柴油机微粒捕集器碳烟捕集及连续再生特性研究

发布时间：2020-10-10 03:03

　　 为限制柴油机颗粒物质量及数量的排放,柴油机微粒捕集器(DPF,diesel particulate filter)已被视为不可或缺的装置。连续再生技术(CRT,continuous regeneration technology)系统具有结构简单、再生温度区间宽等特点。气体转化、压降、碳烟捕集及再生是CRT系统四大工作特性。本文基于数值模拟方法运用AVL程序建立连续再生系统模型,建立灰分分布比例因子和新型孔道结构,对CRT工作特性进行分析研究,并研究发动机排气及DPF结构参数对CRT工作特性的影响,为CRT理论研究及结构优化提供参考。研究排气及结构参数对DOC气体转化的影响。随着排气温度升高,CO和C_3H_6转化率不断变大,NO转化率先增大后减小。随着排气流量增加,CO、NO和C_3H_6转化率变小。O_2与NO能够促进NO转化。孔密度在高排温时对NO转化影响较小。研究了DPF碳烟捕集及压降特性。碳烟在DPF内部分布不均,在DPF轴线方向,碳烟沉积量先减小后增加;在DPF径向方向,随着远离中心线,碳烟沉积量逐渐减小。高碳烟、低灰分沉积量时,灰分滤饼层形式分布有利于降低DPF压降。在高碳烟、高灰分条件下,灰分以滤饼层形式沉积不利于压降特性。研究了排气参数对CRT压降及再生的影响。DPF载体局部最高温度及碳烟氧化沿着轴线方向向后端移动。CRT再生平衡点温度在250~350℃之间,碳烟再生速率与排气温度呈现非线性关系。较小的排气流量有利于降低压降和碳烟捕集,较大的排气流量有利于碳烟氧化。碳烟沉积量在低排温条件下对连续再生影响较小,在高排温条件下影响较大。NO_2能够促进碳烟再生和降低压降,在低排温时即可实现有效连续再生。在较高排温时,O_2则对再生影响较大。c_m(NO_2)/c_m(PM)比值对碳烟再生影响存在临界值。研究了孔道结构对CRT工作特性的影响。壁厚对再生压降影响较大。在高碳烟、高灰分条件下,非对称孔道结构(ACT,asymmetric cell technology)和六边形结构DPF有利于降低压降,提高碳烟沉积量,从而降低再生频率,保证发动机燃油经济性。ACT结构有利于加快碳烟再生,较大的进口孔道有利于碳烟再生,进出口孔道直径比应不大于1.4。在较低及较高排温条件下,六边形孔道结构再生速率均较大。六边形孔道结构内部温度相对较低,承受热应力较小,有利于延长DPF寿命。根据本文研究结果,提出了运用ACT结构和六边形结构载体的优化方案。
【学位单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TK421.5
【部分图文】：

各化学反应平衡常数。O2浓度影响物生成量越大。此外，由于 NO 主氧化物生成的因素主要为温度、O2浓术语定义为：柴油机排放尾气稀释至过滤，沉淀后的物质即为颗粒物[16]。机颗粒物微观形态并不是理想的球排放颗粒物形成机理主要由两个过程，在柴油机燃烧室内部产生高温缺氧解和脱氧化学反应，并产生化学反应和脱氧反应过程，并在此过程中产生料燃烧过程中产生含碳颗粒物质，然物，最终经过一系列的反应后形成柴

图 1-2 柴油机排放 PM 组成比例igure 1-2 Composition proportion of diesel engine particulate mat油机排放法规快速发展为全球经济提供了增长动力，然而汽车保有重的环境问题。内燃机排放法规的不断升级对降低内同时排放法规不断升级也促进了汽车技术的不断发展机排放法规范围内广泛认可的内燃机排放法规为美国、日本和欧根据本国实际道路工况和具体国情，对污染物的排放进内燃机排放法规的国家，经多年的不断发展和实践，善的排放标准。目前，加州机动车排放法规依旧是全 1-1 为美国加州乘用车 LEVIII 排放法规污染物排放

图 1-3 碳化硅和堇青石 DPF 结构Figure 1-3 Structure of SiC and cordierite DPF捕集器为多孔介质，其内部由一系列进出口孔道组成，经由多孔介质壁面层后排出出口孔道，碳烟沉积在PF 内部孔道结构。图 1-4 DPF 孔道结构Figure 1-4 Cell structure of DPF

【参考文献】

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本文编号：2834625