基于荷電凝并裝置的柴油機試驗分析及耦合DPF的應用研究.pdf

1、柴油機微粒捕集器（DPF, Diesel Particulate Filter）是當前控制柴油機微粒排放效果最好的后處理技術之一，但是對于捕集微納米顆粒物還存在一定缺陷。以控制柴油機微納米顆粒物數(shù)量為目標的荷電凝并技術是一種促進顆粒物發(fā)生凝聚，并使顆粒物粒徑生長的一種手段，是國內(nèi)外氣溶膠領域的研究熱點，但在柴油機排氣顆粒物控制領域應用較少，因此開展荷電凝并技術的工作機理及性能研究有較高的理論意義和應用價值。
　　基于電暈放電基本理

2、論與荷電凝并機理，制作了一套線筒式荷電凝并裝置，搭建柴油機排氣顆粒物荷電凝并系統(tǒng)試驗臺，通過慣性沖擊式采樣器（MOUDI）對荷電凝并前后的柴油機顆粒進行采樣，分析顆粒物的荷電性能及凝并效果，并采用掃描電子顯微鏡（SEM）對荷電凝并前后的顆粒形貌進行觀察分析。在荷電直流電壓-15kV，排氣流量35L/min時，顆粒物具有明顯荷電效果。采用預荷電能有效地提高顆粒物的凝并效果，交流電壓強度6kV時凝并效果達到最佳。柴油機三種轉(zhuǎn)速下荷電凝并后的

3、顆粒物粒徑分布曲線明顯右移，質(zhì)量中位徑均由0.78μm升高至1.4μm，粗粒子態(tài)顆粒物質(zhì)量比率分別上升13.9％、15%和11.6%。SEM分析發(fā)現(xiàn)荷電凝并前后柴油機顆粒形貌存在明顯差異，原機工況下顆粒形貌呈大面積塊狀分布，粒子結(jié)合緊密；荷電后為鏈狀分支疏松結(jié)構，排列分散；凝并后的顆粒呈更為明顯的大型團簇狀分布，團聚體粒徑增大。
　　本文開展了荷電凝并裝置耦合DPF的應用研究，分析DPF加裝荷電凝并裝置對柴油機經(jīng)濟性和排放性能的影

4、響。通過透射電鏡（TEM）對荷電凝并裝置耦合DPF前后排氣中的顆粒進行表征獲取其微觀形貌特性。運用圖像處理方法，計算荷電凝并裝置耦合DPF前后顆粒物的分形維數(shù)。研究結(jié)果表明，DPF加裝荷電凝并裝置后，持續(xù)運行3000s時壓降下降0.3kPa，燃油消耗率降低約2%，高負荷時煙度下降明顯，過濾效率提高3.1%。TEM分析表明，荷電凝并后，凝聚粒子重疊和堆積現(xiàn)象明顯加重，結(jié)構更加緊密。再經(jīng)過 DPF后，顆粒呈小型團狀分布，輪廓更加明顯，石墨化