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1、柴油车DPF再生时排气特性研究王继佳陈桥摘要：柴油机颗粒过滤器(DPF,DieselparticulateF订ter)被公认为处理柴油机颗粒物排放的最有效措施，但是DPF再生技术有待进一步研究解决。本文对基于乙醇氧化的DOC辅助DPF再生技术的排气条件特性进行了研究，能更好寻找乙醇喷射时间点和规律，减少再生时产生的有毒气体。关键词：DPF;乙醇喷射;排气特性;0引言DPF工作一段时间后PM堆积粘附在过滤壁上，气体通过性显著下降，产生较大空气阻力，反作用于发动机皿。此时，必须及时除去颗粒物捕集器积存的颗粒,才
2、能使发动机和颗粒物捕集器正常工作，这个过程称为再牛。目前，热再生技术主要包括:燃烧器再生、电加热再生、微波加热再生和喷乙醇助燃再生。基于乙醇氧化的DOC辅助DPF再生技术是军事交通学院唐粤清、张卫锋等人设计的再生方法，利用乙醇燃点低等特性，采用向过滤体内部喷射乙醇的方式点燃PM实现再生，如图1所示宜。该方法成本较低，但乙醇在高温时发生复杂的化学反应，易牛成有毒物质。所以需要对DPF再生时的排气条件进行研究，寻找适宜的乙醇喷射时间点，防止有毒物质的生成。图1乙醇再生原理图下载原图1再生技术介绍乙醇的碳链相比柴
3、油较短，且常温常压下乙醇的沸点为78.5°C,而柴油的沸点大于180°C,乙醇在排气温度下更易挥发成乙醇蒸汽，因此乙醇的喷射压力比柴油的喷射压力小。DPF再生系统通过对柴油机运行工况以及排气条件进行监控，当判断柴油机排气条件符合系统再生条件时，在排气管道内喷射适量的乙醇，乙醇在气流和排气温度的作用下雾化，利用DOC将乙醇蒸汽氧化，使DPF入口温度达到颗粒物氧化所需的温度，从而实现DPF再牛。根据再生系统的原理和功能需求，由于乙醇沸点低，直接用喷嘴在排气管道中喷射乙醇可能出现气阻，因此确定乙醇供给模块采用气助
4、式喷射方式。再生示意图如图2所示。2台架搭建柴油机台架可以模拟车辆在基于乙醇氧化的DOC辅助DPF再生时的排气工况，是研究TCD在DPF再生时降温效率特性的必要试验系统。根据降温效率测试试验需要，确定柴油机台架组成，主要包括测功机、柴油机、TCD、数据采集系统、台架控制柜、温度传感器、压力传感器以及其它传感设备。本试验系统配备康明斯6BT5.9型号柴油机，康明斯6BT5.9柴油机是直列、水冷、六缸、直喷式高强化柴油发动机。其具体参数如表1所示。乙醇供给愼块b1力计童阀组件Lx卒丘机后处理装置援气运排气管遷/
5、IIII氢化呈催化转化罢DOC)氢化呈催化转化罢DOC)图2再生系统结构框图下载原图型号型式气缸数及排列排量压缩比气缸直径活塞行程额定功率最大转矩最低燃油消耗率柴油机台架和基于乙醇氧化的DOC辅助DPF再生时的后处理装置布置图和实物图如图3、4所示。3试验结果分析对TCD进行设计和仿真计算均需要设置温度和质量流量，因此需要实际测出康明斯6BT5.9发动机不同转速下转矩、质量流量、排气温度的关系。分别取发动机转速为850r/min>1000r/min>1400r/min>1800r/min>2200r/min
6、>2600r/min,测得不同转矩时质量流量和排气温度的关系如图5所示。图5分别显示了DPF再生时柴油机转速分别为850r/min.1000r/min.1400r/min.1800r/min>2200r/min>2600r/min时转矩、质量流量和排气温度之间的关系。转速为850r/min时，转矩范围40.4~396.3N•m,质量流量范围155.356^174.047kg/h,排气温度范围112.0广473.23°C;转速为1400r/min时,转矩范围39.7^352.9N-m,质量流量范围247.94
7、7〜283.585kg/h,排气温度范围165.15~522・96°C;转速为2600r/min时，转矩范围40•厂361.9N•m,质量流量范围479.9~651.18kg/h,排气温度范围196.05~588.1°C。由图可知,排气质量流量和温度随着转矩的增大而增大，转速增大时，质量流量和温度随之增大。燃油阿功机AMAi60排气分析仪图3DPF再生布置示意图下载原图图4发动机台架及DPF实物图下载原图(a)850r/min图5不同转速时转矩、质量流量和温度关系下载原图(d)1800r/min图5不同转速
8、时转矩、质量流量和温度关系下载原图各转速工况下，温度超过350°C时再逐渐增加乙醇喷射量能更好减少有毒气体。参考文献[1]PalmaV,CiambclliP,McloniE,etal.StudyofthecatalystloadforamicrowavessusceptiblecatalyticDPF[J]・CatalysisToday,2013,216(6):185-193.[2]唐粤清•基于乙醇氧化的DOC辅
