DPF降怠速再生影响因素研究_周明胜.pdf
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1、 年第期 降怠速再生影响因素研究周明胜,曲兴年,张楠楠,辛喜玲(潍柴动力扬州柴油机有限责任公司,江苏 扬州 )摘要:基于降怠速()再生的特点,运用试验手段分析了降怠速再生时颗粒捕捉器()内部温度场分布,研究了不同碳载量下和不同时刻进入降怠速工况主动再生对 内部最高温度的影响。结果表明:随着碳载量的增加,降怠速工况再生 内部载体最高温度变高,载体损坏风险变大,同时降怠速工况再生 内部载体的最高温度受进入降怠速工况的时刻影响。关键词:降怠速;主动再生;最高温度中图分类号:文献标识码:文章编号:(),(,):(),:;作者简介:周明胜(),男,汉,江苏省仪征市,工程师,工学学士(全日制本科),主要研
2、究方向为内燃机的电控匹配标定及发动机性能开发引言柴油机因具有良好的动力性,燃油经济性低及可靠性好等特点,被广泛应用于农业机械和工程机械等非道路行业。随着柴油机市场保有量逐年增长,其内部复杂燃烧过程带来的排放污染物,对环境的威胁越来越大,特别是颗粒污染物,具有体积比较小,容易吸附一些有害物质等特点,人体吸入后对健康会产生较大危害。面对日益紧张的环境形势,排放阶段升级带来日益严苛的排放规范,同时增加了颗粒数 的要求,如何解决颗粒污染物成为了重中之重。对于柴油机颗粒污染物具有捕集效率高的特点,所以被广泛用于柴油机去除排气中颗粒污染物成分。的工作原理是通过迫使气流从一个通道流经孔壁到另一个通道的方式捕
3、捉颗粒物,能够对 有 以上和对 有高达 以上的捕集率,所以被广泛用于柴油机去除排气中颗粒污染物成分。但其只能够捕捉和收集颗粒微粒,自身并不能自主的将颗粒清除,所以当 内部捕集的颗粒达到一定数量时,需要将内部捕捉到的颗粒消除掉,使 恢复正常的工作状态,这种消除 内部捕捉的颗粒中碳烟部分过程实际上就是 再生 。目前主流的再生方式之一是额外提供热源提升 内部温度使颗粒物中的碳与氧气产生反应进行燃烧消除。当车辆在实际使用时,为了保证再生的效率,通常需要长时间保持 内部温度在一定的高温下,但车辆实际使用过程中的工况及环境复杂多变,在某些特定工况受一部分因素的影响出现 内部温度不可控,导致 载体烧熔或烧裂
4、的情况。典型的如城市运行车辆,特别是城市公交,经常出现起步正常行驶到突降怠速等候的状态,这种典型的工况被称作为降怠速工况,通常为发动机正常运转过程中突降至怠速,这时发动机的排气流量急剧降低,但是氧含量会突增 。当车辆在再生初期遇到降怠速工况时,内部大量的颗粒物已经开始燃烧,由于工况突变至怠速,氧含量的突增加剧了颗粒的燃烧,排气流量的突减使得 内部大量的热量无法及时被排气带走,导致 内部温度以及温度变化梯度会出现一个很高的峰值,极易造成载体的烧熔和破裂的情况。本文以发动机台架试验为基础,从碳载量和进入降怠速工况时 刻 等 因 素 出 发,通 过 试 验 手 段 分 析 各 因 素 对 载体内部最
5、高温度影响,以便对后续的 载体选型以及安全主动再生控制策略优化提供参考。试验研究 试验设备台架试验系统主要包含:测功机、数采设备、精密电子秤、发动机、后处理等。其中试验使用一台电控高压共轨缸内直喷四缸柴油机,排放阶段满足非道路四阶段排放法规,采用缸内远后喷方式使燃油在 中燃烧提升 DOI:10.19475/ki.issn1674-957x.2023.04.036内燃机与配件 前进口温度进行主动再生。台架布置如图所示。图发动机台架布置示意图后处理配置为氧化型催化器(),载体材质为堇青石,载体材质为碳化硅。内部温度获取主要通过精密热电偶(直径为 的 型热电偶)布置在 载体内部(如图所示)。图 内部
6、热电偶布置图 试验内容台架控制发动机在正常再生时进入降怠速极限工况,对进入降怠速工况后 内部温度场的分析,以及分别控制不同进入降怠速工况时刻和不同碳载量,通过试验结果对比分析这两个因素对于 内部最高温度的影响。试验过程中为了减少 内部积碳均匀性影响以及尽可能模拟整车工况,试验选取非道路瞬态循环工况()进行 积碳。结果分析 内部温度场分布情况分析通过对碳载量为 的 进行降怠速再生试验,当触发降怠速工况时,发动机转速瞬间降至怠速,氧含量从初始的升高到,远后喷在触发降怠速工况时停喷,发动机的排气量突降,随着时间的推移,各测温点出现了相继出现了温度的峰值,且温度的最高峰值出现在了靠近 出口端中心点位置
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