催化型柴油机颗粒捕集器再生性能的影响研究
发布时间：2021-11-12 07:20
柴油机颗粒捕集器（Diesel Particulate Filter,DPF）具有高效的颗粒物（Particulate Matter,PM）捕集效率,是有效解决柴油机PM排放的后处理技术之一,该技术的核心问题是如何实现DPF低温高效再生。催化型柴油机颗粒捕集器（Catalytic Diesel Particulate Filter,CDPF）有利于降低PM的起燃温度,从而实现DPF的低温再生,同时提高其再生效率。本文选用商用CDPF,基于自制CDPF碳烟加载装置,制备了不同碳载量的CDPF碳负载样品。通过模拟气试验平台,研究了碳载量、再生温度、升温速率、气体流量和气体组分对CDPF再生性能的影响。主要工作内容和结论如下:（1）基于自行设计并搭建的CDPF碳烟加载装置,制备了碳载量为3.2 g/L、5.0 g/L、7.0 g/L和9.0 g/L的CDPF碳负载样品。通过模拟气试验平台,开展了CDPF程序升温再生试验,探究了碳载量和升温速率对CDPF再生性能的影响,分析了不同碳载量和升温速率下CDPF再生过程中CO2浓度的变化规律。试验结果表明,CDPF再生过程主要分...
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
各类型汽车的PM排放量分担率
催化型柴油机颗粒捕集器再生性能的影响研究2者之一，影响大气能见度、植物的生长和建筑物寿命及外观等[7,8]。因此，研究和开发可靠的柴油机PM减排技术对人体健康和环境保护具有重要的意义。图1.2PM组成示意图Fig.1.2ThediagramofPMcomposition1.2柴油机排放标准于2019年7月1日起，我国开始逐步实施《重型柴油车污染物排放限值及测量方法（中国第六阶段）》，而《轻型汽车污染物排放限值及测量方法（中国第六阶段）》也将于2020年7月1日开始实施。届时，国内所有销售和注册登记的轻型汽车Ⅰ型都将执行国六a排放限制要求，2023年7月1日，所有销售和注册登记的轻型汽车Ⅰ型将执行国六b排放限制要求。国六排放标准与于国五对比如表1.1所示，相较于国五排放标准，国六排放标准对NOx和PM排放提出了更高的要求，同时加入了颗粒物数量（ParticulateNumber，PN）的排放限值要求。其中，针对PM排放限值，国六b阶段相较于国五阶段降低了33.3%[9]。可见，随着国家排放标准不断升级，如何有效控制柴油机PM排放已逐渐成为柴油机生产厂商以及排放领域研究的重点。表1.1国五、国六排放标准对比Tab.1.1ComparisonofChina5emissionstandardsandChina6emissionstandards排放物国五（mg/km）国六a国六bCO1000700（mg/km）500（mg/km）THC6868（mg/km）35（mg/km）NOx6060（mg/km）35（mg/km）PM4.54.5（mg/km）3（mg/km）PN--6×1011个/km6×1011个/km
江苏大学硕士学位论文31.3柴油机PM生成机理和控制技术1.3.1柴油机PM生成机理柴油机的燃烧方式属于非均质燃烧，由于化学反应条件的不一致，使得燃烧室内各区域的燃烧状态多变且十分复杂。同时，随着缸内燃烧的持续进行，其温度变化较大，因此PM的生成路径十分复杂[10-15]。试验表明，在预混燃烧阶段，缸内温度较低，参与燃烧的燃油量少，观察到的火焰亮度不大，说明在此阶段尚未产生大量的PM；而进入扩散燃烧阶段后，随着缸内温度急剧升高，大部分燃油在此阶段参与燃烧反应，其火焰亮度急剧增大，说明在这个阶段产生了大量的PM[16-18]。柴油机在高温缺氧的环境下工作，PM的生成是不可避免的，它是烃燃料燃烧过程的中间产物。柴油机的缸内燃烧过程十分复杂，在高温缺氧的环境下，燃油进入气缸后经过一系列复杂的物理化学反应后从液相到气相再到固相变成颗粒物。图1.3所示为颗粒的生成过程中，经历的几个主要的物理化学反应，包括燃油的裂解、颗粒前驱体的形成、基本碳粒子的成核、生长再到氧化。图1.3颗粒物形成过程Fig.1.3Formationprocessofparticulatematter（1）燃油裂解燃烧的初始阶段，燃油以油束的形式被喷入气缸，在燃油聚集的区域形成富油缺氧的环境。随着温度的升高，燃油在缺氧的区域中裂解成C2和C3等不饱和的小分子自由基，完成液相到气相的转变。（2）颗粒前驱体的形成随着燃烧的进行，高温缺氧区域中的小分子自由基通过环化反应形成具有一个苯环的单环芳烃（MonocyclicAromaticHydrocarbons，MAHs），在单环芳烃的基础上通过与乙炔
【参考文献】：
期刊论文
[1]重型车柴油机国六排放后处理技术分析[J]. 蓝祖龙. 技术与市场. 2020(03)
[2]不同贵金属负载量催化型柴油机颗粒捕集器的催化性能[J]. 楼狄明,赵瀛华,冯谦. 同济大学学报(自然科学版). 2020(03)
[3]Effect of the amount of trapped particulate matter on diesel particulate filter regeneration performance using non-thermal plasma assisted by exhaust waste heat[J]. 施蕴曦,蔡忆昔,李小华,濮晓宇,赵楠,王为凯. Plasma Science and Technology. 2020(01)
[4]CDPF被动再生特性及再生平衡条件研究[J]. 褚国良,王国仰,祁金柱,杨波,帅石金. 汽车工程. 2019(12)
[5]浅谈柴油机国六阶段后处理方法及技术路线选择[J]. 李永前,王科星. 客车技术. 2019(06)
[6]柴油机颗粒过滤器工作过程中捕集颗粒物的试验研究[J]. 施蕴曦,蔡忆昔,朱磊,陈祎,赵闯,王为凯. 内燃机工程. 2019(06)
[7]柴油机CDPF被动再生特性及机理分析[J]. 陈朝辉,张韦,李泽宏,孔孟茜,潘明章. 农业工程学报. 2019(23)
[8]模拟碳烟在DPF过滤壁面上沉积特性的试验[J]. 孟忠伟,杜雨恒,李鉴松,秦源,蒋渊,方嘉. 内燃机学报. 2019(03)
[9]柴油车尾气净化技术研究进展[J]. 李炳章,张文军,张园园,张作有,黄超,刘焕荣. 山东化工. 2019(09)
[10]柴油机催化型颗粒捕集器喷油助燃再生特征[J]. 张韦,陈朝辉,孔孟茜,赵罗峰,包广元. 农业工程学报. 2019(08)
博士论文
[1]柴油机碳烟颗粒生成规律和尺寸分布特性的研究[D]. 鞠洪玲.华中科技大学 2011
[2]柴油机微粒捕集器逆向喷气再生技术研究[D]. 邵玉平.天津大学 2005
硕士论文
[1]柴油机催化型颗粒捕集器缸内后喷再生技术研究[D]. 徐瑞根.合肥工业大学 2018
[2]柴油机微粒捕集器碳烟捕集及连续再生特性研究[D]. 朱亚永.天津大学 2018
本文编号：3490433
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
各类型汽车的PM排放量分担率
催化型柴油机颗粒捕集器再生性能的影响研究2者之一，影响大气能见度、植物的生长和建筑物寿命及外观等[7,8]。因此，研究和开发可靠的柴油机PM减排技术对人体健康和环境保护具有重要的意义。图1.2PM组成示意图Fig.1.2ThediagramofPMcomposition1.2柴油机排放标准于2019年7月1日起，我国开始逐步实施《重型柴油车污染物排放限值及测量方法（中国第六阶段）》，而《轻型汽车污染物排放限值及测量方法（中国第六阶段）》也将于2020年7月1日开始实施。届时，国内所有销售和注册登记的轻型汽车Ⅰ型都将执行国六a排放限制要求，2023年7月1日，所有销售和注册登记的轻型汽车Ⅰ型将执行国六b排放限制要求。国六排放标准与于国五对比如表1.1所示，相较于国五排放标准，国六排放标准对NOx和PM排放提出了更高的要求，同时加入了颗粒物数量（ParticulateNumber，PN）的排放限值要求。其中，针对PM排放限值，国六b阶段相较于国五阶段降低了33.3%[9]。可见，随着国家排放标准不断升级，如何有效控制柴油机PM排放已逐渐成为柴油机生产厂商以及排放领域研究的重点。表1.1国五、国六排放标准对比Tab.1.1ComparisonofChina5emissionstandardsandChina6emissionstandards排放物国五（mg/km）国六a国六bCO1000700（mg/km）500（mg/km）THC6868（mg/km）35（mg/km）NOx6060（mg/km）35（mg/km）PM4.54.5（mg/km）3（mg/km）PN--6×1011个/km6×1011个/km
江苏大学硕士学位论文31.3柴油机PM生成机理和控制技术1.3.1柴油机PM生成机理柴油机的燃烧方式属于非均质燃烧，由于化学反应条件的不一致，使得燃烧室内各区域的燃烧状态多变且十分复杂。同时，随着缸内燃烧的持续进行，其温度变化较大，因此PM的生成路径十分复杂[10-15]。试验表明，在预混燃烧阶段，缸内温度较低，参与燃烧的燃油量少，观察到的火焰亮度不大，说明在此阶段尚未产生大量的PM；而进入扩散燃烧阶段后，随着缸内温度急剧升高，大部分燃油在此阶段参与燃烧反应，其火焰亮度急剧增大，说明在这个阶段产生了大量的PM[16-18]。柴油机在高温缺氧的环境下工作，PM的生成是不可避免的，它是烃燃料燃烧过程的中间产物。柴油机的缸内燃烧过程十分复杂，在高温缺氧的环境下，燃油进入气缸后经过一系列复杂的物理化学反应后从液相到气相再到固相变成颗粒物。图1.3所示为颗粒的生成过程中，经历的几个主要的物理化学反应，包括燃油的裂解、颗粒前驱体的形成、基本碳粒子的成核、生长再到氧化。图1.3颗粒物形成过程Fig.1.3Formationprocessofparticulatematter（1）燃油裂解燃烧的初始阶段，燃油以油束的形式被喷入气缸，在燃油聚集的区域形成富油缺氧的环境。随着温度的升高，燃油在缺氧的区域中裂解成C2和C3等不饱和的小分子自由基，完成液相到气相的转变。（2）颗粒前驱体的形成随着燃烧的进行，高温缺氧区域中的小分子自由基通过环化反应形成具有一个苯环的单环芳烃（MonocyclicAromaticHydrocarbons，MAHs），在单环芳烃的基础上通过与乙炔
【参考文献】：
期刊论文
[1]重型车柴油机国六排放后处理技术分析[J]. 蓝祖龙. 技术与市场. 2020(03)
[2]不同贵金属负载量催化型柴油机颗粒捕集器的催化性能[J]. 楼狄明,赵瀛华,冯谦. 同济大学学报(自然科学版). 2020(03)
[3]Effect of the amount of trapped particulate matter on diesel particulate filter regeneration performance using non-thermal plasma assisted by exhaust waste heat[J]. 施蕴曦,蔡忆昔,李小华,濮晓宇,赵楠,王为凯. Plasma Science and Technology. 2020(01)
[4]CDPF被动再生特性及再生平衡条件研究[J]. 褚国良,王国仰,祁金柱,杨波,帅石金. 汽车工程. 2019(12)
[5]浅谈柴油机国六阶段后处理方法及技术路线选择[J]. 李永前,王科星. 客车技术. 2019(06)
[6]柴油机颗粒过滤器工作过程中捕集颗粒物的试验研究[J]. 施蕴曦,蔡忆昔,朱磊,陈祎,赵闯,王为凯. 内燃机工程. 2019(06)
[7]柴油机CDPF被动再生特性及机理分析[J]. 陈朝辉,张韦,李泽宏,孔孟茜,潘明章. 农业工程学报. 2019(23)
[8]模拟碳烟在DPF过滤壁面上沉积特性的试验[J]. 孟忠伟,杜雨恒,李鉴松,秦源,蒋渊,方嘉. 内燃机学报. 2019(03)
[9]柴油车尾气净化技术研究进展[J]. 李炳章,张文军,张园园,张作有,黄超,刘焕荣. 山东化工. 2019(09)
[10]柴油机催化型颗粒捕集器喷油助燃再生特征[J]. 张韦,陈朝辉,孔孟茜,赵罗峰,包广元. 农业工程学报. 2019(08)
博士论文
[1]柴油机碳烟颗粒生成规律和尺寸分布特性的研究[D]. 鞠洪玲.华中科技大学 2011
[2]柴油机微粒捕集器逆向喷气再生技术研究[D]. 邵玉平.天津大学 2005
硕士论文
[1]柴油机催化型颗粒捕集器缸内后喷再生技术研究[D]. 徐瑞根.合肥工业大学 2018
[2]柴油机微粒捕集器碳烟捕集及连续再生特性研究[D]. 朱亚永.天津大学 2018
本文编号：3490433
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dongligc/3490433.html
