柴油車顆粒捕集器的理論分析與試驗研究.pdf

1、柴油車與汽油車相比，具有功率大、低排放、動力性能好、可靠性高、使用壽命長等優(yōu)點，因此從節(jié)約能源、降低燃料成本角度來講，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。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，隨著我國排放法規(guī)的日益苛刻，后處理裝置的排放限值越來

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

3、型，得出了排氣流量隨壓降變化的曲線關(guān)系。同時運用計算流體力學的FLUENT軟件對顆粒捕集器三維模型進行網(wǎng)格劃分和邊界條件的設(shè)定，從理論上進一步分析了DPF捕集顆粒物時內(nèi)部流速、壓力和溫度的分布情況，以及內(nèi)部氣流的運動情況。
　　根據(jù)試驗室現(xiàn)有的儀器設(shè)備，并結(jié)合現(xiàn)階段我國柴油車排放控制技術(shù)的特點和要求，以及國家在用標準GB17691-2005《車用壓燃式、氣體燃料點燃式發(fā)動機與汽車排氣污染物排放限值及測量方法》和HJ451-2008

4、《環(huán)境保護產(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性能檢測試驗臺架的搭建。
　　通過顆粒捕集器的性能檢測試驗，驗證了DPF捕集過程、空載、負載時壓降數(shù)學模型以及理論分析的正確性。結(jié)果表明在整個微粒捕集過程中，布朗擴散起主導(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直接攔截捕集機理的影響不大;隨著柴油機排氣流量的增加，空載和負載DPF的壓降都近似呈線