隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展,柴油機在工程機械、農(nóng)業(yè)機械、運輸業(yè)等各大領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。然而柴油機尾氣含有大量顆粒物,對人類和環(huán)境都有較大影響。為減少顆粒物排放,顆粒物捕集器(DPF)已被廣泛應(yīng)用到柴油機后處理系統(tǒng)中。同時為檢測尾氣中的顆粒物濃度,對DPF進行失效檢測,需要應(yīng)用到車載顆粒物(PM)傳感器。本文以漏電流式顆粒物傳感器為研究對象,通過數(shù)值計算與試驗相結(jié)合的方法,對不同電極結(jié)構(gòu)參數(shù)的PM傳感器內(nèi)顆粒物動力學(xué)特性和傳感器信號輸出規(guī)律進行研究,探究漏電流式PM傳感器的原型機理,優(yōu)化傳感器結(jié)構(gòu)性能,提高傳感器測量精度。首先,利用Comsol Multiphysics中的幾何模塊和網(wǎng)格模塊建立顆粒物傳感器的幾何模型和網(wǎng)格模型,通過柴油機臺架試驗和計算分析設(shè)置初始條件和邊界條件,選取κ-ε湍流流動模型、穩(wěn)態(tài)靜電場模型和流體粒子追蹤模型,建立該傳感器的三維計算模型,模擬排氣管截面上的排氣流速分布,模擬計算結(jié)果與試驗測量結(jié)果吻合較好,驗證了數(shù)值模型的準確性�；谒⒌哪Ｐ�,模擬不同電極結(jié)構(gòu)參數(shù)下傳感器內(nèi)的流場分布、電場分布以及流場和電場共同作用下顆粒物的運動軌跡。模擬結(jié)果表明傳感器排氣入口處存在較大的速度梯度分布,傳感器電極間距越大,速度梯度分布越明顯;當排氣由排氣管流入傳感器內(nèi)時,排氣流速明顯降低,電極間距越大、電極長度越長,傳感器內(nèi)排氣流速越低;傳感器內(nèi)的電場強度方向沿徑向由高壓電極指向接地電極,沿著電場強度方向電場強度大小逐漸降低;負電粒子的運動速度大于正電粒子的運動速度,中性粒子的運動速度介于兩者之間,電極間距越小、電極電壓越大,帶電粒子向兩極運動的趨勢越明顯。其次,通過柴油機臺架試驗,選用不同電極結(jié)構(gòu)參數(shù)的漏電流式顆粒物傳感器,研究電極長度、電極間距和發(fā)動機負荷對顆粒物傳感器信號輸出規(guī)律的影響,主要分析了不同電極結(jié)構(gòu)參數(shù)的顆粒物傳感器在柴油機定轉(zhuǎn)速和不同負荷下的信號輸出規(guī)律。試驗發(fā)現(xiàn)在柴油機定轉(zhuǎn)速下漏電流式顆粒物傳感器的信號電壓隨柴油機負荷的增大而增大;在柴油機工況恒定時,傳感器信號電壓輸出隨電極長度的增大而增大,隨電極間距的增大則減小。最后,結(jié)合仿真計算和試驗結(jié)果,分析電極長度、電極間距、電極電壓和柴油機負荷等參數(shù)對傳感器性能的影響,根據(jù)試驗結(jié)果和模擬確定傳感器的電極間距為1.25 mm、電極長度為12.5 mm、電極電壓在1000 V到1500 V范圍內(nèi)時,傳感器內(nèi)顆粒物的運動狀況較好,傳感器性能最優(yōu)。
【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】：

下的顆粒物[7,8]，柴油機尾氣排放中顆粒物的粒徑分布如圖1.1所示[13]。在柴油機中，廢氣中的顆粒物會攜帶由燃燒過程產(chǎn)生的自然電荷，且相關(guān)文獻表明根據(jù)發(fā)動機運行條件的不同，30%到88%的顆粒物會攜帶自然電荷[14,15,16]�；陬w粒物帶電的這一物理特性，國內(nèi)外研究學(xué)者開發(fā)了靜電型顆粒物傳感器。

（a）傳感器元件 （b）電極間顆粒物沉積放大圖圖1.2 電阻式顆粒物傳感器單元示意圖Fig.1.2 Schematic drawing of a resistive particulate matter sensor( (a)sensor element; (b) enlargedview of the particle deposition between the electrodes)圖1.3 傳感器信號特性示意圖Fig.1.3 Signal characteristics of the resistive particulate matter sensor

Fig.1.2 Schematic drawing of a resistive particulate matter sensor( (a)sensor element; (b) enlargedview of the particle deposition between the electrodes)圖1.3 傳感器信號特性示意圖Fig.1.3 Signal characteristics of the resistive particulate matter sensor
【參考文獻】

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3 張宗法;吳家年;韋文求;;淺談未來車用發(fā)動機發(fā)展趨勢[J];汽車工業(yè)研究;2012年08期

4 曾文;解茂昭;周磊;;內(nèi)燃機壓縮過程冷態(tài)流場的大渦模擬[J];小型內(nèi)燃機與摩托車;2011年04期

5 史春濤;張寶歡;金則兵;周穎;;湍流模型的發(fā)展及其在內(nèi)燃機CFD中的應(yīng)用[J];拖拉機與農(nóng)用運輸車;2006年01期

6 周磊,趙長祿,張付軍,葛蘊珊;利用燃燒模擬對柴油機燃燒室的優(yōu)化設(shè)計[J];燃燒科學(xué)與技術(shù);2004年05期

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2 劉云卿;柴油機微粒捕集器內(nèi)氣粒兩相流動特性的數(shù)值研究[D];湖南大學(xué);2007年

本文編號：2843460