不同材料CDPF的高温极限被动再生特性

发布时间：2022-01-20 03:58

　　基于D30TCI柴油机搭建带氧化催化器（DOC）+催化型柴油机颗粒物捕集器（CDPF）的试验台架,进行了堇青石和碳化硅（Si C）CDPF再生平衡点温度试验,对比了两种材料CDPF在不同碳载量下的高温极限被动再生特性.结果表明:SiCCDPF再生平衡点温度低于堇青石CDPF,低温被动再生特性更优.高温极限被动再生过程中,两种载体温度在轴向上呈两端低、中间高,径向上呈中心高、边缘低的趋势;SiCCDPF内圈与外圈温差较大,堇青石CDPF内部温度分布更加均匀;再生前碳载量增加,两种载体再生的碳载量增加,但再生效率反而下降;各碳载量下堇青石CDPF的再生效率、最高再生温度、最大温度升高速率均大于SiCCDPF,但再生最大温度梯度低于SiC CDPF. 

【文章来源】：内燃机学报. 2020,38(06)北大核心EICSCD

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

碳载量为2 g/L时载体压降对比

图10示出碳载量为4 g/L时CDPF前端的DOC内部温度场随时间的变化，其温度分布比较均匀，说明CDPF入口温度均匀性较好．两种CDPF的压降差值相较于碳载量为2 g/L时有所减小，随着再生时间延长，两种载体压降的下降幅度及速率没有明显差异．由于载体在碳烟累积时，碳载量为4 g/L时碳烟层捕集占主要地位，再生过程中碳烟层产生的压降贡献率上升，两种载体因中值孔径的大小而导致的压降差异性被削弱，如图11所示．图12示出碳载量为4 g/L时两种载体内部温度．两种载体在4 g/L碳载量条件下，相较于2 g/L下再生稳定时的温度峰值没有明显差异，且堇青石CDPF内部温度分布更为均匀．这是由于堇青石载体导热性较差，再生时热量不能迅速向四周扩散，热量在载体内部有较高的累积，从而促进碳烟氧化再生，使得其内部温度场分布更为均匀．图1 0 碳载量为4 g/L时DOC内部温度

图9 碳载量为2 g/L时堇青石、Si C CDPF内部温度图13示出碳载量为6 g/L时DOC内部温度．两个载体前端的DOC温度分布较为均匀．两个载体的压降差值进一步减小．这是由于碳载量为6 g/L时，载体内碳烟层导致的压降贡献占主导地位，使得载体结构导致的压降差异性效果减弱，最终使得两种载体的压降呈随着碳载量的升高而压降差值减小的趋势，如图14所示．稳定再生时，碳烟颗粒物快速氧化再生，堇青石载体再生温度明显大于Si C载体；同时Si C载体中心与外圈之间的温度有了明显的温度差，如图15所示．这是因为碳载量高时，触发再生时释放大量热量，堇青石载体较低的导热性使得大量热量在载体内部积聚，促进碳烟剧烈氧化，温度上升；而Si C载体的热膨胀系数高，导热性好，来流的温度在载体内部累积不足，逐渐向周围散热，中间来流的温度本来就高，补充及时，而四周散热大于补充，所以载体中心与外圈温度差稍大．

【参考文献】：
期刊论文
[1]DPF热再生过程温度控制与试验[J]. 黄铁雄,胡广地,郭峰,杨明亮,朱元宪,冉勇.  内燃机学报. 2020(03)
[2]DPF主动再生过程颗粒排放特性试验[J]. 孟忠伟,陈超,秦源,李鉴松,杜雨恒,蒋渊.  内燃机学报. 2020(02)
[3]基于DPF主动再生温度需求的柴油机进气节流控制策略[J]. 王建,曹政,张多军,刘胜吉.  农业工程学报. 2018(02)
[4]柴油机DPF非对称孔道压降特性及其影响因素[J]. 李志军,黄群锦,王楠,申博玺,张彦科,魏所库,张立强.  内燃机学报. 2016(02)
[5]壁流式柴油机颗粒捕集器技术及研究进展[J]. 黄会波.  柴油机设计与制造. 2015(02)
[6]NO2连续再生柴油机微粒过滤器的试验研究[J]. 苏庆运,刘卫国,陈觉先,陈家骅.  内燃机学报. 2001(05)



本文编号：3598129