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1、性能与净化柴油机微粒捕集器再生技术的分析和研究李忠华,杜传进(武汉理工大学汽车工程学院,湖北武汉430070)摘要:柴油机微粒捕集器技术是柴油机微粒排放控制的有效手段,其关键技术是过滤材料和再生方法。详细介绍了几种过滤材料和不同的再生技术,指出了各种技术的特点和主要问题。关键词:柴油机;微粒捕集器;过滤材料;再生技术中图分类号:TK421+.5文献标识码:A文章编号:1001-4357(2006)06-0022-04TheAnalysisandStudyoftheRegenerationTechnologyforDieselParticulateFilterLIZhonghua,DUC
2、huanjin(SchoolofAutomotiveEngineering,WuhanUniversityofTechnology,HubeiWuhan430070)Abstract:Thetechnologyofdieselparticulatesfilter(DPF)isthemosteffectivetechnologytorealizedieselexhaustpartic-ulatesemissioncontrol.Thefiltermaterialandregenerationarethekeytechnologiesfordieselparticulatefilter.S
3、omefiltermaterialsandseveraldifferentkindsofregenerationtechnologyareintroduced.Theircharacteristicsandmainproblemsareanalyzedandstudiedcomparatively.Keywords:dieselengine;dieselparticulatefilter;filtermaterial;regenerationtechnology引言度等因素影响。随着工作时间的增长,过滤体内堆积的微粒增多,发动机的背压将上升,影响柴油机的正常工作,须用燃烧等方法将这些微
4、粒除去,即过滤体的再生。DPF的关键技术是过滤材料及其再生方法的选择。1柴油机由于有较高的压缩比、稀混合气燃烧以及无进气节流损失等因素,具有油耗低、功率高、排放低等特点,其燃油经济性明显好于汽油机,是今后车用发动机的一个主要发展方向。然2过滤材料过滤材料的结构与性能对整个微粒捕集系统而,柴油机的微粒(PM)排放量却是汽油机的几十倍甚至更多,给人类健康和环境带来巨大的危害,因此迫切需要控制柴油机的微粒排放[1]。柴油机微粒排放的控制分为机内控制和机外控制。机内控制主要采用以下一些措施来改善柴油在燃烧室内的燃烧状况,以达到控制微粒排放的目的。这些措施包括:提高柴油喷射压力、改善燃烧室的形状
5、使燃油能充分地混合、减少机油的用量、增大喷油提前角、增加点火延迟期内燃油的喷射量、采用含硫量少的燃料。机外控制一般指在柴油机排气管上安装微粒捕集器(DPF)和催化转化器来减少微粒的排放。的性能,如压力降、过滤效率、强度、传热和传质特性等有很大的影响。DPF对过滤材料的要求是:高的微粒过滤效率、低的排气阻力、高的机械强度和抗振动性能,并且还须具备抗高温氧化性的耐热冲击性与耐腐蚀性。其中高的过滤效率与低的排气阻力相互矛盾,选择材料时要综合考虑这两方面的性能。国外在过滤材料上的研究已经取得较大的突破,出现了一些商品化的产品。目前国内外研究和应用的过滤材料有陶瓷基、金属基和复合基三大类[2]。
6、微粒捕集器(DPF)过滤技术的机理主要有:2.1陶瓷基过滤材料目前研究和应用最多的是陶瓷基过滤材料,排气通过时微粒经过扩散、截流、惯性碰撞、重力沉降等原理被过滤体捕集。捕集效率主要受到微粒粒径、过滤体微孔孔径、排气流速、气流温它们通常由氧化物或碳化物组成,具有多孔结构,在700℃以上能保持热稳定,比表面积大于1m2/g,收修改稿日期:2006-04-30作者简介:李忠华(1982-),男,硕士,主要研究方向为发动机排放控制技术。·23·2006年11月李忠华等:柴油机微粒捕集器再生技术的分析和研究主要结构包括蜂窝陶瓷、泡沫陶瓷及陶瓷纤维毡。蜂窝陶瓷常用热膨胀系数低、造价低廉的堇青石制成
7、,这种材料开发最早,使用最广,有壁流式、泡沫式等多种结构。目前在DPF过滤体研究和使用较多的是壁流式蜂窝陶瓷。它具有多孔结构,相邻两个通道中,一个通道进口被堵住,而另一通道的出口被堵住,为保证其机械强度和耐热强度,孔道密度一般约为16孔/cm2,孔道截面约为2mm×2mm,壁厚约为0.4mm,这种结构迫使排气由入口敞开的通道进入,穿过多孔的陶瓷壁面进入相邻的出口敞开通道,而微粒就被过滤在通道壁面上,这种DPF对微粒的过滤效率可达90%以上,可溶
