柴油機DPF內(nèi)碳煙加載與熱再生過程的數(shù)值模擬研究.pdf

1、柴油機的排氣顆粒物是引起霧霾天氣的主要成因之一，隨著我國對機動車排放污染物控制越來越嚴格，柴油機顆粒物捕集器(Diesel particulate filter,DPF)應(yīng)運而生。DPF是一種柴油機后處理裝置，能捕集排氣中的顆粒物，其研究難點是再生技術(shù)。
　　本文以碳化硅材料的壁流式蜂窩陶瓷過濾體的DPF為研究對象，運用FIRE軟件的后處理模塊建立了DPF碳煙捕集與熱再生的數(shù)值模型，并搭建試驗臺架，對比試驗結(jié)果與模擬結(jié)果，驗證DP

2、F數(shù)值模型的有效性。運用FIRE軟件模擬DPF的碳煙加載過程，研究碳煙加載過程中影響DPF壓降特性的因素，結(jié)果表明:在一定加載時間內(nèi)，CPSI（孔目數(shù)）越大，過濾體壁厚越薄，DPF壓力損失越小，DPF的壓降上升越平緩;而排氣流量越大，DPF的總壓降越大;排氣碳煙量越大，DPF壓降上升越快，當(dāng)壓降超過一定限值，需要盡快再生以降低發(fā)動機排氣背壓。
　　針對DPF的熱再生過程，不同時刻DPF模型的不同截面溫度場，發(fā)現(xiàn)后端溫度相對于前端溫

3、度升高，并且過濾體的最高溫度出現(xiàn)在過濾體中軸線上;DPF過濾體徑向中心部位的碳煙先發(fā)生氧化反應(yīng)，并且在DPF前端與最后端邊角區(qū)域最容易出現(xiàn)碳煙殘留;再生過程中的高溫區(qū)即是DPF最高溫度梯度出現(xiàn)的地方。運用FIRE軟件研究不同因素對DPF熱再生過程的影響，結(jié)果表明:排氣溫度在873K時比773K時再生時間縮短，但溫度超過973K則易使DPF發(fā)生熱損壞;再生過程中控制DPF入口氣體的氧含量在合適范圍很有必要，當(dāng)氧含量超過17％過濾體會因為溫