微粒捕集器灰烬沉积影响特性辨析及其性能优化研究

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1、学校代号10532学号B11020034分类号TK411.5密级公开博士学位论文微粒捕集器灰烬沉积影响特性辨析及其性能优化研究学位申请人姓名陈韬培养单位机械与运载工程学院导师姓名及职称龚金科教授学科专业车辆工程研究方向发动机污染控制论文提交日期2015年1月9日学校代号：10532学号：B11020034密级：公开湖南大学博士学位论文微粒捕集器灰烬沉积影响特性辨析及其性能优化研究学位申请人姓名：陈韬导师姓名及职称：龚金科教授/博导培养单位：机械与运载工程学院专业名称：车辆工程论文提交日期：2015年1月9日论文答辩日期：2015年3月28日答辩委

2、员会主席：曹立波教授/博导ResearchonCharacteristicsofDieselParticulateFilteranditsPerformanceOptimizationbasedonAshDepositionbyChenTaoB.E.(HubeiUniversityofAutomotiveTechnology)2009M.S.(HunanUniversity)2011AdissertationsubmittedinpartialsatisfactionoftherequirementsforthedegreeofDoctorofE

3、ngineeringinVehicleEngineeringintheGraduateSchoolofHunanUniversitySupervisorProfessorGongJinkeMarch,2015湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明；所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究巧取得的研究成果。除了文中特别加１＾标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中ｔｕ明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。＾■作者签名；

4、日期；月＇巧学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可Ｗ将本学位论文的全部，可Ｗ采用影印或部分内容编入有关数据库进行检索、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于１、保密□，在年解密后适用本授权书。２、不保密口。＂＂（请在Ｗ上相应方框内打Ｖ）作者签名：日期：年ｒ月日日期：年月日ｆ微粒捕集器灰烬沉积特性影响辨析及其性能优化研究摘要随着我国大范

5、围雾霾天气日益严重，柴油机微粒排放问题受到越来越广泛的关注。柴油机微粒捕集器作为公认的最为有效的控制柴油机微粒排放的后处理装置一直是研究的热点。近年来，随着微粒捕集器捕集和再生技术研究的逐渐成熟和完善，柴油机微粒捕集器开始在国内外的柴油轿车和商用车上得到广应用。车载微粒捕集器在使用过程中，由于柴油机排放微粒中存在少量的不可燃灰烬物质，其不能通过再生清除，在经过成百上千次的循环再生后灰烬累积在过滤体孔道内影响微粒捕集器的工作特性以及耐久性，从而制约着微粒捕集器的发展和推广应用，因此，研究微粒捕集器的灰烬沉积问题具有重要的现实意义。柴油机排气微粒中灰

6、烬来源于润滑油添加剂、燃油添加剂、柴油机各零部件磨损以及排气系统的腐蚀，主要成分为无机金属元素组成的硫酸盐、磷酸盐和氧化物。灰烬累积在过滤体内会增加后处理装置的流动阻力，增加发动机工作的排气背压，恶化发动机的动力性和经济性，阻碍后处理装置正常工作。此外，我国燃油品质不高，杂质尤其是硫含量较高，致使排气微粒中灰烬比例增加，微粒捕集器更容易受到沉积灰烬的影响。本文以国家自然科学基金项目“柴油机微粒捕集器多孔介质过滤体失效辨析及抗失效机理研究[51276056]”和“微粒捕集器过滤体复合再生与多场协同机理及其优化研究[511076045]”以及广东省产

7、学研项目“柴油机减排关键技术研发及产业化[2011B090400112]”为课题来源，分析灰烬在过滤体内的沉积特性，研究沉积灰烬对微粒捕集器流动特性和再生特性的影响，并基于此，对过滤体结构设计和再生控制策略展开优化研究，以期减少沉积灰烬对发动机性能和微粒捕集器工作特性的影响，延长其车载使用寿命。论文的主要研究工作如下：（1）基于灰烬颗粒的沉积机理分析了排气流量、温度以及颗粒粒径等对灰烬沉积的影响，得到了沉积灰烬层渗透率特性随排气流量、温度以及颗粒粒径等变化的规律，为流动和再生模型的研究提供了很好的理论基础。（2）基于过滤体内灰烬沉积特征建立了微粒

8、捕集器孔道内流动模型，并对微粒捕集器的压降损失数学模型进行了修正，利用台架试验验证了微粒捕集器的流动模型和压降损失模型，分析了沉积灰烬对