柴油車顆粒捕集器的理論分析與試驗(yàn)研究.pdf

1、柴油車與汽油車相比，具有功率大、低排放、動(dòng)力性能好、可靠性高、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，因此從節(jié)約能源、降低燃料成本角度來(lái)講，柴油車的推廣使用具有重要意義。但柴油車有害顆粒物的排放卻是汽油車的30～70倍，這種顆粒物嚴(yán)重地污染環(huán)境并危害人類健康，因此其凈化技術(shù)一直是人們研究的熱點(diǎn)。顆粒捕集器(Diesel ParticulateFilter，DPF)是控制柴油車微粒排放最有效的后處理凈化裝置，隨著我國(guó)排放法規(guī)的日益苛刻，后處理裝置的排放限值越來(lái)

2、越低，這就要求后處理技術(shù)的檢測(cè)方法不斷地進(jìn)行改進(jìn)和完善。因此深入開(kāi)展柴油車DPF的研究是十分必要的。
　　本文主要采用理論分析、數(shù)值計(jì)算、試驗(yàn)研究相結(jié)合的方法對(duì)DPF的性能指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)研究。通過(guò)基于填充床捕集理論建立了微粒捕集過(guò)程的數(shù)學(xué)模型，并利用Matlab模擬計(jì)算分析了過(guò)濾體的微孔孔徑、捕集微粒粒徑、柴油車的排氣流量和排氣溫度對(duì)顆粒捕集器三種捕集機(jī)理的影響。分析了壁流式顆粒捕集器的捕集過(guò)程，建立了空載和負(fù)載時(shí)DPF壓降的數(shù)學(xué)模

3、型，得出了排氣流量隨壓降變化的曲線關(guān)系。同時(shí)運(yùn)用計(jì)算流體力學(xué)的FLUENT軟件對(duì)顆粒捕集器三維模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分和邊界條件的設(shè)定，從理論上進(jìn)一步分析了DPF捕集顆粒物時(shí)內(nèi)部流速、壓力和溫度的分布情況，以及內(nèi)部氣流的運(yùn)動(dòng)情況。
　　根據(jù)試驗(yàn)室現(xiàn)有的儀器設(shè)備，并結(jié)合現(xiàn)階段我國(guó)柴油車排放控制技術(shù)的特點(diǎn)和要求，以及國(guó)家在用標(biāo)準(zhǔn)GB17691-2005《車用壓燃式、氣體燃料點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)與汽車排氣污染物排放限值及測(cè)量方法》和HJ451-2008

4、《環(huán)境保護(hù)產(chǎn)品技術(shù)要求柴油車排氣后處理裝置》等相關(guān)內(nèi)容，完成了柴油車可拆卸式DPF性能檢測(cè)試驗(yàn)臺(tái)架的搭建。
　　通過(guò)顆粒捕集器的性能檢測(cè)試驗(yàn)，驗(yàn)證了DPF捕集過(guò)程、空載、負(fù)載時(shí)壓降數(shù)學(xué)模型以及理論分析的正確性。結(jié)果表明在整個(gè)微粒捕集過(guò)程中，布朗擴(kuò)散起主導(dǎo)作用，減小排氣流量和提高排氣溫度均能提高布朗擴(kuò)散捕集系數(shù)和綜合捕集系數(shù)，而排氣流量和排氣溫度對(duì)直接攔截捕集機(jī)理的影響不大;隨著柴油機(jī)排氣流量的增加，空載和負(fù)載DPF的壓降都近似呈線