急降怠速工况下DPF主动再生温度特性试验研究.pdf
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1、第 卷 第 期 年 月内燃机与动力装置 .收稿日期:基金项目:移动源污染排放控制技术国家工程实验室开放课题()山东省科技型中小企业创新能力提升工程项目()第一作者简介:王正勇()男苗族重庆彭水人硕士研究生主要研究方向为发动机排放控制:.通信作者简介:白书战()男山东莘县人工学博士教授主要研究方向为内燃机燃烧与排放控制技术、整机开发及可靠性、新能源汽车技术等:.:./.急降怠速工况下 主动再生温度特性试验研究王正勇杨培兴范宪涛孙柯白书战.山东大学 能源与动力工程学院山东 济南.山东宇洋汽车尾气净化装置有限公司山东 聊城 摘要:为了探究柴油机颗粒物捕集器()在急降怠速()工况下再生时内部温度变化规
2、律开展 试验分析 内部温度场 结果表明:在靠近 出口位置中环以内温度偏高出现最大峰值温度碳载量为 /时最高摄氏温度可达 .在中环到边缘处出现最大的径向温度梯度碳载量为 /时最大径向温度梯度为 /峰值温度和径向温度梯度均随碳载量的增加而增大增大载体烧裂风险堇青石 在碳载量为 /左右时应进行再生碳化硅 的极限碳载量可拓展至 /以上相比堇青石 碳化硅 可减少主动再生频率降低再生油耗提高燃油经济性关键词:温度特性碳载量中图分类号:.文献标志码:文章编号:()引用格式:王正勇杨培兴范宪涛等.急降怠速工况下 主动再生温度特性试验研究.内燃机与动力装置():.():.引言柴油机排气中含有多种大气污染物污染空
3、气严重影响居民身体健康应加以控制 随着排放标准不断升级我国排放标准已经进入国六阶段对颗粒物()排放增加了粒子数量()的要求 仅采取机内净化措施远远不能满足国家排放标准的要求同时采用柴油机颗粒物捕集器()是目前控制 排放最有效的、技术比较成熟的后处理技术当尾气流经 时通过 内的孔道壁面捕集颗粒物净化尾气 颗粒物不断累积 堵塞引起排气背压升高导致发动机动力性和燃油经济性严重下降因此应及时清理 捕集的颗粒物对 进行再生 对 进行再生时应保证其内部温度不超过载体和催化剂的可靠工作温度实现安全可靠再生 但实际应用过程中在再生过程中会出现急降怠速()的情况这时由于排气流量降低 再生释放的热量不能被及时带走
4、内部温度急剧升高严重时可导致载体烧裂和熔融 为确保 再生的安全性对其温度控制尤其重要 国内外学者对 再生安全性的研究较多:等通过改变柴油氧化催化器()前的燃油喷射速率控制 再生温度黄铁雄等通过试验得到安全再生温度曲线研究了再生温度的控制算法提出了采用排气温度和排气流量作为增益补偿的优化再生温度控制器机构陈鹏等对比了不同碳载量、再生温度时降怠速工况下 再生期间对 的过滤效率 等采用实际车辆上使用过的相同规格的 进行试验发现背压并不能完全反映再生效果因为背压可能会降低而 仍可能保留显著的灰分水平等研究发现改善孔隙结构可以提高正常再生下 的氧化速率提高不受控制再生下的 负荷极限 等通过数值模拟方法对
5、 再生进行仿真分析发现在多孔介质的中心区域存在局部高温热应力比较集中容易发生热损伤 等通过试验研究了 工况再生的温度特性基于试验数据建立了可以预测峰值温度和最大温度梯度的模型上述研究对于 工况下 内部的温度场分布不够明确本文中开展一系列 试验分析 在不同碳载量下再生发生 时的温度特性探究碳化硅载体的极限碳载量研究结果可为 再生安全性研究提供参考 试验装置及方法.试验装置本研究中使用.柴油机柴油机型式为直列、缸、水冷其主要技术参数如表 所示表 柴油机主要技术参数缸径/行程/排量/压缩比额定功率/额定转速/()最大转矩/().图 试验台架布局示意图试验台架布局示意如图 所示 试验采用 发 动 机
6、测 控 系 统 使 用 交流测功机测量发动机转速和转矩 油耗仪测量发动机油耗采用 排气分析仪测量尾气的成分及浓度采用 颗粒分析仪测量、颗粒分析仪测量 采用 精密天平测量 的碳载量 具体试验设备型号及测量精度如表 所示表 试验设备型号及精度设备名称测功机排放分析仪颗粒分析仪颗粒分析仪电子天平型号 精度 转速精度为满量程的.转矩精度为满量程的.满量程的.满量程的.满量程的.后处理系统由 和 组成其主要技术参数如表 所示表 后处理系统主要技术参数后处理系统载体材料规格/目壁厚/直径/长度/体积/堇青石.碳化硅.第 期 王正勇等:急降怠速工况下 主动再生温度特性试验研究 出入口和 两端分别布置了温度传
7、感器和压差传感器实时监测 出入口温度和排气背压 为了在 试验中实时监测 内的温度场变化在 内部布置了 个测点使用 型铠装热电偶进行温度测量 温度测点分布如图 所示 )实物图 )端面示意 )测点位置 单位:图 温度场测点分布.试验方法图 试验流程对碳载量分别为、/的 进行 试验试验流程如图 所示每次试验测量 质量之前对 进行预热处理 为保证一致性每次累碳过程和 试验选择相同的工况 利用世界统一瞬态循环()的前 进行累碳较长时间内涡后排温为 可缩短累碳周期 试验选择转速为 /、转矩为 时触发主动再生采取缸内后喷产生未燃 进入 进行氧化放热使 出口摄氏温度达到 当 出口温度达到目标温度立即进行降怠速
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