柴油机DOC+CDPF封装结构优化及再生特性研究
发布时间：2022-01-04 13:16
面对节能减排要求的日益严格,柴油机排放控制技术已成为国内外行业的研究热点,氧化催化器（DOC）和催化型颗粒捕集器（CDPF）结合起来使用,不仅可以保证CDPF连续可靠的工作,降低PM排放,还能有效降低HC和CO排放,是国Ⅵ排放法规中明确要求加装的后处理装置。DOC+CDPF封装结构的流动均匀性以及CDPF载体材料和结构参数对碳烟颗粒的捕集与再生性能有十分重要的影响,因此优化封装结构、探究载体材料和结构参数对捕集再生特性的影响具有较大的理论指导意义和工程价值。本文基于一种DOC+CDPF封装结构,对其前端整流装置进行优化仿真,为再生试验提供较均匀的流场分布。研究表明:原方案整流装置孔径小、数量少,导致内部流速较低、压降较大,且速度均匀性有待提高。优化的3种方案,开孔率和开孔直径增大,均匀性得到提高,流速增大,压降值降低,其中方案C具有0.962的速度均匀性,压降值较原方案也降低幅度最大。针对国Ⅵ后处理技术路线（DOC+CDPF+SCR）封装结构中的直式和箱式进行了流场仿真,仿真结果显示:整体上都是管径细的通道内流速大,整流器、混合器处流场分布复杂。由于结构的不同,箱式结构的速度均匀性要好...
【文章来源】：昆明理工大学云南省
【文章页数】：102 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
内燃机应用图
柴油机DOC+CDPF封装结构优化及再生特性研究1第一章绪论1.1研究背景及意义概述作为主要动力源之一，内燃机广泛应用于中重型卡车、船舶、工程机械、农用机械等领域，在推动社会生产力和改善人类的日常生活方式方面发挥着极其重要的作用[1]。随着我国经济的飞速发展、人民生活水平的不断提高，机动车的保有量也在快速的增长。环保部发布的《2018--中国机动车环境管理年报》中显示，截止2017年，全国机动车保有量达到3.10亿，其中汽车2.17亿。如图1.2，在全国汽车保有量中，汽油车18526.2万辆，占89%；柴油车1956.7万辆，占9.4%；燃汽车333.1万辆，占1.6%。伴随着机动车的大量增加，污染排放问题变的异常突出和重要。2017年，全国机动车排放的四项污染物总量初步计算为4359.7万吨，其中，一氧化碳（CO）,3327.3万吨，碳氢化合物（HC）407.1万吨，氮氧化物（NOx）574.3万吨，颗粒物（PM）50.9万吨。汽车尾气的是产生空气污染的主要原因，其排放的CO和HC超过80%，NOx和PM超过90%，其中柴油车排放物中的NOx和PM占汽车的一半以上[2]。图1.1内燃机应用图图1.2汽车保有量柴油机以其良好的燃油经济性、优异的动力和低排放等特点受到越来越多的关注，不止在中重型车方面，欧美等发达国家在轿车上也在逐步实现柴油化[3-4]。与汽油机相比，柴油机采用扩散燃烧和稀薄燃烧的方式，因此柴油机废气中HC、CO等的排放较低，主要的排放物是NOx和PM[5]。NOx和PM是造成大气污染的重要危害物。柴油机排放的氮氧化物包括一氧化氮（NO）、二氧化氮（NO2）、一氧化二氮（N2O）等，其中NO和NO2是主要的成份。当NO进入大气后，它会被空气中的氧气等氧化成NO2，这将对人体的呼吸系统产生强烈刺激；而NOx是酸雨和光化学烟雾的主要成分。NOx和HC在强烈的阳光
11]。颗粒物质具有消光作用，并且大量颗粒物聚集悬浮在大气中，造成了空气质量的恶化。近年来，我国主要城市的雾霾天气就是由颗粒物污染引起的。随着我国对环境的重视及排放法规的不断加强，对汽车的排放要求也在不断提高。截止2017年底，我国各类排放标准的车中，国Ⅰ到国Ⅲ占30.5%，国Ⅳ占47.5%，国Ⅴ以上占22%，相当一部分车仍然处在较高的排放中。面对如此严峻的环境问题，各国都在找寻解决办法，对发动机技术提出更高的要求，研究开发具有降低柴油机NOx和PM的技术，来满足越来越严格的排放法规。图1.3按排放标准分类图1.4按车型分类1.2柴油机污染物排放法规的发展为应对越来越多的柴油车带来的逐渐严重的环境问题，世界各国都采取及制定了相应的措施和法规。由于各国各地区采取的时间及面临的环境问题不同，采取的法规也不尽相同。目前，世界上排放法规主要有三大体系：欧洲体系、美国体系和日本体系。美国由于在1940-1960间发生了世界上著名的洛杉矶光化学烟雾事件，在这段时间内美国开始制定相关排放法规，并在1968年，第一部美国联邦汽车排放法规正式颁布。随着时间及环境问题的不断变化，美国当局对其进行不断的补充和完善，美国的排放法规越来越严格。然后日本在1968年也开始制定了他们国家的排放法规标准，日本虽然相比美国在排放法规执行上起步较晚，但在接下来的几十年时间里，日本加快了对汽车排放物的控制，逐步成为
【参考文献】：
期刊论文
[1]载体材料对DPF再生性能影响的试验研究[J]. 孟忠伟,陈超,秦源,晋兆祥,王刚,方嘉. 内燃机工程. 2018(03)
[2]柴油机DPF流场压降及微粒沉积特性数值模拟[J]. 朱亚永,赵昌普,王耀辉,孙雅坤. 内燃机学报. 2017(06)
[3]进气充量特征参数对CPF再生过程的影响[J]. 沈颖刚,杨杰,陈贵升,陈朝辉,彭劲松. 车用发动机. 2016(02)
[4]铈基燃油催化剂改善柴油机颗粒物捕集器再生效果[J]. 刘少康,孙平,刘军恒,嵇乾,吕俊翔. 农业工程学报. 2016(01)
[5]柴油机排放控制技术及发展趋势[J]. 张胜根,李军. 汽车与配件. 2015(43)
[6]非对称孔结构对柴油机颗粒捕集器压降特性的影响[J]. 白曼,赵昌普,尚芳,于刚. 内燃机学报. 2015(03)
[7]满足未来排放法规的车用增压技术[J]. 申立中,王俊,刘少华. 昆明理工大学学报(自然科学版). 2014(06)
[8]DPF再生过程的热冲击研究[J]. 孟忠伟,覃宗胜,付锐. 工程热物理学报. 2014(08)
[9]新型后处理器SCRF催化去除柴油机PM和NOx的模拟计算与分析[J]. 陈朝辉,张韦,陈贵升,沈颖刚,李志军. 内燃机工程. 2016(01)
[10]净化器载体在汽车尾气处理中的研究进展[J]. 支浩,汤慧萍,马军,王建忠,敖庆波. 材料导报. 2014(03)
博士论文
[1]柴油机分流气体对冲排气消声单元气流速度分析研究[D]. 苏赫.内蒙古农业大学 2017
[2]重型柴油机在不同海拔高度的燃烧与排放特性研究[D]. 余林啸.北京理工大学 2014
硕士论文
[1]柴油机颗粒捕集器主动再生过程试验研究[D]. 李传东.烟台大学 2017
[2]柴油机后处理装置的流场仿真分析与优化[D]. 马卢平.西南交通大学 2017
[3]大功率柴油机颗粒捕集器数值模拟研究[D]. 林凌锋.大连理工大学 2016
[4]柴油车颗粒捕集器的理论分析与试验研究[D]. 杨华龙.东北林业大学 2016
[5]重型柴油机碳烟捕集及主动再生特性的研究[D]. 曹东晓.清华大学 2015
[6]4D83轿车柴油机微粒捕集器工作特性及再生控制策略研究[D]. 秦岩.吉林大学 2014
[7]柴油机可变气门系统设计与仿真研究[D]. 尹胧.西华大学 2014
[8]柴油机微粒捕集器流场均匀性试验及仿真研究[D]. 刘大文.吉林大学 2011
本文编号：3568407
【文章来源】：昆明理工大学云南省
【文章页数】：102 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
内燃机应用图
柴油机DOC+CDPF封装结构优化及再生特性研究1第一章绪论1.1研究背景及意义概述作为主要动力源之一，内燃机广泛应用于中重型卡车、船舶、工程机械、农用机械等领域，在推动社会生产力和改善人类的日常生活方式方面发挥着极其重要的作用[1]。随着我国经济的飞速发展、人民生活水平的不断提高，机动车的保有量也在快速的增长。环保部发布的《2018--中国机动车环境管理年报》中显示，截止2017年，全国机动车保有量达到3.10亿，其中汽车2.17亿。如图1.2，在全国汽车保有量中，汽油车18526.2万辆，占89%；柴油车1956.7万辆，占9.4%；燃汽车333.1万辆，占1.6%。伴随着机动车的大量增加，污染排放问题变的异常突出和重要。2017年，全国机动车排放的四项污染物总量初步计算为4359.7万吨，其中，一氧化碳（CO）,3327.3万吨，碳氢化合物（HC）407.1万吨，氮氧化物（NOx）574.3万吨，颗粒物（PM）50.9万吨。汽车尾气的是产生空气污染的主要原因，其排放的CO和HC超过80%，NOx和PM超过90%，其中柴油车排放物中的NOx和PM占汽车的一半以上[2]。图1.1内燃机应用图图1.2汽车保有量柴油机以其良好的燃油经济性、优异的动力和低排放等特点受到越来越多的关注，不止在中重型车方面，欧美等发达国家在轿车上也在逐步实现柴油化[3-4]。与汽油机相比，柴油机采用扩散燃烧和稀薄燃烧的方式，因此柴油机废气中HC、CO等的排放较低，主要的排放物是NOx和PM[5]。NOx和PM是造成大气污染的重要危害物。柴油机排放的氮氧化物包括一氧化氮（NO）、二氧化氮（NO2）、一氧化二氮（N2O）等，其中NO和NO2是主要的成份。当NO进入大气后，它会被空气中的氧气等氧化成NO2，这将对人体的呼吸系统产生强烈刺激；而NOx是酸雨和光化学烟雾的主要成分。NOx和HC在强烈的阳光
11]。颗粒物质具有消光作用，并且大量颗粒物聚集悬浮在大气中，造成了空气质量的恶化。近年来，我国主要城市的雾霾天气就是由颗粒物污染引起的。随着我国对环境的重视及排放法规的不断加强，对汽车的排放要求也在不断提高。截止2017年底，我国各类排放标准的车中，国Ⅰ到国Ⅲ占30.5%，国Ⅳ占47.5%，国Ⅴ以上占22%，相当一部分车仍然处在较高的排放中。面对如此严峻的环境问题，各国都在找寻解决办法，对发动机技术提出更高的要求，研究开发具有降低柴油机NOx和PM的技术，来满足越来越严格的排放法规。图1.3按排放标准分类图1.4按车型分类1.2柴油机污染物排放法规的发展为应对越来越多的柴油车带来的逐渐严重的环境问题，世界各国都采取及制定了相应的措施和法规。由于各国各地区采取的时间及面临的环境问题不同，采取的法规也不尽相同。目前，世界上排放法规主要有三大体系：欧洲体系、美国体系和日本体系。美国由于在1940-1960间发生了世界上著名的洛杉矶光化学烟雾事件，在这段时间内美国开始制定相关排放法规，并在1968年，第一部美国联邦汽车排放法规正式颁布。随着时间及环境问题的不断变化，美国当局对其进行不断的补充和完善，美国的排放法规越来越严格。然后日本在1968年也开始制定了他们国家的排放法规标准，日本虽然相比美国在排放法规执行上起步较晚，但在接下来的几十年时间里，日本加快了对汽车排放物的控制，逐步成为
【参考文献】：
期刊论文
[1]载体材料对DPF再生性能影响的试验研究[J]. 孟忠伟,陈超,秦源,晋兆祥,王刚,方嘉. 内燃机工程. 2018(03)
[2]柴油机DPF流场压降及微粒沉积特性数值模拟[J]. 朱亚永,赵昌普,王耀辉,孙雅坤. 内燃机学报. 2017(06)
[3]进气充量特征参数对CPF再生过程的影响[J]. 沈颖刚,杨杰,陈贵升,陈朝辉,彭劲松. 车用发动机. 2016(02)
[4]铈基燃油催化剂改善柴油机颗粒物捕集器再生效果[J]. 刘少康,孙平,刘军恒,嵇乾,吕俊翔. 农业工程学报. 2016(01)
[5]柴油机排放控制技术及发展趋势[J]. 张胜根,李军. 汽车与配件. 2015(43)
[6]非对称孔结构对柴油机颗粒捕集器压降特性的影响[J]. 白曼,赵昌普,尚芳,于刚. 内燃机学报. 2015(03)
[7]满足未来排放法规的车用增压技术[J]. 申立中,王俊,刘少华. 昆明理工大学学报(自然科学版). 2014(06)
[8]DPF再生过程的热冲击研究[J]. 孟忠伟,覃宗胜,付锐. 工程热物理学报. 2014(08)
[9]新型后处理器SCRF催化去除柴油机PM和NOx的模拟计算与分析[J]. 陈朝辉,张韦,陈贵升,沈颖刚,李志军. 内燃机工程. 2016(01)
[10]净化器载体在汽车尾气处理中的研究进展[J]. 支浩,汤慧萍,马军,王建忠,敖庆波. 材料导报. 2014(03)
博士论文
[1]柴油机分流气体对冲排气消声单元气流速度分析研究[D]. 苏赫.内蒙古农业大学 2017
[2]重型柴油机在不同海拔高度的燃烧与排放特性研究[D]. 余林啸.北京理工大学 2014
硕士论文
[1]柴油机颗粒捕集器主动再生过程试验研究[D]. 李传东.烟台大学 2017
[2]柴油机后处理装置的流场仿真分析与优化[D]. 马卢平.西南交通大学 2017
[3]大功率柴油机颗粒捕集器数值模拟研究[D]. 林凌锋.大连理工大学 2016
[4]柴油车颗粒捕集器的理论分析与试验研究[D]. 杨华龙.东北林业大学 2016
[5]重型柴油机碳烟捕集及主动再生特性的研究[D]. 曹东晓.清华大学 2015
[6]4D83轿车柴油机微粒捕集器工作特性及再生控制策略研究[D]. 秦岩.吉林大学 2014
[7]柴油机可变气门系统设计与仿真研究[D]. 尹胧.西华大学 2014
[8]柴油机微粒捕集器流场均匀性试验及仿真研究[D]. 刘大文.吉林大学 2011
本文编号：3568407
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