發(fā)布時間：2021-08-13 10:55

　　機動車帶來的環(huán)境問題和能源危機問題近年來一直是全世界關注的一個熱點問題。目前顆粒物捕集技術被認為是降低機動車顆粒物排放的一項可靠的技術,而生物柴油作為一種代用燃料不但可以緩解能源的問題,還可以增強發(fā)動機性能,減少污染物排放。本文采用仿真的方式,以GT-SUITE和AVL FIRE軟件為平臺,建立了CCRT系統(tǒng)的仿真模型,探討了影響DOC和CDPF性能的主要因素,以及CCRT系統(tǒng)在摻混生物柴油發(fā)動機上的使用情況和運用效果。本文首先根據(jù)實物建立了CCRT系統(tǒng)的模型,并根據(jù)臺架實驗的參數(shù)對模型進行了校準,使模型符合實際。DOC的仿真研究表明DOC前段的混合段擴張角過大,DOC前端速度、壓力、溫度分布不均勻;采用變徑式的DOC前端混合段可以有效改善流場分布不均勻的現(xiàn)象;DOC載體長度的增加使DOC的壓降上升,同時造成DOC的污染物轉化效率下降;隨排氣溫度的上升,DOC的CO和HC轉化效率先升高再保持恒定,而NO轉換效率先升高后降低;排氣中氧氣濃度的增加使DOC的NO、HC及CO的轉化效率上升,氧化反應的起燃溫度降低。CDPF的仿真研究表明,隨溫度的升高,CDPF再生反應逐漸增強,與顆粒物的捕集... 

【文章來源】：上海交通大學上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：86 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

中國機動車保有量變化趨勢圖[1]

上海交通大學碩士學位論文-4-氮(NO)氧化為二氧化氮(NO2)，使得進入DPF的NO2濃度上升。利用NO2的強氧化性，使DPF捕集到的顆粒物在低至275℃左右的排氣溫度下持續(xù)氧化。這意味著，在柴油機正常工況下的排氣溫度變化范圍內(nèi)，連續(xù)再生系統(tǒng)可以實現(xiàn)邊過濾邊再生。這個系統(tǒng)最初由于需要燃料中的硫低于50ppm，因此發(fā)展受到限制。然而隨著EPA在2006年對燃料含硫量的做出更嚴格的要求，連續(xù)再生技術再次受到廣泛的關注。催化劑涂層再生技術是指在載體壁面涂覆催化劑，將普通的DPF改造為催化顆粒物捕集器（CatalyzedDieselParticulateFilter,CDPF）。CDPF可以將顆粒物氧化反應產(chǎn)物NO轉化為反應物NO2，擴散回到入口通道，再次參與再生，持續(xù)氧化顆粒物，提高被動再生效率。圖1-2連續(xù)再生捕集系統(tǒng)[16]Fig.1-2ContinuouslyRegeneratingTrap催化型連續(xù)再生技術，英文全稱為CatalyzedContinuouslyRegeneratingTrap，簡稱CCRT，其結合了連續(xù)再生技術和催化劑涂層再生技術兩者的優(yōu)勢特點。催化連續(xù)再生捕集器主要由兩部分組成，即上游的DOC，和下游的CDPF。上游的DOC主要作用是將排氣中的NO轉化為NO2；而在下游的CDPF中NO2氧化顆粒物，同時CDPF的涂層也會將部分的NO轉化為NO2，使得DPF再生時對NOX/PM比例要求大大降低，能適用于低NOX排放的發(fā)動機。催化連續(xù)再生技術相較與其他再生方式有著諸多方面的優(yōu)勢，如排氣背壓低，能源的消耗小，最高溫度低、載體材料可靠性好以及使用壽命長等。即使應用于主動再生系統(tǒng)中，催化連續(xù)再生技術的應用仍可以降低PM在過濾體中的碳積載量，減少主動再生的工作頻率。因此，催化型連續(xù)再生技術具有一定的工程應用價值，是未來機外凈化技術發(fā)展的一個重要方向，有著巨大的發(fā)展前景。

上海交通大學碩士學位論文-13-集階段。新過濾體相對干凈，幾乎沒有顆粒物存在于壁面內(nèi)，過濾主要為深床過濾，捕集主要發(fā)生在壁面內(nèi)。深床過濾一般發(fā)生在壁面的平均孔直徑大于顆粒物直徑時，因此顆粒物在流經(jīng)壁面的過程中被捕集。顆粒物餅層過濾一般發(fā)生在當餅層的平均孔直徑小于顆粒物平均直徑時，因此顆粒物不能通過餅層的中的通道，被捕集篩選下來，形成新的捕集層。顆粒物餅層形成后，顆粒物餅層過濾成為主要過濾方式。因為顆粒物餅層沉積的平均孔徑約為0.1um，餅層的過濾效率一般高于深床的過濾效率[45]。圖2-1為顆粒物過濾的原理圖。布朗擴散和直接攔截是顆粒物過濾的兩種主要方式[46]。布朗擴散顆粒物在流體中并不遵循流線運動，而是遵循隨機的布朗運動，因此小顆粒在低流速捕集過程中，布朗擴散占據(jù)主導作用。直接攔截發(fā)生在流線距離捕集體的距離小于顆粒物直徑時。其余的機理，如重力沉降，慣性沉降和熱遷徙等，對于小于1μm的粒徑的顆粒物，捕集過濾作用并不明顯[47]。a）布朗擴散b）直接攔截圖2-1顆粒物過濾的原理圖[46]Fig.2-1Schematicdiagramofparticlefiltration2.2.2顆粒物再生機理顆粒物被氧氣氧化的真實的反應包含很多復雜的中間產(chǎn)物和中間過程，但其主要總包反應可以表示為：+1→+(1)（2-3）此處fCO為CO選擇系數(shù)，是一個與溫度相關的系數(shù)。此反應對反應溫度的要求較高，一般要求排氣溫度高于550℃，而一般發(fā)動機的運行工況很難達到如此高的排氣溫度。Cooper等人最早[16]在研究中報道了NO2氧化排氣中的顆粒物現(xiàn)象。顆粒物-NO2的起燃溫度約為200℃，低于O2的起燃溫度[20]。為了使得顆粒物NO2氧化反應速率高到可以氧化一定數(shù)量的顆粒物，需要排氣中的NO2濃度較高。一般的技術手段是前置一個

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
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[2]轎車柴油機微粒捕集器工作過程數(shù)值模擬及再生控制策略研究[D]. 張輝.吉林大學 2011

碩士論文
[1]某款自主品牌乘用車排放控制策略的研究[D]. 李寧琳.華南理工大學 2017
[2]柴油機催化型微粒捕集器加載及再生性能研究[D]. 熊毅.廣西大學 2016
[3]壁流式微粒捕集器連續(xù)再生特性研究[D]. 劉恒語.湖南大學 2012
[4]柴油車道路工況下動態(tài)排放及捕集器連續(xù)再生特性的模擬研究[D]. 陳曉明.北京交通大學 2008
[5]柴油機微粒過濾器連續(xù)再生的試驗研究[D]. 蘇慶運.大連理工大學 2001



本文編號：3340297