柴油车DPF再生时排气特性研究.pdf

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1、InternalCombustionEngine&Parts·33·柴油车DPF再生时排气特性研究王继佳：陈桥（军事交通学院研究生管理大队，天津300161）摘要:柴油机颗粒过滤器（DPF，DieselparticulateFilter）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［1］通过性显著下降，产生较大空气阻力，反作用于

2、发动机。此时，必须及时除去颗粒物捕集器积存的颗粒，才能使发动机和颗粒物捕集器正常工作，这个过程称为再生。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［2］实现再生，如图1所示。该方法成本较低，但乙醇在高温图2再生系统结构框图时发生复杂的化学反应，易生成有毒物质。所以需要对助DPF再生时的排气工况，是研究TCD在DPF再生时降DPF再生时的排气条件进行研究，寻找适宜的乙醇喷射时温效率特性的必要试验系

3、统。根据降温效率测试试验需间点，防止有毒物质的生成。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。表1柴油机型号参数表项目参数型号康明斯6BT5.9型式四冲程，水冷增压图1乙醇再生原理图气缸数及排列直列，六缸排量5.9L1再生技术介绍压缩比17.5乙醇的碳链相比柴油较短，且常温常压下乙醇的沸点气缸直径102mm为78.5℃，而柴油的沸点大于180℃，乙醇在排气温度下更活

4、塞行程120mm易挥发成乙醇蒸汽，因此乙醇的喷射压力比柴油的喷射压额定功率118／2600kW最大转矩559／1600N·m力小。最低燃油消耗率215g／（kW·h）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，柴油机台架和基于乙醇氧化的DOC辅助DPF再生在排气管道内喷射适量的乙醇，乙醇在气流和排气温度的时的后处理装置布置图和实物图如图3、4所示。作用下雾化，利用DOC将乙醇蒸汽氧化，使DPF入口温3试验结果分析度达到颗粒物氧化所需的温度，从而实现DPF再生。对TCD进行设计和仿真计算均需要设置温度和质量根据再生系统的原理和

5、功能需求，由于乙醇沸点低，流量，因此需要实际测出康明斯6BT5.9发动机不同转速下直接用喷嘴在排气管道中喷射乙醇可能出现气阻，因此确转矩、质量流量、排气温度的关系。分别取发动机转速为定乙醇供给模块采用气助式喷射方式。再生示意图如图2850r／min、1000r／min、1400r／min、1800r／min、2200r／min、2600r／所示。min，测得不同转矩时质量流量和排气温度的关系如图52台架搭建所示。柴油机台架可以模拟车辆在基于乙醇氧化的DOC辅图5分别显示了DPF再生时柴油机转速分别为·34·内燃机与配件图3DPF再生布置示意图（d）1800r／min图4发动机

6、台架及DPF实物图（e）2200r／min（a）850r／min（f）2600r／min图5不同转速时转矩、质量流量和温度关系850r／min时，转矩范围40.4~396.3N·m，质量流量范围（b）1000r／min155.356~174.047kg／h，排气温度范围112.01~473.23℃；转速为1400r／min时，转矩范围39.7~352.9N·m，质量流量范围247.947~283.585kg／h，排气温度范围165.15~522.96℃；转速为2600r／min时，转矩范围40.7~361.9N·m，质量流量范围479.9~651.18kg／h，排气温度范围1

7、96.05~588.1℃。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。各转速工况下，温度超过350℃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,CiambelliP,MeloniE,etal.StudyofthecatalystloadforamicrowavessusceptiblecatalyticDPF［J］.CatalysisToday,（c）1400r／min2013,216（6）:185-193.850r／min、1000