新型催化型柴油机碳化硅DPF压降及再生特性研究
发布时间：2023-06-01 19:38
我国即将实施的国Ⅵ排放标准除规定了极低的颗粒物(Particulate Matter,PM)限值外,还增加了粒子数量(Particulate Number,PN)的限值要求。氧化催化器(Diesel Oxidation Catalyst,DOC)和催化型颗粒捕集器(Catalytic Diesel Particulate Filter,CDPF)结合使用,不仅可以保证CDPF连续可靠的工作,减少90%以上的颗粒物排放,并同时改变颗粒物粒径分布,还能有效降低HC和CO排放,被公认为目前降低柴油机PM和PN排放最有效的手段之一。随着柴油机的持续运行,CDPF会因排气中PM的不断捕集而被堵塞,导致发动机排气背压升高、性能下降,因此CDPF需要有良好的再生能力和可靠性以去除PM,故对CDPF进行压降及再生特性研究,以评估载体的性能水平十分重要。围绕国Ⅵ柴油机颗粒捕集器低背压、高捕集效率以及高效可靠再生的技术开发目标,本文搭建了D30柴油机与加装DOC+CDPF的试验台架,针对三种不同结构的薄壁、多目数新型国Ⅵ碳化硅CDPF即低孔隙率对称、高孔隙率对称以及低孔隙率非对称CDPF,开展了CDPF不...
【文章页数】：133 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景与意义概述
1.2 柴油机的排放与控制技术
1.2.1 柴油机污染物排放法规的发展
1.2.2 柴油机污染物排放控制技术
1.2.3 满足柴油机国Ⅵ排放控制的技术路线及主要技术难点
1.3 柴油机颗粒捕集器的概述
1.3.1 颗粒捕集器的捕集
1.3.2 颗粒捕集器的再生
1.4 颗粒捕集器压降与再生特性国内外研究现状
1.4.1 DPF结构参数对DPF捕集与再生影响的研究现状
1.4.2 DPF孔道内的流场与颗粒运动特性的研究现状
1.4.3 DPF再生温度场特性研究现状
1.4.4 灰分沉积对DPF性能影响的研究现状
1.5 论文主要研究内容及意义
1.5.1 主要研究内容及技术路线
1.5.2 研究意义及创新点
第二章 柴油机CDPF试验台架的搭建与仿真模型的构建
2.1 柴油机加装DOC+CDPF试验台架的搭建
2.1.1 试验研究对象
2.1.2 试验台架与测试设备
2.2 DPF数学模型概述
2.2.1 DPF捕集模型
2.2.2 DPF内部流动与压降模型
2.2.3 碳烟与灰分沉积模型
2.2.4 DPF再生化学反应模型
2.3 DPF捕集与再生模型的构建与验证
2.3.1 DPF捕集模型的构建与验证
2.3.2 DPF再生模型的构建与验证
2.4 DPF微观孔道模型构建与验证
2.4.1 DPF微观孔道数学模型
2.4.2 DPF微观孔道模型的构建
2.4.3 DPF微观孔道模型的验证
2.5 本章小结
第三章 柴油机CDPF压降特性台架试验与模拟研究
3.1 柴油机加装不同结构新鲜载体CDPF外特性对比
3.2 不同碳载量下柴油机及CDPF性能对比
3.2.1 不同碳载量下的柴油机性能对比
3.2.2 不同碳载量下的CDPF压降特性对比
3.3 不同结构载体DPF孔道内气流运动与颗粒运动特性模拟
3.3.1 DPF孔道内的气体流动特性分析
3.3.2 DPF孔道内的颗粒运动特性分析
3.4 高孔隙率对称CDPF再生平衡点温度测试
3.5 本章小结
第四章 CDPF喷油助燃主动再生过程试验研究
4.1 试验方案
4.2 不同结构CDPF碳加载压降及再生温度场分析
4.2.1 碳加载过程中CDPF温度与背压特性分析
4.2.2 CDPF主动再生温度场分析
4.3 CDPF入口温度500℃不同碳载量主动再生
4.4 CDPF入口温度600℃不同碳载量主动再生
4.4.1 高孔隙率对称CDPF再生
4.4.2 低孔隙率非对称CDPF再生
4.4.3 不同结构载体CDPF在不同条件下的再生特性对比
4.5 本章小结
第五章 灰分沉积对DPF性能影响的模拟研究
5.1 灰分沉积对不同结构载体DPF压降和捕集效率的影响
5.1.1 不同进出口孔径比例对DPF压降和捕集效率的影响
5.1.2 不同灰分量下碳载量对DPF压降和捕集效率的影响
5.1.3 不同灰分分布形式对DPF压降和捕集效率的影响
5.1.4 不同结构载体DPF的容灰能力对比
5.2 灰分沉积对不同结构载体DPF再生特性的影响
5.2.1 灰分量对不同结构载体DPF再生特性影响
5.2.2 灰分分布形式对不同结构载体DPF再生特性影响
5.3 本章小结
第六章 全文总结与工作展望
6.1 全文总结
6.2 工作展望
致谢
参考文献
附录A 攻读学位期间发表论文目录
附录B 参与项目情况
本文编号：3826918
【文章页数】：133 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景与意义概述
1.2 柴油机的排放与控制技术
1.2.1 柴油机污染物排放法规的发展
1.2.2 柴油机污染物排放控制技术
1.2.3 满足柴油机国Ⅵ排放控制的技术路线及主要技术难点
1.3 柴油机颗粒捕集器的概述
1.3.1 颗粒捕集器的捕集
1.3.2 颗粒捕集器的再生
1.4 颗粒捕集器压降与再生特性国内外研究现状
1.4.1 DPF结构参数对DPF捕集与再生影响的研究现状
1.4.2 DPF孔道内的流场与颗粒运动特性的研究现状
1.4.3 DPF再生温度场特性研究现状
1.4.4 灰分沉积对DPF性能影响的研究现状
1.5 论文主要研究内容及意义
1.5.1 主要研究内容及技术路线
1.5.2 研究意义及创新点
第二章 柴油机CDPF试验台架的搭建与仿真模型的构建
2.1 柴油机加装DOC+CDPF试验台架的搭建
2.1.1 试验研究对象
2.1.2 试验台架与测试设备
2.2 DPF数学模型概述
2.2.1 DPF捕集模型
2.2.2 DPF内部流动与压降模型
2.2.3 碳烟与灰分沉积模型
2.2.4 DPF再生化学反应模型
2.3 DPF捕集与再生模型的构建与验证
2.3.1 DPF捕集模型的构建与验证
2.3.2 DPF再生模型的构建与验证
2.4 DPF微观孔道模型构建与验证
2.4.1 DPF微观孔道数学模型
2.4.2 DPF微观孔道模型的构建
2.4.3 DPF微观孔道模型的验证
2.5 本章小结
第三章 柴油机CDPF压降特性台架试验与模拟研究
3.1 柴油机加装不同结构新鲜载体CDPF外特性对比
3.2 不同碳载量下柴油机及CDPF性能对比
3.2.1 不同碳载量下的柴油机性能对比
3.2.2 不同碳载量下的CDPF压降特性对比
3.3 不同结构载体DPF孔道内气流运动与颗粒运动特性模拟
3.3.1 DPF孔道内的气体流动特性分析
3.3.2 DPF孔道内的颗粒运动特性分析
3.4 高孔隙率对称CDPF再生平衡点温度测试
3.5 本章小结
第四章 CDPF喷油助燃主动再生过程试验研究
4.1 试验方案
4.2 不同结构CDPF碳加载压降及再生温度场分析
4.2.1 碳加载过程中CDPF温度与背压特性分析
4.2.2 CDPF主动再生温度场分析
4.3 CDPF入口温度500℃不同碳载量主动再生
4.4 CDPF入口温度600℃不同碳载量主动再生
4.4.1 高孔隙率对称CDPF再生
4.4.2 低孔隙率非对称CDPF再生
4.4.3 不同结构载体CDPF在不同条件下的再生特性对比
4.5 本章小结
第五章 灰分沉积对DPF性能影响的模拟研究
5.1 灰分沉积对不同结构载体DPF压降和捕集效率的影响
5.1.1 不同进出口孔径比例对DPF压降和捕集效率的影响
5.1.2 不同灰分量下碳载量对DPF压降和捕集效率的影响
5.1.3 不同灰分分布形式对DPF压降和捕集效率的影响
5.1.4 不同结构载体DPF的容灰能力对比
5.2 灰分沉积对不同结构载体DPF再生特性的影响
5.2.1 灰分量对不同结构载体DPF再生特性影响
5.2.2 灰分分布形式对不同结构载体DPF再生特性影响
5.3 本章小结
第六章 全文总结与工作展望
6.1 全文总结
6.2 工作展望
致谢
参考文献
附录A 攻读学位期间发表论文目录
附录B 参与项目情况
本文编号：3826918
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