DOC+DPF系统对柴油机污染物排放特性的影响

对装有氧化催化器(diesel oxidation catalyst, DOC)和颗粒捕集器(diesel particulate filter, DPF)后处理系统的柴油机进行台架试验,利用烟气分析仪(Testo 350XL)和发动机废气排放颗粒物粒径谱仪(TSI EEPS 3090)研究不同负荷下柴油机原机、DOC后和DPF后排气中氮氧化物(NO_x)和颗粒物(particulate matter, PM)的变化规律.结果表明：负荷大于50.0%时,DOC后的NO₂体积分数φ(NO₂)显著增加,柴油机原机氮氧化物中NO₂体积分数φ(NO₂/NO_x)随负荷增加而减小,DOC后和DPF后的φ(NO₂)、φ(NO₂/NO_x)随负荷增加先减小、后增大;柴油机原机PM排放取决于柴油机的运行工况,不同负荷下DOC的PM去除率为15%～30%,50.0%负荷下DOC的PM去除率最高,为26%;DPF的P...     

DPF再生温度控制策略研究

排气温度对柴油机颗粒捕集器(diesel particulate filter,DPF)的再生具有重要影响。文章提出了一种DPF的再生温度控制策略,将柴油机氧化催化器(diesel oxidation catalyst,DOC)分割成6块区域,在原有2个PT200温度传感器的基础上,等间距增加7个热电偶实时测量DOC内部各区域温度,检查DOC温升和DPF温降;采用AVL Fire仿真软件对DOC的内部温度场进行了数值仿真,利用DOC内部模型温度闭环控制实测温度,再通过DPF入口设定温度进行温度修正。结果表明:标定每块区域模型温度和实测温度上升、下降的斜率相等以及标定好6块区域效率、温升和温降趋势可以合理地控制再生温度场,从而精确控制进入DPF的温度;在满足DPF入口温度到达(620±20)℃的条件下,使DOC内部模型温度、热电偶实测温度、 DPF入口设定温度三者接近(差值不能超过15℃),由万有特性试验得出除一些低速小负荷区域,基本DPF入口温度都能满足再生温度要求。     

微粒捕集器连续再生速率与压降特性研究

建立了连续再生模型,并通过台架实验进行了验证,用数值模拟的方法对柴油机不同工况下的连续再生速率和压降特性进行了数值研究.研究结果表明:当排气流量增大时,连续再生速率降低,压降迅速增大;当排气温度升高时,连续再生速率迅速升高,压降略有增大,但随着再生时间的增加,压降下降明显;随着排气气流中m(NO2)/m(soot)比率的下降,再生速率迅速降低,当超过临界比率时,会由微粒净消耗状态转变为净增加状态,m(NO2)/m(soot)比率对于压降影响很小.研究结果对于优化连续再生微粒捕集器的再生条件提供了理论依据.     

扰变工况下不同表面结构机械密封瞬态特性分析

针对快变升速、密封腔压力波动、轴系扰动等扰变工况导致的非接触式机械密封动环与静环碰摩、泄漏加剧及动力失稳等问题,提出了一种内径螺旋槽、外径波锥槽和中间坝区组合的新型表面结构,并将其与螺旋槽、波锥坝槽的降漏减振功效进行了比较。首先,建立了扰变工况下摩擦学与动力学耦合的数学模型;然后,基于给定扰动工况的表征函数,全时间域联立求解含流量因子、接触因子、挤压项与考虑质量守恒空化边界的润滑方程、Jackson-Green接触方程及补偿环轴向动力学方程;最后,以承载力、泄漏量、膜厚为主要指标,对3种表面结构的瞬态响应进行了对比分析。结果表明:新型组合槽在多类扰变工况下具有出色的密封性能与稳定性,启动阶段泄漏量始终保持在最低水平,与波锥槽脱开转速相差500 r/min,压力波动工况下组合槽膜厚振动最大幅值仅为3μm,与螺旋槽相比,轴系扰动工况下其接触冲击载荷减小12 kN,瞬时泄漏量减少400 L/h。研究结果可为扰变工况下表面结构优化设计与稳定性提升提供参考。     

柴油机颗粒捕集器中流场的三维数值研究

柴油机颗粒捕集器是能够有效减少颗粒物排放的装置,而颗粒捕集效率很大程度取决于其内部的气流分布.基于体积平均法建立了捕集器内的三维流体模型,并对流场分布进行分析.在六种入口轴向速度下,研究了进排气通道的平均轴向速度以及多孔壁面的平均渗流速度特点.结果表明:进气通道的平均速度非线性减小,排气通道平均速度非线性增大,交叉点之...     

不同气氛下柴油机排气微粒的燃烧特性实验研究

柴油机排气微粒捕集器的关键技术之一就是捕集器的再生.应用热重/差热同步分析仪,在空气、氧气两种气氛下对柴油机排气微粒进行燃烧特性实验,并就微粒的失重曲线和燃烧特性曲线、燃烧特征参数以及燃烧反应动力学等方面进行了分析.结果可以为柴油机排气微粒捕集器再生技术的实施提供指导和依据.     

超声引线键合过程的瞬态温度特性

介绍了一种电子封装超声引线键合过程实时测量瞬态温度特性的实验方法,并通过实验研究了超声引线键合过程在分辨率为1ms、分析范围为40ms内的瞬态温度分布,给出了静压力和超声振幅对超声键合过程瞬态温度特性的影响,为引线键合过程的瞬态摩擦学特征估计、工艺参数优化和引线键合过程的在线质量检测提供了技术依据。     

基于碳氢喷射系统工况的DPF再生实验研究

通过发动机台架实验,在设定氧化催化器（Diesel Oxidation Catalyst,DOC）和颗粒捕集器（Diesel Particulate Filter,DPF）入口温度的条件下,研究了排气尾管燃油喷射频率和碳氢混合器对DOC的碳氢化合物的转化性能,得出了DOC性能的变化规律,并通过了整车验证。实验结果表明：DPF入口温度和碳氢喷射量得到了较好控制,驻车再生效率达94%,行车再生效率达90%,整车油耗改善了3.3%。     

喷水降低柴油机排气温度的试验研究

在发动机后处理过程中,为了防止柴油机颗粒捕集器再生后的高温排气损坏选择性催化还原载体的活性,需对再生后的高温排气进行降温处理。本文利用水的蒸发吸热能力,在一台满足国Ⅳ排放标准的云内柴油机上进行高温排气喷水降温试验,研究了排气流量及喷射策略对降温效果的影响。试验结果表明:排气流量为250 kg/h下的降温幅度与降温速率均较大,因而可选用在大排气流量时进行再生,通过喷水降低再生后的排气温度。喷射时间间隔为100 ms与200 ms下的温度变化规律基本一样,但近管道壁面位置处冷却水雾化较差。可采用在喷嘴下游安装混合器的方法,改善冷却水的雾化状态,达到较好的降温效果。     

模糊控制调制柴油/甲醇发动机瞬态工况的甲醇喷射量

针对车用发动机瞬态工况多的特点,应用模糊控制策略,对采用柴油/甲醇组合燃烧发动机在瞬态工况下的甲醇控制量实施控制.依据此控制策略,开发了一套柴油/甲醇电控系统.该系统的甲醇喷射量由台架试验标定得到控制脉谱数据,将其应用于一台只达到国Ⅱ排放标准的增压中冷发动机上进行国Ⅲ标准的ELR试验,能使柴油/甲醇发动机满足国Ⅲ标准的ELR试验烟度要求.在一辆装配了柴油/甲醇组合燃烧发动机的城市中巴车上进行了道路试验,结果表明,模糊控制策略能有效增大甲醇替代柴油比例,显著改善组合燃烧发动机在瞬态工况烟度排放,而且能提高燃料的经济性和加速响应.     

柴油机微粒过滤体内部温度梯度的数值模拟

基于一维非稳态模型,在最优的流量条件下,研究了在无颗粒层时,过滤体参数(孔目数(CPSI)、壁面厚度δw、过滤体长度L、导热系数λ)和再生条件(再生持续期td、最高再生温度Tmax)对过滤体再生时壁面温度梯度(dT/dx)的影响.研究结果表明:随着CPSI的增加,壁面温度梯度极值((d T/dx)max)逐渐增加;壁面厚度δw对温度梯度有显著影响,当δw＜0.3 mm时,(dT/dx)max随δw的增大而减小,且变化显著,而当δw≥0.3 mm时,(dT/dx)max随δw的变化趋于平坦;随过滤体长度L的增加,(dT/dx)max显著下降;当λ＜1.0 W·(m·K)-1时,(dT/dx)max随λ的增大而减小且变化显著,而当λ≥1.0W· (m· K)-1时,随λ的增大(dT/dx)max接近于线性减小;随再生持续期td和最高再生温度Tmax的增大,(dT/dx)max逐渐增大.     

过滤体结构对柴油机微粒捕集器加热再生过程影响的数值研究

针对车用柴油机微粒捕集器过滤体孔道内的加热再生模型,采用数值模拟方法,对加热再生过程中过滤体孔道内微粒燃烧与壁面温度沿轴向分布以及过滤体结构参数对再生过程的影响规律进行数值研究。结果表明:过滤体的壁面温度从过滤体前端向后端依次升高,且整个过滤体的峰值温度出现在过滤体后端;较小的过滤体壁面厚度会增加过滤体前端的再生时间,缩短后端的再生时间;较小的过滤体长度及较大的过滤体孔道宽度都可使整个过滤体的再生时间缩短。研究结果可为微粒捕集器再生过程的优化提供重要的理论指导。     

喷油助燃式微粒捕集器在公交车上的应用

柴油机具有高燃烧效率,但颗粒排放物却比汽油机高几十倍。目前控制柴油机颗粒排放最有效的方法是加装微粒捕集器(diesel particulate filter,DPF)装置,然而其再生一直是一项尚未完全解决的难题。文章设计了一套旁通助燃式微粒捕集器装置,介绍了其结构和工作原理,进行了性能检测和实际公交车运行,给出了验证分析结果,证实该套装置实际应用的可靠性。研究结果具有一定的实用价值。     

微粒捕集器喷油再生过程柴油消耗量最优控制

基于喷油助燃过程的热工机理,建立柴油消耗量真实目标泛函,并采用泛函分析与自适应变尺度混沌免疫算法相结合的方法对其进行融合处理,得出能计算喷油助燃过程中燃烧器内的烟气最优升温速度曲线和柴油消耗量最优控制的目标函数.研究结果表明:随喷油助燃再生时间不同,柴油消耗量最优值呈先减小后增加的趋势,当再生时间由8.0 min减小为5.0 min时,对应的柴油消耗量增加0.29倍;对喷油助燃再生柴油消耗量实现最优控制后,喷油助燃再生过程柴油消耗量降低25％～35％.     

超高温阀阀座非稳态温度特性分析

对超高温阀座物理模型进行合理简化,建立非齐次非稳态数学模型,推导出阀座温度随空间及时间的变化关系,采用理论计算和数值模拟进行实例分析对比,验证推导结果的合理性及正确性,为工程设计提供理论参考.     

陶瓷过滤器脉冲喷吹清灰系统动态模型

针对在使用刚性陶瓷过滤器时难以解决其脉冲喷吹清灰的问题，利用气体动力学和流体瞬变理论建立了脉冲喷吹系统内气体流动的动态仿真模型，从而解决了由于实际管路内气体为非稳态流动而按稳态方法分析其流场会产生较大误差的问题。将由模型计算出的喷吹气体质量流量与热线风速仪的测定结果进行了对比，确定出脉冲阀的时间特性参数。利用该模型分析了储气罐容积、管线长度、喷嘴直径等参数对喷吹气体流动特性的影响。结果表明，该模型可用于分析脉冲喷吹系统的结构参数和流动参数对喷吹清灰性能的影响，且此模型的建立对气体过滤器脉冲喷吹系统的优化设计具有参考价值。     

陶瓷过滤器脉冲喷吹清灰系统动态模型

针对在使用刚性陶瓷过滤器时难以解决其脉冲喷吹清灰的问题 ,利用气体动力学和流体瞬变理论建立了脉冲喷吹系统内气体流动的动态仿真模型 ,从而解决了由于实际管路内气体为非稳态流动而按稳态方法分析其流场会产生较大误差的问题。将由模型计算出的喷吹气体质量流量与热线风速仪的测定结果进行了对比 ,确定出脉冲阀的时间特性参数。利用该模型分析了储气罐容积、管线长度、喷嘴直径等参数对喷吹气体流动特性的影响。结果表明 ,该模型可用于分析脉冲喷吹系统的结构参数和流动参数对喷吹清灰性能的影响 ,且此模型的建立对气体过滤器脉冲喷吹系统的优化设计具有参考价值。     

给水管网非恒定流动数值计算方法

为计算给水管网中非恒定流动运行工况,使系统可以快速平稳地完成工况转换,以非恒定流动理论为基础,分别利用重分阻尼系数法划分时间步长的特征线法和引入摩阻附加项的玻尔兹曼网格法计算给水管网非恒定流动的数学模型,并应用于某小区给水管网的非恒定流动工况分析中.结果表明,在管网非恒定流工况下,当Re≤7 000时利用玻尔兹曼网格法计算,否则利用特征线法计算将提高计算的准确性和计算效率.     

火灾条件下混凝土柱温度场的数值模拟分析

采用非线性有限元方法对火灾时混凝土构件的温度场进行了仿真计算,计算结果与试验数据吻合较好,在此基础上计算了多种火灾情况下混凝土受压柱的温度分布情况,为灾后建筑物的检测评定与加固设计提供了一定的依据。     

不同工况下各种材质高炉冷却壁温度场数值模拟

建立高炉冷却壁稳态传热模型,模拟球墨铸铁、铸钢和铜3种材质的冷却壁在热面镶砖、裸露和挂渣等工况下的温度场分布。结果表明,相同工况条件下,铜冷却壁导热性能优于铸钢冷却壁导热性能,铸钢冷却壁导热性能优于球墨铸铁冷却壁导热性能;铸钢冷却壁热面温度远低于球墨铸铁冷却壁热面温度;渣皮的存在,对冷却壁体起温度降低和保护作用,从而延长冷却器及高炉寿命。