缸内直喷汽油机微粒捕集器捕集特性研究

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1、—————————————————————缸内直喷汽油机微粒捕集器捕集特性研究—————————————————————ResearchontheTrapCharacteristicsofGasolineParticulateFilters作者姓名：尹乾熙领域（方向）：动力工程指导教师：孙巍副教授类别：工程硕士答辩日期：2015年6月4日2摘要缸内直喷汽油机微粒捕集器捕集特性研究缸内直喷汽油机的混合气形成方式与柴油机类似，均在燃烧室内喷入燃油形成混合气。该特点决定了其尾气中存在相对较大量的微粒。作为处理发动机尾气中

2、微粒的一种有效方式，加装微粒捕集器能够有效控制整车微粒排放。本文主要研究了汽油机微粒捕集器及三效催化器对发动机尾气中微粒的捕集特性，并分析影响捕集效率的因素。同时结合试验结果针对性地运用GT-POWER仿真软件对载体参数进行优化，同时仿真分析载体参数及入口条件对微粒捕集过程的影响。在微粒捕集器的压降特性试验中发现：微粒捕集器在加载微粒前后，其两端压降随排气流量均呈现线型增长趋势；在排气流量在小于60g/s时，加载前后GPF两端压降相差不大；随着排气流量增大，加载后的GPF排气背压增加幅度明显大于未加载时GPF的排气

3、背压。在微粒排放特性试验中得出了各工况的微粒粒径分布情况。试验结果表明在低转速小负荷工况时，微粒数量浓度较大，其中核模态微粒占绝大部分，但是其质量浓度相对较小。随着转速及负荷增大，微粒质量浓度有上升的趋势。同时发现微粒中核模态微粒数量浓度与HC排放存在较强的相关性。此外全负荷时微粒浓度有所升高。通过微粒捕集效率试验得到了怠速工况、标定扭矩工况及常用工况点下微粒捕集器及三效催化器对尾气中微粒数量浓度及质量浓度的处理效率。试验结果表明，在怠速工况等低转速小负荷工况，三效催化器对微粒数量浓度（尤其是核模态微粒）具有较高的

4、处理效率。而随着转速及负荷的增大，其处理效率降低非常明显。整体来说微粒捕集器对尾气中的微粒具有较高的处理效率，但其同样存在随转速及负荷的增大而捕集效率降低的问题。主要原因是空速增大导致微粒流动惯性增大，布朗扩散捕集作用减弱，使得微粒捕集效率降低。对比发现，微粒捕集器对核模态微粒及积聚态微粒的捕集效率较为稳定，而三效催化器通常对积聚态微粒捕集效率较低。试验表明，微粒捕集器的捕集效率仍有提升空间且排气背压在大负荷时较大。故本文还运用了GT-POWER对微粒捕集器进行仿真建模，并利用正交分析法对载体参数进行仿真优化。优化

5、后的载体具有较高的微粒捕集效率，并且具有较低的I排气背压。同时还研究了孔隙率、壁厚、微孔平均直径等载体参数、排气温度及流量对微粒捕集过程的影响。其有助于深入了解微粒捕集器的微粒捕集过程。关键字：缸内直喷汽油机，GPF，微粒排放特性，捕集特性，仿真研究IIAbstractResearchontheTrapCharacteristicsofGasolineParticulateFiltersThemixturegasofgasolinedirectinjectionenginesisformedinasimilarwa

6、yasdieselengines,theyarebothinjectfuelintothecombustionchamberstoformthemixturegas.ThisfeaturedeterminesthepresenceofarelativelylargenumberofparticlesintheGDIengines’exhaust.Asaneffectivewaytodealwithengines’exhaustparticulates,particulatefilterscaneffectively

7、controlthevehicles’particulateemission.Thispapermainlystudiedthetrapcharacteristicsofgasolineengineparticulatefiltersandthree-waycatalysts,andanalyzedfactorsthatinfluencethecaptureefficiencyofparticles.Accordingtoexperimentresults,optimizationoftheGPFparameter

8、swasdonebyusingGT-POWER.Meanwhilethesimulationstudyofhowthecarrierparametersandentryconditionsvehicleinfecttheparticles’trapprocess.Theregottheconclusionduringthepressuredropcharac