【摘要】：排放法規(guī)對顆粒物排放控制日益嚴(yán)格,顆粒物捕集器(Diesel Particulate Filter,簡稱DPF)作為減少柴油機顆粒物排放最為有效的后處理設(shè)備之一被廣泛應(yīng)用。為了有效控制DPF再生過程,保證其安全性和完整性,在總結(jié)現(xiàn)有的再生方法的基礎(chǔ)上,提出了基于柴油機缸內(nèi)熱能升溫的DPF復(fù)合再生方法,并就主噴延遲、缸內(nèi)近后噴(Attached Post Injection,簡稱PoI2)噴油助燃和缸內(nèi)次后噴(Late Post Injection,簡稱PoI1)噴油助燃復(fù)合運用的再生控制策略進(jìn)行研究,這對促進(jìn)DPF的再生技術(shù)發(fā)展具有重要學(xué)術(shù)價值和實際的意義。首先,以直列四缸共軌燃油噴射系統(tǒng)的SQR481A柴油發(fā)動機為對象,搭建了由氧化催化器(Diesel Oxidation Catalysts,簡稱DOC)和DPF組成的后處理系統(tǒng)的實驗臺架。在此基礎(chǔ)上,對未經(jīng)處理的顆粒物排放、DPF的壓降特性和DPF的顆粒物燃燒速率進(jìn)行了實驗,獲得了DPF碳載量、DPF安全高效再生所需溫度和氧含量的數(shù)據(jù)。為了準(zhǔn)確判斷DPF碳載量是否滿足再生要求,提出了基于兩路DPF的碳載量自動監(jiān)測方法來判斷DPF碳載量。之后,分析了發(fā)動機在不同負(fù)荷區(qū)域時的排氣溫度和利用缸內(nèi)熱能提高排氣溫度的方法,提出了在不同工況下利用主噴延遲、次后噴PoI1和近后噴PoI2助燃的主動復(fù)合再生的燃燒控制策略。為了柴油機DPF復(fù)合再生的過程控制,采用雙閉環(huán)PI控制器控制再生溫度,通過內(nèi)環(huán)的近后噴PoI2和進(jìn)氣量來控制DOC上游溫度,利用外環(huán)的次后噴PoI1控制DPF上游溫度。通過實車對復(fù)合再生策略進(jìn)行實驗,獲得再生模式下排氣含氧量和排氣溫度數(shù)據(jù),驗證了該復(fù)合再生的控制策略及其方法的可行性。
【圖文】：

第一章 緒論第一章 緒論1.1 研究背景國內(nèi)生產(chǎn)總值增長持續(xù)保持在 6.5%左右，城市化發(fā)展迅速，在經(jīng)濟(jì)和政策的雙重推動下，機動車保有量持續(xù)增長。按國家環(huán)保局統(tǒng)計，2016 年全國機動車有 2.95 億輛的保有量，納入統(tǒng)計年度統(tǒng)計的機動車包括汽車（微型汽車、小型汽車、輕型汽車、大型汽車、微型貨車、輕型貨車、中型貨車、重型貨車）、低速汽車、摩托車，不含掛車、上路行駛的拖拉機等。其中汽車 18435.8 萬輛（不包含新能源汽車）。汽車構(gòu)成按車型分類，客車占 88.4%，貨車占 11.6%；按燃料分類，汽油車占 88.5%，柴油車占 10.2%，燃?xì)廛囌?1.3%；按排放標(biāo)準(zhǔn)分，國 II 及以下標(biāo)準(zhǔn)占 12.8%，國 III 標(biāo)準(zhǔn)占 24.3%，國 IV 標(biāo)準(zhǔn)的汽車占 52.4%，國 V 及以上標(biāo)準(zhǔn)的汽車占 10.5%。2011-2016 年全國機動車保有量由9266.4 萬輛增加到 18435.8 萬輛，年均增長 14.8%[1]。該保有量的變化趨勢見圖 1-1。

的手段[18,19]，其過濾效率高達(dá) 95%以上[20-22]。國際上對 DPF 的研究始于 20 世紀(jì) 70，法國雪鐵龍公司自二十一世紀(jì)初開始量產(chǎn)裝有 DPF 柴油轎車以來，大量的汽車制商采用 DPF[23]。DPF 必須滿足捕集功能、過濾性能和后期維護(hù)等方面的使用要求，濾效率、壓差損失、耐高溫、抗灰分腐蝕、清灰里程等[24,25]。對 DPF 而言有五個重要求，分別是良好的過濾效率、低壓降、良好的再生能力、壽命長及成本低。因為 D期處于高的排氣溫度和腐蝕性尾氣中，其材料要求耐熱沖擊和抗灰分腐蝕。理論上導(dǎo)熱系數(shù)和低膨脹系數(shù)的材料最適合 DPF 的應(yīng)用，，高導(dǎo)熱系數(shù)使 DPF 內(nèi)部溫度均布，而低膨脹系數(shù)則有利于減少溫度變化時產(chǎn)生的熱應(yīng)力，從而避免內(nèi)部開裂[26]。入口過濾體積有利于延長 DPF 的清灰里程。DPF 按照氣流流動方向分為穿流式、式、不規(guī)則流向式等，亦可按照化學(xué)反應(yīng)分為催化式或非催化式。目前，國外生產(chǎn)主要有美國康寧公司、美國天納克公司和日本 NGK 公司等，國內(nèi)廠商則有平原機和威孚力達(dá)催化凈化器有限責(zé)任公司等。圖 1-3 為壁流式陶瓷顆粒捕集器及陶瓷體圖[27]。
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U464.172

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本文編號：2685445