柴油机微粒捕集器喷油助燃再生特性研究

摘要

微粒物是柴油机排放的主要污染物之一。去除微粒物最有效的技术手段是安装捕集效率高达90％以上的壁流式微粒捕集器，微粒捕集器的材料问题已经得到解决，但再生技术发展相对比较滞后。分析再生条件对微粒捕集器再生特性的影响，并在此基础上制定再生控制策略具有重要的意义。
　　首先，对微粒捕集器的捕集机理及压降特性仿真原理和喷油助燃再生过程仿真原理做了详细介绍，为研究微粒捕集器压降特性和微粒捕集器喷油助燃再生过程提供了理论依据，也为其再生控制策略的研究指明了方向。
　　其次，研究了碳烟加载量、排气质量流量、排气温度、排气氧浓度、灰分沉积位置等再生条件对再生过程的影响。研究结果表明：碳烟加载量越大，微粒捕集器再生时载体的平均温度、局部最高温度值越大；排气质量流量的增大使微粒氧化速率加快、载体平均温度更高，但是过高的排气质量流量带走较多热量对载体有冷却作用；氧浓度密切影响着微粒的氧化速率，高的氧浓度使微粒氧化更快，过高的氧浓度使部分微粒提前被氧化，使载体最高温度下降；灰分的沉积会减小过滤体的有效过滤长度，增大再生时的压降和温度，使微粒捕集器最佳再生时机提前。
　　最后，根据再生条件对再生过程的影响，考虑载体再生时的热安全，制定了再生控制策略。主要包括使用GT-Power建立喷油助燃提温模型，对提温特性进行了仿真分析；研究额定工况和降怠速工况下再生时微粒捕集器载体所承受的热冲击，考虑载体材料受热极限，确定本研究条件下碳载量安全限值为6g/L，并由此确定再生时机；在考虑载体热安全的情况下，确定目标温度为550℃，采用较缓的温升速率；设定载体过热保护机制，确保再生过程安全可控。
　　本文分析了碳烟加载量、排气质量流量、排气温度、排气氧浓度、灰分沉积位置等再生条件对微粒捕集器喷油助燃再生过程的影响，对了解微粒捕集器的再生过程具有重要意义。基于上述研究，制定了在变工况下满足安全再生要求的微粒捕集器喷油助燃再生控制策略。

目录

声明

第1章 引言

1.1 课题研究背景和意义

1.2 DPF再生技术

1.3 国内外研究现状

1.4 本文主要研究内容

第2章 DPF喷油助燃再生理论基础

2.1 DPF捕集机理

2.2 DPF压降特性仿真原理

2.3 DPF喷油助燃再生过程仿真原理

2.4 本章小结

第3章 DPF喷油助燃再生过程特性研究

3.1 DPF再生模型的建立

3.2 碳烟加载量对再生过程的影响

3.3 排气质量流量对再生过程的影响

3.4 排气温度对DPF再生过程的影响

3.5 排气氧浓度对再生过程的影响

3.6 灰分对再生过程的影响

3.7 本章小结

第4章 DPF喷油助燃再生控制策略的制定

4.1 DPF喷油助燃提温特性研究

4.2 碳载量安全限值的确定

4.3 再生时机的判定

4.4 温升策略的制定

4.5 再生过程的控制

4.6 本章小结

第5章 结论

5.1 研究结论

5.2 研究展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文