污染,因此,国家相关技术部门需加强对重型柴油车后处理技术的研究。现有的重型柴油车后处理技术主要包括选择性催化还原技术(SCR)、柴油颗粒捕集器(DPF)、柴油机氧化催化剂(DOC)。在国IV阶段与国V阶段,我国在控制重型柴油车污染排放时主要采用催化还原技术(SCR)技术,在国VI阶段,主要把多种处理技术进行有机结合来控制重型柴油车污染排放。本文主要探究重型柴油车后处理技术。