低溫等離子體(Non-thermal plasma,NTP)技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)柴油機顆粒捕集器(Diesel particulate filter,DPF)的低溫再生。然而NTP在線再生DPF的過程中,發(fā)動機排氣會極大地削弱NTP與PM之間的氧化反應(yīng),從而降低DPF的再生效率。采用停機再生DPF的策略,利用發(fā)動機停機后的排氣余熱輔助NTP再生DPF,從而有效利用了排氣能量并避免了排氣沖擊對DPF再生的影響。主要研究內(nèi)容如下:(1)搭建了排氣余熱輔助NTP再生DPF的試驗系統(tǒng),在發(fā)動機停機后進行DPF再生試驗研究。通過再生前后DPF前后端壓差的變化來評價再生效果,利用再生產(chǎn)物中碳氧化物體積分數(shù)和DPF內(nèi)部溫度變化來研究PM的氧化過程,并對再生前后的PM樣品進行熱重分析,探究了NTP作用對PM理化特性的影響。研究結(jié)果表明,再生后DPF前后端壓差下降達69%,排氣余熱輔助NTP再生DPF的方法可實現(xiàn)DPF的有效再生;隨著氧化放熱反應(yīng)的不斷進行,DPF內(nèi)部溫度出現(xiàn)不降反升的現(xiàn)象,氧化區(qū)域自DPF前端逐漸向后端延伸;再生后DPF內(nèi)部殘余PM中可溶性有機成分(SOF)含量明顯下降,NTP作用能同時降低PM中SOF及干碳煙(DS)成分的表觀活化能。(2)利用NTP噴射系統(tǒng),在不同再生初始溫度下進行DPF再生試驗研究。利用粒徑分析儀測量了PM捕集過程中DPF上下游的顆粒物粒徑分布,并分析了DPF在不同時刻的捕集效率。對原機顆粒進行濾紙采樣并稱重,以評估PM的排放水平,并結(jié)合DPF捕集效率來計算DPF的PM捕集量。通過對比分析積碳去除量、排氣背壓下降量、內(nèi)部溫度變化,探究了再生初始溫度對排氣余熱輔助NTP再生DPF的影響。研究結(jié)果表明,在DPF捕集的過程中,DPF的顆粒物數(shù)量及質(zhì)量捕集效率基本達到90%,積碳加載量為12.5 g;再生初始溫度為100℃的再生策略具有較好的DPF再生效果,積碳去除量及排氣背壓下降量均達到最大。(3)在優(yōu)化DPF再生初始溫度的基礎(chǔ)上,對不同PM捕集量的DPF進行再生試驗研究。通過監(jiān)測再生產(chǎn)物體積分數(shù)、再生后殘余O_3濃度及DPF內(nèi)部溫度,對比分析了不同PM捕集量下DPF的再生過程與再生效果,并探究了再生過程中DPF的熱耐久性。研究結(jié)果表明,當(dāng)PM捕集量較大時,DPF再生后殘余O_3的濃度較小,NTP利用率較高;在排氣背壓不影響發(fā)動機正常工作的前提下,推遲NTP再生DPF的時刻有利于提高DPF的再生效率;排氣余熱輔助NTP再生DPF的方法具有突出的熱耐久性,再生過程中DPF內(nèi)部溫度峰值及溫度梯度均遠低于失效限值。
【學(xué)位單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TK421.5
【部分圖文】：

帶來了諸多的環(huán)境問題。顆粒物（Particulate matter, PM）及氮要排放物，尤其是 PM 排放，嚴(yán)重危害人體健康和大氣環(huán)境[環(huán)境保護部發(fā)布《中國機動車環(huán)境管理年報（2017）》，公布了放狀況[10]。2016 年我國機動車 PM 總排放量為 53.4 萬噸，其于柴油機。近幾年，霧霾問題成為全社會關(guān)注的焦點，空氣中大量2.5 m 的顆粒物）造成了各大城市的霧霾天氣，而機動車的 P粒物的主要來源之一。面臨環(huán)境污染的挑戰(zhàn)，降低柴油機 PM展的關(guān)鍵。 PM 排放與控制 PM 生成及危害M 主要由可溶性有機成分（Soluble organic fraction, SOF）、干碳酸鹽組成[11-12]。PM 的組成如圖 1.1 所示。

F 技術(shù)F 技術(shù)是降低柴油機 PM 排放最有效的后處理技術(shù)之一，捕集效率可達 PF 使柴油機排氣中的 PM 同氣流分離并發(fā)生沉積，然而隨著 PM 在 DPF PF 會發(fā)生堵塞，造成柴油機排氣背壓升高，最終影響發(fā)動機的正常工的關(guān)鍵不僅在于高效捕集 PM，更在于適時地清除 DPF 內(nèi)部積碳，即 DPF 濾芯式是最為常見的 DPF 濾芯設(shè)計結(jié)構(gòu)，如圖 1.2 所示。壁流式 DPF 的軸向的細小孔道，任一孔道的其中一端被堵死，相鄰孔道的堵死端相互錯開。能通過孔道壁面從相鄰孔道流出，排氣中的顆粒物沉積在過濾壁面上，對 PM 的捕集。

排氣余熱輔助 NTP 再生 DPF 的影響因素研究表 1.3 堇青石和碳化硅載體的性能對比. 1.3 Performance comparison of cordierite and silicon carbide 堇青石 碳化硅整體式 多段式較低 較高積碳起燃溫度較低 積碳起燃溫度殘余灰分較少，可連續(xù)再生 殘余灰分較多，需階 DPF 顆粒物捕集過程的示意圖。通過顆粒物在孔對顆粒物的捕集。多孔壁面過濾 PM 是一個極為復(fù)散沉積、慣性沉積、重力沉降、流動攔截等[33]，如

【參考文獻】

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本文編號：2811241