刘军[1]2001年在《汽车排气后处理装置工作过程数值模拟》文中研究表明本文研究汽车排放污染物的控制技术，在发动机与整车匹配技术、汽车发动机排气性质、汽车排气后处理装置工作过程等方面开展了深入的研究。为汽车排放污染物控制技术提供了较好的理论和试验研究基础。 在发动机与汽车的匹配技术方面，建立了以汽车运行工况循环为基础的汽车排放性能和经济性能预测模型。实现以排放为目标的整车、传动系、发动机等的匹配和优化。开发了汽车动力学分析软件，具有汽车排放性能分析功能。 在汽车发动机排气性质研究中，建立了汽车发动机排气物理化学性能参数计算模型。通过对燃油燃烧的化学过程分析，推导了发动机空燃比计算模型，可用于多种燃料燃烧的空燃比计算。 本文在汽车排气后处理装置工作过程研究方面，运用计算流体动力学软件，对催化转化装置气流场开展了模拟，得出了气体速度场和压力场的分布情况，提出了以改善气体流动和催化转化效率的催化转化装置结构优化的方案。建立了催化反应、载体内部的传质传热的数学模型。开发了催化转化装置工作过程有限元模拟软件。运用该软件，对催化转化装置的温升过程开展了数值模拟和试验研究。探讨了催化剂在载体内部的担载模式，提出了两种成本较低，但可大幅度改善催化装化装置温升过程中催化转化性能的催化剂担载模式。 本文的研究对汽车排放污染物控制有一定的学术价值和工程应用价值，为汽车排放污染物控制系统的设计和改进提供依据和方向。
李新[2]2009年在《基于喷油助燃再生的柴油车颗粒物后处理技术研究》文中提出随着机动车排放法规的日益严格,颗粒物后处理技术已经成为柴油车排放控制的重要途径。后处理技术中最为有效的措施之一就是采用颗粒物捕集器(Diesel Particulate Filter, DPF),但对于捕集之后颗粒物的去除(即DPF的再生)问题,至今仍然缺乏简单可靠的解决方案。针对以往再生系统结构复杂,能耗过高等问题,结合我国柴油机技术现状,本文对基于喷油助燃再生的颗粒物后处理技术展开了理论与试验研究。首先,设计了集燃烧器再生与催化再生于一体的柴油车颗粒物捕集器喷油助燃再生后处理技术方案,提出了以燃烧器升温为主,柴油机氧化催化器(Diesel Oxidation Catalyst, DOC)前喷油升温为辅的两级排气升温策略。该技术方案有利于提高后处理系统能量利用率,并且燃烧器工作所需助燃空气从发动机涡轮增压器出口处获取,摒弃了空气压缩机等复杂供气系统。其次,根据柴油车排气特点,设计了喷射式与蒸发式两种全流式燃烧器,分别对其工作特性进行了研究,其中蒸发式燃烧器能够在发动机整个MAP范围内正常工作,在没有助燃空气条件下可依靠排气维持燃烧。为提高再生可靠性,对改善DPF入口温度场均匀性方法进行了试验研究；建立了DPF再生零维模型,对影响再生过程中峰值温度的DPF材质、颗粒物特性、气流特征等因素进行了数值模拟与试验研究；并对再生过程中后处理系统的二次污染问题进行了研究。再次,针对车辆运行过程中发动机转矩难以测量问题,提出了基于转速、排气温度、排气背压的叁维MAP再生时机查表判断方法。为了简化控制策略,提出了对燃油喷射量与助然空气实行分段供给的控制策略,结合本文所确定的两级升温策略,按照再生功率MAP划分了燃烧器与DOC工作模式,并对不同模式下后处理系统工作特性进行了试验研究。试验结果表明,各种模式下后处理系统都能将排气温度提升至600℃以上,达到再生要求。最后,对后处理系统进行了集成与优化,对影响DPF阻力特性的主要参数、影响排气系统热损失与热迟滞的主要因素进行了研究；并在Aumark轻型柴油车(国Ⅲ车型)上实现了喷油助燃再生后处理系统的装车改造,进行了车载道路试验,改造后的整车的排放性能达到了国Ⅳ排放标准。
杨华龙[3]2016年在《柴油车颗粒捕集器的理论分析与试验研究》文中进行了进一步梳理柴油车与汽油车相比,具有功率大、低排放、动力性能好、可靠性高、使用寿命长等优点,因此从节约能源、降低燃料成本角度来讲,柴油车的推广使用具有重要意义。但柴油车有害颗粒物的排放却是汽油车的30～70倍,这种颗粒物严重地污染环境并危害人类健康,因此其净化技术一直是人们研究的热点。颗粒捕集器(Diesel Particulate Filter, DPF)是控制柴油车微粒排放最有效的后处理净化装置,随着我国排放法规的日益苛刻,后处理装置的排放限值越来越低,这就要求后处理技术的检测方法不断地进行改进和完善。因此深入开展柴油车DPF的研究是十分必要的。本文主要采用理论分析、数值计算、试验研究相结合的方法对DPF的性能指标进行检测研究。通过基于填充床捕集理论建立了微粒捕集过程的数学模型,并利用Matlab模拟计算分析了过滤体的微孔孔径、捕集微粒粒径、柴油车的排气流量和排气温度对颗粒捕集器叁种捕集机理的影响。分析了壁流式颗粒捕集器的捕集过程,建立了空载和负载时DPF压降的数学模型,得出了排气流量随压降变化的曲线关系。同时运用计算流体力学的FLUENT软件对颗粒捕集器叁维模型进行网格划分和边界条件的设定,从理论上进一步分析了DPF捕集颗粒物时内部流速、压力和温度的分布情况,以及内部气流的运动情况。根据试验室现有的仪器设备,并结合现阶段我国柴油车排放控制技术的特点和要求,以及国家在用标准GB17691-2005《车用压燃式、气体燃料点燃式发动机与汽车排气污染物排放限值及测量方法》和HJ451-2008《环境保护产品技术要求柴油车排气后处理装置》等相关内容,完成了柴油车可拆卸式DPF性能检测试验台架的搭建。通过颗粒捕集器的性能检测试验,验证了DPF捕集过程、空载、负载时压降数学模型以及理论分析的正确性。结果表明在整个微粒捕集过程中,布朗扩散起主导作用,减小排气流量和提高排气温度均能提高布朗扩散捕集系数和综合捕集系数,而排气流量和排气温度对直接拦截捕集机理的影响不大；随着柴油机排气流量的增加,空载和负载DPF的压降都近似呈线性增加,而负载DPF的压降值要比空载时高很多。最后得出,该样品的各项性能指标符合国家标准,同时也为研发高捕集效率的DPF奠定理论依据和试验基础。
姜大海[4]2017年在《车用柴油机微粒捕集器喷油助燃复合再生技术研究》文中提出随着全球排放法规的日益严格,柴油机微粒捕集器(Diesel Particulate Filter,DPF)技术已经成为控制柴油车微粒排放的重要途径。DPF技术的研究主要集中在过滤材料和过滤体再生两个关键技术上,目前过滤体的再生问题,是制约DPF技术广泛应用的技术难题。针对中国柴油机的技术现状和高硫燃油条件,对车用柴油机微粒捕集器喷油助燃复合再生技术进行了理论和试验研究。首先,对各种喷油助燃再生技术特点和典型柴油机的排气特性进行了分析,提出了以喷油助燃主动再生为主,以燃油添加剂(Fuel Borne Catalyst, FBC)被动再生为辅的复合再生方法,同时采用双路DPF切换外部供气再生和排气辅助再生相结合的后处理系统方案。其次,针对车载再生燃烧器的技术需求与不同燃烧器的技术特点,设计提出柴油自蒸发预混合旋流再生燃烧器,利用燃烧器燃烧过程中的自身放热蒸发柴油,通过多级旋流进气制备混合气,实现柴油的预混合燃烧。通过叁维建模分析与试验研究,优化燃烧器结构的关键参数,并根据燃烧器不同的工作阶段,制定了不同的控制逻辑,减少再生能耗和再生排放,提高燃烧器出口温度场的均匀性。再次,提出了基于过滤体压力损失模型的微粒累积量计算方法,以排气流量、排气温度和排气背压为主要参数,计算得到实际微粒沉积量,通过试验验证具有较高的准确性,从而摆脱了传统背压判断方法必须依托具体发动机机型和工况标定的限制。通过对微粒累积量对发动机工作性能以及过滤体再生性能影响的研究,提出了以过滤体的微粒累积量作为再生时机的判断方法。最后,对喷油助燃复合再生过程控制策略进行了理论和车载道路试验研究。在对再生气流流量、温度、氧气含量等再生控制参数优化的基础上,分析再生过程中能量转换过程,对排气辅助再生控制策略进行研究,以降低再生能耗,减少再生时间,同时保证较高的再生效率。试验装置在小批量的车队上进行了实际的长期道路对比试验研究,研究了再生温度、FBC等因素对于微粒累积速度、再生时间、再生能耗、再生灰分累积和发动机微粒排放等长期影响,同时对于过滤体使用寿命的判断依据进行了试验研究。
辛晓鹰[5]2017年在《重型柴油车排气系统开发及后处理性能研究》文中研究表明商用柴油车在发动机运转过程中,一方面机械冲击、气流流动和燃料燃烧等会造成噪声污染;另一方面柴油燃烧产生大量的有害尾气,会造成大气污染。噪声污染以及大气污染是目前各国非常关注的问题之一。排气系统作为发动机尾气排放的有效处理装置,可实现降低排气噪音、减少排出的有害气体,是整车重要的设计模块之一,广泛应用于商用柴油车领域。探索基于仿真计算的消声器(排气系统核心组成部件)开发方法是各大整车厂新的研究领域,同时研究基于选择性催化还原(Selective Catalytic Reduction)技术的高效后处理排气系统方案,以达到更好的整车性能来满足更高的排放法规要求是目前国内外重卡领域最为活跃的课题之一。本文用数值模拟方法对消声器进行流场特性分析,获得其叁维立体云图,研究排气系统内的压力、流速和温度的分布情况;研究排气气流、温度以及内部穿孔管穿孔板的结构参数对消声器性能的影响。建立了以数值模拟进行的设计开发方法,并对我公司主销车型的消声器进行改进设计,经试验验证及市场使用,效果良好。通过数值模拟方法,完成后处理器腔体压力、表面热辐射温度、结构强度性能计算,总结后处理器设计原理及性能特征,为后续自主产品开发提供性能更优的解决方案,为整车平台产品开发匹配提供最优的排气系统模块。最后,进行了综合性的系统性能测试,测试内容有压降、通过噪声、定置噪声、插入损失、排气温度,得到的试验结果修正了数值模拟计算的差值。为了使后处理达到更高的化学反应温度,以满足更高的排放法规要求,完成了排气管外部保温材料的隔热特性对比试验,同时从整车运行角度简介了便携式车载排放测试系统(PEMS)试验方法。通过以上工作,建立了一套基于数值模拟的排气系统分析和设计方法,提升了排气系统开发效率及整车性能水平。为提升公司整车产品竞争力,进入国际市场,提供了技术规划及产品解决方案。
高吉[6]2018年在《DOC+CDPF对防爆柴油机排放特性的影响研究》文中研究说明防爆柴油机以其高效、安全的特性在矿井动力机械中被广泛使用,但其较高的CO和碳烟排放严重威胁井下工作人员的生命安全和身体健康。氧化催化器(diesel oxidation catalyst,DOC)和催化型颗粒捕集器(catalytic diesel particulate filter,CDPF)以其较高的转化效率和捕集效率、较低的排气压降成为目前降低CO和颗粒物排放的有效措施。因此,将其应用于防爆柴油机,并研究他们的工作特性及其对防爆柴油机排放性能的影响,对实现防爆柴油机与DOC+CDPF装置的匹配具有理论意义和实际应用价值。本文以某型防爆柴油为试验样机,首先进行防爆柴油机台架试验测试并分析了后处理装置(DOC+CDPF)对防爆柴油机性能的影响,同时量化了后处理装置的净化效率;为了充分发挥载体的利用率和提高载体使用寿命,运用FLUENT对DOC+CDPF进行流体仿真分析,通过流动均匀性衡量该装置的优劣,并提出优化方案,为后处理装置在防爆柴油机上的应用提供借鉴。1)简要介绍了后处理装置DOC和DPF的结构及工作原理,提供了后处理装置的选型方法。开展加装不同型号后处理装置和防爆单元的发动机台架试验,结果表明,DOC+CDPF能够降低燃油消耗,对防爆柴油机动力性无显着影响,提高了发动机的热效率,且不会产生较大的排气背压。加装该装置不会使防爆柴油机排放物增多,但其对CO和颗粒物有较高的捕集效率和转化效率,能够少量的降低NO_X的排放。2)针对试验过程中载体烧结、碳烟颗粒径向沉积不均匀的现象,运用FLUENT流体仿真软件对DOC+CDPF内部流场进行数值模拟,分析其内部压力、速度等分布,通过流动均匀性指数评价该装置的优劣。3)为了探究DOC内部组分输运与流速的关系,运用FLUENT软件对可燃性气体CO在DOC表面贵金属催化剂铂Pt的催化作用下的化学反应速率进行仿真分析,论证了DOC在该CO排放水平下使用的可行性。通过离散型模型探究颗粒物在多孔壁面上的沉积特性,结果表明,较大的入口速度使得颗粒物向孔道后端壁面沉积,造成排气压力增大。4)结合后处理装置的使用要求和国内外研究现状,通过对DOC+CDPF中结构不合理的区域进行优化设计,提出DOC+CDPF的改进设计方案。通过流体仿真对改进后的DOC+CDPF结构进行验证分析。结果表明,优化方案最大流速减小,出口质量流量增加,有利于减小排气背压,能量的损耗减少;气流的有效流动区域增加,有利于提高载体的利用率,缓减载体局部过热的状况,进而提高催化器的转化效率和延长使用寿命。
张辉[7]2011年在《轿车柴油机微粒捕集器工作过程数值模拟及再生控制策略研究》文中进行了进一步梳理柴油机具有动力性好、燃油经济性好、可靠性高等优点,是目前世界上最节能的主流动力机械装置。但是微粒排放问题已经成为制约轿车柴油机进一步发展的瓶颈,同时也是由尖锐的能源需求与能源供给矛盾引发能源安全与环境污染问题的一个缩影,因此有效地解决柴油机微粒排放问题无疑具有十分重要的学术、经济与国防意义。微粒捕集器(DPF)是目前公认的降低柴油机微粒排放的最有效排气后处理技术。DPF再生过程中,若DPF内沉积的微粒过多,极易造成载体内的燃烧温度过高、导致载体因过热损坏；若微粒过少,又会因为频繁再生造成DPF载体老化,再生经济性恶化。从这个角度来说,建立一种微粒评价模能够对DPF载体内微粒状态进行实时评价同时监控并适时调整以保证DPF工作状态安全正常是很有实际意义的,而这也正是本研究的切入点。本研究采用数值模拟和试验相结合的方式对后处理系统的工作过程尤其DPF再生过程进行了研究。首先,分析柴油机后处理系统各部分工作机理,提出了DOC总反应速率的确定方法,确定了DPF综合捕集效率,对DPF再生化学反应进行数学描述,完成了基于DOC与催化涂覆DPF的轿车柴油机后处理系统叁维数值模型的构建,并设置模型虚拟采样点。其次,使用台架和配套的数据采集系统作为平台进行了柴油机后处理系统特性(DOC温升特性和DPF特性)试验研究。结果显示在本试验条件下,当其他因素保持不变时,在HC转化限值范围内无论是随着HC浓度还是随着排气流量的增加,温升幅值和温升速率都增加；在DPF入口高温升速率较高的情况下,随着DPF入口温度的上升,DPF压降快速下降,DPF载体内微粒迅速燃烧,且在DPF载体的最高温度区域温度值较高,DPF安全可控的再生载体入口温度应该在450℃-500℃之间；提出了拟合温度-压降趋势曲线求导确定DPF平衡点温度的方法,本试验所用DPF平衡点温度为358.7℃。通过试验所得数据对轿车柴油机后处理数值模型进行有效性验证,为后处理系统仿真分析提供试验基础。再次,对柴油机后处理系统工作过程尤其DPF再生过程进行了数值模拟研究,可以得出：1)扩张管使得DOC入口排气发生弥散,而DOC对排气有着很好的整合作用使得DPF入口排气流场变得均匀,从而为DPF再生过程的进行提供了有利条件。2)其他因素保持不变的情况下,DPF再生过程中,随着DPF载体微粒密度、排气流量、再生入口温度和再生温升速率等任一因素的增加,再生载体峰值温度、载体最高局部温度和载体平均温度升高,微粒的燃烧速率越大；同样保持其他因素不变的情况下,当DPF再生中止时,排气温度下降排气流量上升,DPF载体局部最高温度和平均温度迅速下降,可见排气流量增加会将DPF载体内的热量快速带走使载体内微粒的燃烧速率变慢并最终停止,DPF再生过程安全稳定,在本研究条件下,最佳的再生入口温度为480℃。同时,当再生入口温度较低(480℃)时,如果突然再生中止,发动机排气流量升高可以抑制DPF载体内微粒的燃烧,而当再生入口温度较高(580℃),虽然排气流量的增加但已无法抑制DPF载体内的微粒的燃烧。3)提出了一种确定安全DPF载体微粒密度的方法保证被动再生安全进行,在本试验条件下,安全DPF载体微粒密度值为8g/L。最后,在上述试验和数值模拟研究的基础上,1)建立了工况-压降法DPF载体微粒评价模型。基于对柴油机工况排放和DPF微粒捕集机理的分析,得出了DPF捕集效率与其载体内微粒加载密度之间的数学关系即DPF微粒捕集数学模型并确定了其判断流程,在此基础上联合DPF压降判断载体微粒的方法建立了工况-压降法DPF载体微粒评价模型。在后处理系统运行过程中,该模型可以实现对DPF载体微粒密度的实时评价同时监控DPF运行状态,及时发现DPF的损坏或异常。2)建立了后处理系统控制策略。建立了基于工况-压降法DPF载体微粒评价模型的后处理系统控制策略,通过自检保证后处理系统良好可用；时监控DPF载体内微粒密度,并根据DPF载体微粒密度作出相应判断,避免因微粒累积引起DPF再生热量积聚,导致DPF的烧蚀、损坏。3)构建了DPF再生控制控制策略。基于工况-压降法DPF载体微粒评价模型提出了强制再生、主动再生和被动再生叁种DPF再生模式,并构建了DPF再生控制控制策略,同时确定了再生过程中基于微粒燃烧率对DPF载体微粒密度进行评价的方法,避免再生过程中出现DPF载体初始温度过热和再生飞温,保证再生过程安全、稳定。
李军[8]2015年在《柴油车用尿素SCR催化剂台架评价方法优化研究》文中进行了进一步梳理我国第四阶段中、重型柴油车排放法规实施不久,目前市场在售国四中、重型柴油车几乎全部采用了选择性催化还原(SCR)技术路线,社会各届对车用SCR催化剂的实际NOx减排能力及其评价方法给予了高度关注。SCR催化剂台架试验评价应用广泛,但是存在以下不足:(1)受台架试验中尿素水溶液分解、混合条件影响,SCR台架评价结果存在偏差和不确定性;(2)现行SCR台架评价方法通常用于反映单一排气条件变量对催化剂性能的影响,难以用于预测法规工况或车辆实际运行条件下多个排气条件共同变化时催化剂的性能表现。针对上述不足,本课题开展了SCR催化剂台架评价的优化方法研究。为了最大限度地消除尿素混合条件对SCR催化剂性能评价的影响,作者首先搭建了专用发动机试验台架,在排气管路上布置了速度混合、氨气混合两级混合器,近似认为在SCR入口端面处尿素、柴油机排气两相流体混合均匀、流速相同,试验评价结果仅考虑尿素水溶液分解率的影响。鉴于台架试验中喷入排气管路的尿素水溶液并不总是能够完全、及时地分解,作者引入尿素水溶液的理论供给浓度CUrea(t)、分解率αUrea(t)、存积量QUrea_BP(t)和分解速率γUrea_BP(Q)等参数构建了SCR入口气态氨供应方程,依据SCR反应体系中气态氨平衡关系,提出了台架试验中实际氨氮比ANR(t)、气态氨浓度过量系数β、催化剂转化效率-计算储氨量等指标的计算方法,以及基于上述指标的尿素分解率分析方法和稳态转化效率台架试验有效结果筛选方法。通过一组台架试验,考察了不同SCR入口排气温度、尿素水溶液喷射速率、发动机排气流量、催化剂内部空速(流速)条件下尿素分解率的差异。研究结果表明,尿素分解速率γUrea_BP(Q)越低,SCR反应体系中的气态氨供应浓度越不稳定,并导致催化剂转化效率η在试验过程中持续振荡。排气流量对尿素分解速率γUrea_BP(Q)影响显着,低排气流量导致γUrea_BP(Q)下降,且排气流量对γUrea_BP(Q)的影响不能依靠排气温度上升被完全消除。因此,实际使用中应对“双低工况”(低排温、低排气流量)尿素分解率给予特别关注,SCR台架试验评价工况宜选择在较大的排气流量条件下进行。为了消除尿素分解条件和分解率对SCR催化剂转化效率台架评价结果的影响,提高SCR台架评价结果的准确性和试验室间可比性,作者尝试建立了一种催化剂台架试验与模拟计算相结合的试验结果修正方法,该方法以SCR催化反应速率方程中各反应参数的BOOST默认值为基础,建立了基于台架测试结果的催化反应参数估计和调整流程,估计了试验用SCR催化剂的反应参数。当采用台架试验的实际氨氮比ANR进行模拟计算时,催化剂稳态转化效率的台架试验结果和模拟计算结果吻合度较好,即模拟计算可用于对催化剂稳态转化效率台架测试结果的修正。由于SCR转化效率模拟计算时假定催化剂入口气态氨浓度恒定,模拟计算结果不受尿素分解率的影响。作者通过对比模拟计算结果和台架试验结果,提出了一种新的用于定量分析不同排气条件的尿素分解率的方法。鉴于SCR台架评价方法不能用于有效地预测SCR装机工况法排放评价结果,作者提出了基于反应平衡时间的SCR催化剂动态转化效率温度窗口表示方法,结合ESC工况排气条件建立了ESC名义转化效率温度窗口概念。使用该窗口对ESC排放评价结果进行了较准确的预测,显着提高了SCR台架评价方法和指标的工程应用价值。为了使SCR台架评价结果能够用于对车辆实际行驶条件下的排放预测和控制,作者还提出了以柴油机功基排放强度和功密度为前馈的新型非工况法排放评价方法,使用车辆上现有的反馈数据可对车辆实际排放进行推算,为柴油车排放评价、控制和OBD应用提供了一种新方案。
谢振凯[9]2017年在《柴油机催化型颗粒捕集器再生控制策略与试验研究》文中提出柴油发动机作为一种工作稳定、热效率高、动力性强、燃油消耗率低的动力机械,逐步成为各种重型汽车及非道路移动机械动力总成的首选装置。但柴油机的排气中所含颗粒物对人危害极大,在愈加严格的法规面前逐步成为制约柴油机应用和发展的主要因素。柴油机颗粒捕集器(Diesel Particular Filter,DPF)是目前为止世界公认的能够有效去除柴油机排气中颗粒物的技术手段,已经得到广泛应用。本文通过分析柴油机颗粒捕集器的工作原理,研究其数学模型并利用AVL-FIRE软件建立DPF叁维模型,进行其加载过程和再生过程的仿真模拟计算,最终进行发动机台架试验验证及实车道路验证,主要工作如下:(1)分析了柴油机排气颗粒的危害,研究各种柴油机颗粒捕集器再生技术特点及颗粒捕集器的工作原理和工作特点,设计柴油机催化型颗粒捕集器(Diesel Catalytic Particular Filter,CDPF)后处理系统,利用仿真软件建立其计算模型。(2)通过研究后处理系统及发动机排气特点,设计柴油机催化型颗粒捕集器的再生控制策略,利用向DOC内喷油的方式提高颗粒捕集器的进气温度,辅助颗粒捕集器再生。(3)研究柴油机氧化催化转化器(Diesel Oxidation Catalyst)的工作原理与工作特性,对DOC起燃温度和升温特性进行台架试验,得到在不同燃油喷射量的情况下DOC下游排气温度的变化曲线。(4)利用AVL_FIRE软件所建立的柴油机颗粒捕集器叁维模型进行碳烟加载及再生过程的模拟计算,并与发动机台架试验结果进行比对,分析模拟计算结果的有效性,研究柴油机颗粒捕集器的工作特性,并进行后处理系统的实车道路验证在实际车辆运行过程中研究后处理系统的工作性能和实用性。试验表明,发动机排气温度在220℃左右时,DOC会达到起燃状态,能够发挥正常的催化转化作用,且喷油后DOC后端排气温度会呈现先急剧上升后缓慢下降最终趋于平稳的趋势;经实际道路验证,该后处理系统在车辆上安装前后,进行自由加速烟度测量,颗粒物减少90%以上,且能够在合适的情况下进行再生。
廖水容[10]2007年在《基于KIVA的二甲醚发动机燃烧过程数值模拟研究》文中研究指明我国汽车工业的发展正面临着日益严峻的能源供应和环境保护双重压力。对内燃机缸内工作过程尤其是燃烧过程的研究成为当今内燃机研究的热点,其中用数值仿真的方法进行燃烧过程的模拟可以较好的全面预测内燃机的性能,代替部分发动机试验,在不受时空限制的条件下进行各种不同工况的变参数研究,指导设计开发新型燃烧系统发动机,优化原有发动机的性能参数,还能对不同燃料的动力和排放性能作出预测,具有很强的生命力和优越性。二甲醚(DME)是一种新型的、清洁的柴油机替代燃料。发展新的清洁能源,尤其是符合我国能源资源特点的汽车代用燃料已迫在眉睫。二甲醚由于其特殊物化特性,能够实现高效低污染燃烧,并改善我国的能源结构,近年来日益受到人们的重视。目前,二甲醚在柴油机上进行推广应用还处于研究阶段,研究二甲醚的燃烧特性,对于开发和优化二甲醚发动机具有指导意义。目前,二甲醚发动机的研究主要有台架试验研究和仿真模拟研究。国内外主要台架试验研究都是在传统柴油机上经过燃油系统的局部改造,进行二甲醚燃料的替代。而二甲醚作为柴油机仿真模拟研究历史很短。本文基于美国Los Alamos国家实验室主持研究开发的多维燃烧模拟程序KIVA研究二甲醚的燃烧。但是,KIVA本身程序里没有二甲醚的燃料库、相关参数、相关模型以及燃烧方程,KIVA程序本身不能够直接做二甲醚燃料的燃烧过程运算,要使KIVA程序具有运算二甲醚的燃烧的能力就必须建立二甲醚燃烧数值仿真计算平台。为建立二甲醚(DME)燃烧过程的数值仿真计算平台,在KIVA源程序中向燃料库(fuelib.f)添加液态DME的各种物性参数数据模块,并修改了DATA定义块,重新编译生成EXE可执行文件,针对二甲醚燃料建立了油束模型和燃烧模型,并把这些数学模型耦合入KIVA后形成子程序inject、pmovtv、break、colidenn、evapd、Chem、chempm、Pmom、pcoupl等。利用上述建立的二甲醚发动机燃烧的计算模拟平台,研究了二甲醚、柴油燃烧过程缸内平均压力、温度的对比;二甲醚、柴油燃烧过程缸内NO_x生成量、PM生成量的对比;二甲醚、柴油燃烧过程放热率的对比;二甲醚、柴油燃烧过程缸内温度场的对比;二甲醚燃烧过程中各组分含量的变化;二甲醚发动机在不同负荷下的动力及排放性能。通过对二甲醚的燃烧过程仿真计算与分析表明:在相同燃料喷射提前角和相同热值循环喷油量下,燃用二甲醚的发动机相对于燃用柴油的发动机具有较低的最高爆发压力和缸内平均温度,工作状态比较柔和;同时,燃用二甲醚的发动机相对于燃用柴油的发动机具有较低的NO_x排放量,并且PM生成总量远远低于柴油机,其数量级与试验研究结果吻合,且达到了欧Ⅲ排放法规的要求。燃用二甲醚的发动机相对于燃用柴油的发动机的燃烧时刻应相对提前。对应不同时刻的二甲醚发动机缸内最高温度均小于柴油发动机,且高温分布范围较小,这将抑制NO_x的生成。燃用二甲醚的发动机相对于燃用柴油的发动机的燃烧过程中,缸内组分O_2、CO、CO_2量较少。本文建立了二甲醚发动机燃烧过程数值仿真平台,仿真平台具有一定的精确度,能够用来研究二甲醚发动机的燃烧,为进一步剖析二甲醚发动机的燃烧机理提供了仿真平台,对优化二甲醚发动机的结构参数设计具有一定的指导意义。
参考文献：
[1]. 汽车排气后处理装置工作过程数值模拟[D]. 刘军. 江苏大学. 2001
[2]. 基于喷油助燃再生的柴油车颗粒物后处理技术研究[D]. 李新. 武汉理工大学. 2009
[3]. 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
[4]. 车用柴油机微粒捕集器喷油助燃复合再生技术研究[D]. 姜大海. 北京交通大学. 2017
[5]. 重型柴油车排气系统开发及后处理性能研究[D]. 辛晓鹰. 长安大学. 2017
[6]. DOC+CDPF对防爆柴油机排放特性的影响研究[D]. 高吉. 太原理工大学. 2018
[7]. 轿车柴油机微粒捕集器工作过程数值模拟及再生控制策略研究[D]. 张辉. 吉林大学. 2011
[8]. 柴油车用尿素SCR催化剂台架评价方法优化研究[D]. 李军. 天津大学. 2015
[9]. 柴油机催化型颗粒捕集器再生控制策略与试验研究[D]. 谢振凯. 合肥工业大学. 2017
[10]. 基于KIVA的二甲醚发动机燃烧过程数值模拟研究[D]. 廖水容. 重庆交通大学. 2007