DOC与DPF对柴油机排放颗粒微观特性影响的研究

发布时间：2017-05-23 09:12

  本文关键词：DOC与DPF对柴油机排放颗粒微观特性影响的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：将DOC (Diesel Oxidation Catalyst)和DPF (Diesel Particulate Filter)联用，不仅对颗粒有较高的过滤效率，同时在DOC入口温度处于300℃~400℃时可以实现DPF的连续再生，从而保证了后处理系统能够持续高效地工作。在这种系统中，DPF的再生依赖于DOC，并且，DPF的再生又与颗粒的氧化活性有关，而颗粒的氧化活性在一定程度上又受其微观结构的影响。因此，研究DOC对DPF内沉积颗粒的微观结构以及氧化活性的影响对于后处理系统性能的提高有重要意义。 本文对一台CY4102-CE4B柴油机的排气系统进行了改造，用金属筛网代替DPF，在加装和不加装DOC这两种情况下分别进行了颗粒收集。利用热重分析仪使颗粒在等温条件下发生氧化，在达到特定的失重比例时停止热重试验，继而得到了不同氧化阶段的颗粒样品。用高分辨率透射电镜（High-resolution Transmission Electron Microscopy, HRTEM）对不同颗粒样品在氧化过程中微观形貌进行了观察。利用MathWorks Matlab软件对所得图像进行处理，对图像中包含的颗粒的微晶尺寸、曲率和层面间距的信息进行提取和统计。继而对不同氧化阶段不同颗粒样品的微观结构参数的改变以及颗粒在氧化过程中质量变化情况进行了对比研究。 1．DOC可以使颗粒的微晶尺寸变大，层面间距变小，颗粒中碳层的排列更有序。并且，，在DOC的作用下，颗粒会变成多孔结构。 2．颗粒在氧化过程中的结构演变与其氧化模式有关。发生表面氧化时，氧化从表层开始，逐步向内进行。随着氧化程度的加深，颗粒中的碳层排列的更加规整。在整个过程中，颗粒均保持着典型的核-壳结构。如果发生了内部氧化，无定形的内核很快就被完全氧化掉，而外壳部分没有明显的变化，一般会形成中空的胶囊状结构。 3．颗粒的氧化活性与其微观结构之间有一定的联系，但不能够仅通过微观结构去评价颗粒的氧化活性。颗粒的氧化活性还与其氧化模式有关。当颗粒的氧化模式相同时，颗粒的氧化活性随微晶尺寸的减小、曲率的增大以及层面间距的增大而增强。当颗粒的氧化模式不同时，微观结构参数对颗粒氧化活性的影响有限。 4．油品对颗粒的微观结构也有一定影响。与燃用国Ⅳ柴油时相比，燃用国Ⅴ柴油时，生成的颗粒微晶尺寸更大。
【关键词】：柴油机 颗粒 DOC DPF 微观结构 氧化活性
【学位授予单位】：河南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TK421
【目录】：

• 摘要2-4
• ABSTRACT4-8
• 第1章 绪论8-16
• 1.1 引言8
• 1.2 柴油机颗粒的组成8-9
• 1.3 DOC与DPF简介9-10
• 1.4 颗粒的微观结构与氧化活性10-13
• 1.4.1 颗粒氧化活性的影响因素10-11
• 1.4.2 高分辨率透射电镜的应用11-12
• 1.4.3 颗粒的微观结构与氧化活性的相关研究12-13
• 1.5 本文的研究意义和主要内容13-16
• 第2章 试验设备与方法16-22
• 2.1 颗粒的收集16-18
• 2.1.1 试验用发动机16
• 2.1.2 试验用燃料16-17
• 2.1.3 颗粒的采样方法17-18
• 2.2 热重分析18-19
• 2.3 HRTEM分析19-22
• 第3章 HRTEM图像处理22-36
• 3.1 图像处理流程22-33
• 3.1.1 反相22-23
• 3.1.2 选取ROI23-26
• 3.1.3 增强对比度26
• 3.1.4 高斯低通滤波26-28
• 3.1.5 Top-hat变换28-31
• 3.1.6 阈值变换31
• 3.1.7 形态学开运算和闭运算31-33
• 3.1.8 图像细化33
• 3.2 颗粒微观结构参数信息的提取33-35
• 3.2.1 微晶尺寸33
• 3.2.2 曲率33-34
• 3.2.3 层面间距34-35
• 3.3 本章小结35-36
• 第4章 颗粒的微观结构与氧化活性36-60
• 4.1 颗粒的氧化活性36-39
• 4.2 颗粒在氧化过程中微观结构的演变39-45
• 4.3 颗粒的微观结构参数45-53
• 4.3.1 原始颗粒样品的微观结构参数45-50
• 4.3.2 颗粒在氧化过程中微观结构参数的变化50-53
• 4.4 DOC对颗粒微观结构的影响53-54
• 4.5 颗粒的微观结构对其氧化活性的影响54-57
• 4.5.1 氧化模式的影响55-56
• 4.5.2 工况的影响56-57
• 4.6 本章小结57-60
• 第5章 结论60-62
• 5.1 全文总结60
• 5.2 工作展望60-62
• 参考文献62-68
• 致谢68-69
• 攻读硕士学位期间的研究成果69

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