基于国4轻型车用柴油机的部分流颗粒捕集技术研究

摘要

柴油机凭借节能、高效、环保等优势，近年来得到快速发展。但与此同时，日益严格的排放标准、排放法规对柴油机的颗粒物排放物提出了更高的要求。因此，在柴油机上采用较为成熟的颗粒捕集技术，并对该技术的关键技术要点进行深入研究具有重要意义。
　　本文通过对柴油机排放物中颗粒物的生成机理深入分析后，提出通过发动机燃烧控制和部分流颗粒捕集技术协调优化达标排放的技术方案。部分流颗粒捕集技术主要具备捕集和再生两大性能，分别对其捕集性能和再生性能进行了深入研究。通过试验验证找出影响捕集性能的关键参数，验证了DOC作为氧化催化器在颗粒捕集技术中的重要作用。在对再生性能的研究中，研究了不同温度范围发生的不同类型再生反应，在以被动再生为主的国4后处理技术中，建立了NO2/C再生的颗粒氧化速率预测模型，并与实际试验值进行了校准。最后，对颗粒捕集器可能出现的失效模式进行了研究，对颗粒捕集器失效后的监控及保护策略进行了探讨。研究结果表明:
　　(1)部分流颗粒捕集技术是发动机达标国4排放的关键技术之一。通过对发动机燃烧控制和部分流颗粒捕集技术协调优化，可使发动机满足国4排放要求;
　　(2)分别对部分流颗粒捕集技术的捕集和再生性能研究，发现氧化催化器对保持捕集性能的稳定性起着重要作用，通过建立再生过程的氧化模型，可较好评估碳烟的氧化速率。通过100个WHTC验证试验则表明部分流颗粒捕集技术具备良好的被动再生能力，且捕集性能未发生明显劣化;
　　(3)部分流颗粒捕集技术可能存在再生失效，通过对颗粒捕集器失效后的监控及发动机限扭保护，可最大限度避免风险。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究的背景

1．1．1 排放标准的变化

1．1．2 柴油机颗粒排放的解决措施

1．2 颗粒捕集技术研究现状

1．2．1 部分流颗粒捕集器捕集性能研究进展

1．2．2 部分流颗粒捕集器再生特性研究进展

1．3 部分流颗粒捕集技术的实际应用

1．3．1 捕集原理

1．3．2 再生原理

1．4 本文课题来源和主要研究内容

第2章 国4轻型柴油机颗粒排放物控制技术

2．1 柴油机颗粒物来源

2．1．1 柴油机颗粒物的成分

2．1．2 柴油机颗粒物的生成机理

2．2 柴油机颗粒物的测量方式

2．3 国4发动机本体排放控制

2．3．1 研究对象

2．3．2 排放目标

2．3．3 本机排放控制技术

2．4 本章小结

第3章 部分流颗粒捕集技术的捕集性能研究

3．1 影响捕集性能的关键参数

3．2 DOC对捕集性能的影响

3．3 DOC氧化能力研究

3．4 排放循环捕集性能的评估

3．4．1 捕集效率评估

3．4．2 排放循环实际测试

3．5 消音效果研究

3．6 本章小结

第4章 部分流颗粒捕集技术的再生特性研究

4．1 NO2／C再生颗粒氧化速率预测

4．1．1 颗粒氧化模型建立

4．1．2 模型计算值与实测值对比

4．2 发动机不同再生模式研究

4．2．1 被动再生研究

4．2．2 主动再生研究

4．2．3 发动机全工况再生模式研究

4．3 实际耐久过程再生能力评估

4．3．1 耐久工况的确定

4．3．2 耐久过程的再生情况评估

4．3．3 耐久后的捕集性能测试

4．4 本章小结

第5章 部分流颗粒捕集技术再生失效模拟研究

5．1 台架模拟再生失效的研究

5．1．1 模拟试验方案

5．1．2 模拟试验流程

5．1．3 再生失效边界的确定

5．2 再生失效模式的监控和保护

5．2．1 碳载量监控策略

5．2．2 再生失效的保护策略

5．3 本章小结

结论与展望

参考文献

致谢