【摘要】：世界各國(guó)日益嚴(yán)格的排放法規(guī)不僅對(duì)柴油機(jī)顆粒物排放質(zhì)量進(jìn)行了嚴(yán)格的限制,也對(duì)顆粒物排放數(shù)量做出了一定的要求,顆粒物捕集器(DPF)成為目前已知的唯一的能使柴油機(jī)顆粒物排放滿足未來(lái)排放法規(guī)的技術(shù)手段,DPF在應(yīng)用過(guò)程中面臨的最大的技術(shù)挑戰(zhàn)是DPF再生控制,DPF必須在適當(dāng)?shù)奶驾d量下及時(shí)再生以保證DPF的安全可靠工作,并且在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中DPF碳載量無(wú)法直接測(cè)量,只能通過(guò)間接手段對(duì)其進(jìn)行預(yù)測(cè)。針對(duì)上述問(wèn)題,本文以某增壓柴油機(jī)為研究對(duì)象,通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中方便檢測(cè)到的參數(shù)(轉(zhuǎn)速、扭矩)進(jìn)行碳載量預(yù)測(cè),提供了一種建立DPF碳載量預(yù)測(cè)模型的新思路,本文主要通過(guò)三維模擬與理論分析相結(jié)合的方式,從柴油機(jī)soot生成、N02對(duì)soot的氧化、O2對(duì)soot的氧化三個(gè)方面展開本文的主要內(nèi)容。本文首先根據(jù)柴油機(jī)實(shí)際工況參數(shù)構(gòu)建三維仿真模型,并通過(guò)試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)仿真模型的準(zhǔn)確性進(jìn)行驗(yàn)證,通過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn)柴油機(jī)缸壓曲線、soot排放等數(shù)據(jù)的仿真結(jié)果與實(shí)際結(jié)果均具有較高的一致性,可以用于后續(xù)的研究。通過(guò)理論分析確定運(yùn)行過(guò)程中發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、扭矩是柴油機(jī)soot生成的主要影響因素,因此本文將柴油機(jī)轉(zhuǎn)速、扭矩作為仿真變量分別計(jì)算不同轉(zhuǎn)速、扭矩工況下柴油機(jī)soot生成質(zhì)量,結(jié)果發(fā)現(xiàn),柴油機(jī)soot排放隨柴油機(jī)轉(zhuǎn)速的增加呈現(xiàn)先降低后增加的變化趨勢(shì),隨發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷的增加而增加;在MATLAB中基于雙調(diào)和樣條差值方法建立了柴油機(jī)soot排放數(shù)學(xué)模型,該數(shù)學(xué)模型對(duì)于給定的轉(zhuǎn)速和扭矩可自動(dòng)計(jì)算柴油機(jī)的soot生成質(zhì)量,通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)基于雙調(diào)和樣條插值建立的soot排放模型能夠很好地反映實(shí)際情況,平均誤差為6.5%。本文根據(jù)化學(xué)反應(yīng)過(guò)程及阿累尼烏斯公式分別建立了NO2氧化DPF碳載量的數(shù)學(xué)公式和O2氧化DPF碳載量的數(shù)學(xué)公式,并根據(jù)臺(tái)架試驗(yàn)數(shù)據(jù)分別對(duì)公式進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證,發(fā)現(xiàn)NO2氧化DPF碳載量數(shù)學(xué)模型的平均誤差為6.5%,O2氧化DPF碳載量數(shù)學(xué)模型的平均誤差為7.2%,表明這兩個(gè)數(shù)學(xué)模型的準(zhǔn)確度較高,能夠很好地反應(yīng)實(shí)際情況。最后,通過(guò)試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)DPF碳載量整體模型進(jìn)行驗(yàn)證,得到各工況下soot凈累積量的平均誤差為9.0%,表明本文所建立的DPF碳載量模型能夠較為準(zhǔn)確地反映實(shí)際情況。
【圖文】：

邐聚集物逡逑圖１－６碳煙的生成過(guò)程逡逑圖１－邋５描述的是柴油機(jī)噴射燃燒過(guò)程中的準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)模型，該過(guò)程發(fā)生在自燃與逡逑燃油噴射結(jié)束之間。在準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)期間，在沒(méi)有與氣缸壁相互作用的情況下，噴射繼逡逑續(xù)穿透燃燒室，射流的特征基本不變；高壓液體燃料從噴嘴噴出進(jìn)入燃燒室，在逡逑下游位置空氣被卷吸進(jìn)入油束，熱空氣提供足夠的熱能使燃料蒸發(fā)，燃油裂解形逡逑成碳煙前驅(qū)物；當(dāng)燃燒繼續(xù)進(jìn)行在油束外圍形成一個(gè)２７００Ｋ左右的火焰前鋒，逡逑碳煙在此區(qū)域被氧化。逡逑ｃ邐１■曬．丨，￣二，Ｊ邐｜逡逑0邋１0逡逑Ｓｃａｌｅ邋＾ｍｍ）逡逑■Ｂｉ邋Ｌｉｑｕｉｄ邋ｆｏｄ邐Ｆｕｅｌ－Ｒｉｃｈ邋Ｐｒｅｍｉｉｔｅｄ邋Ｆｌａｍｅ逡逑ＥＺＺｊ邋Ｖａｐｏｒ－Ｆｕｅｌ／Ａｉｆ邋Ｍｉｘｉｕｒｅ邐Ｂ８邋ｉｍｔｗｌ邋Ｓｏｏｔ邋Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ逡逑（ｅｑｕｒｖａｌｅｎｃｅ邋ｒａｔｉｏ邋２邋－邋４１邐Ｔｈｅｒｍａｌ邋ＮＯ邋Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ邋Ｚｏｒ＾逡逑—咖悐，邐ｇｇｇ邋Ｓ00ｔ邋Ｏｐｔｉｏｎ邋Ｚ0ｎｅ逡逑ｗｍｉｎｎ邋Ｋ．ｇｈ逡逑Ｓｏｏｔ邋Ｃ0ｒｔｃｅｎｔｒａｔ？0ｎ逡逑圖１－７燃油噴射準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)模型逡逑在封閉反應(yīng)器里使用詳細(xì)的碳煙生成和氧化機(jī)理模擬缸內(nèi)碳煙生成量隨溫逡逑度和當(dāng)量比的變化關(guān)系，碳煙的凈生成量是開始模擬２ｍｓ后測(cè)得的量，得到關(guān)逡逑系圖如下所示�？梢园l(fā)現(xiàn)

邐初子邐聚集物逡逑圖１－６碳煙的生成過(guò)程逡逑圖１－邋５描述的是柴油機(jī)噴射燃燒過(guò)程中的準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)模型，該過(guò)程發(fā)生在自燃與逡逑燃油噴射結(jié)束之間。在準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)期間，在沒(méi)有與氣缸壁相互作用的情況下，噴射繼逡逑續(xù)穿透燃燒室，射流的特征基本不變；高壓液體燃料從噴嘴噴出進(jìn)入燃燒室，，在逡逑下游位置空氣被卷吸進(jìn)入油束，熱空氣提供足夠的熱能使燃料蒸發(fā)，燃油裂解形逡逑成碳煙前驅(qū)物；當(dāng)燃燒繼續(xù)進(jìn)行在油束外圍形成一個(gè)２７００Ｋ左右的火焰前鋒，逡逑碳煙在此區(qū)域被氧化。逡逑ｃ邐１■曬．丨，￣二，Ｊ邐｜逡逑0邋１0逡逑Ｓｃａｌｅ邋＾ｍｍ）逡逑■Ｂｉ邋Ｌｉｑｕｉｄ邋ｆｏｄ邐Ｆｕｅｌ－Ｒｉｃｈ邋Ｐｒｅｍｉｉｔｅｄ邋Ｆｌａｍｅ逡逑ＥＺＺｊ邋Ｖａｐｏｒ－Ｆｕｅｌ／Ａｉｆ邋Ｍｉｘｉｕｒｅ邐Ｂ８邋ｉｍｔｗｌ邋Ｓｏｏｔ邋Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ逡逑（ｅｑｕｒｖａｌｅｎｃｅ邋ｒａｔｉｏ邋２邋－邋４１邐Ｔｈｅｒｍａｌ邋ＮＯ邋Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ邋Ｚｏｒ＾逡逑—咖悐，邐ｇｇｇ邋Ｓ00ｔ邋Ｏｐｔｉｏｎ邋Ｚ0ｎｅ逡逑ｗｍｉｎｎ邋Ｋ．ｇｈ逡逑Ｓｏｏｔ邋Ｃ0ｒｔｃｅｎｔｒａｔ？0ｎ逡逑圖１－７燃油噴射準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)模型逡逑在封閉反應(yīng)器里使用詳細(xì)的碳煙生成和氧化機(jī)理模擬缸內(nèi)碳煙生成量隨溫逡逑度和當(dāng)量比的變化關(guān)系
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TK421.5

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本文編號(hào)：2627806