DPF再生温度控制策略研究

排气温度对柴油机颗粒捕集器(diesel particulate filter,DPF)的再生具有重要影响。文章提出了一种DPF的再生温度控制策略,将柴油机氧化催化器(diesel oxidation catalyst,DOC)分割成6块区域,在原有2个PT200温度传感器的基础上,等间距增加7个热电偶实时测量DOC内部各区域温度,检查DOC温升和DPF温降;采用AVL Fire仿真软件对DOC的内部温度场进行了数值仿真,利用DOC内部模型温度闭环控制实测温度,再通过DPF入口设定温度进行温度修正。结果表明:标定每块区域模型温度和实测温度上升、下降的斜率相等以及标定好6块区域效率、温升和温降趋势可以合理地控制再生温度场,从而精确控制进入DPF的温度;在满足DPF入口温度到达(620±20)℃的条件下,使DOC内部模型温度、热电偶实测温度、 DPF入口设定温度三者接近(差值不能超过15℃),由万有特性试验得出除一些低速小负荷区域,基本DPF入口温度都能满足再生温度要求。     

基于GT-Power的DPF喷油催化燃烧再生仿真技术

利用GT-Power软件建立DPF喷油催化燃烧再生系统仿真模型,从喷油率和补气策略两方面对DPF提温过程进行优化,优化后的DPF提温时间缩短了37.9%,DPF出口最高温度增加了3.4%.通过建立DPF微粒燃烧模型,分析了再生微粒燃烧过程中载体壁面温度及微粒(PM)层厚度分布情况.计算结果表明,载体温度由前端向后依次升高,最高温度出现在载体后端中心;微粒由载体前端向后逐渐燃烧,后端微粒燃烧速度快于前端.     

非对称孔道与对称孔道的DPF载体压降交点研究

为了减小排气背压对柴油机性能的影响,最大限度地减小柴油机颗粒捕集器(DPF)压降,对对称孔道和非对称孔道DPF载体压降进行模拟计算,研究碳烟和灰分的不均匀分布对DPF载体压降的影响,给出对称孔道和非对称孔道DPF载体的选取指标。研究结果表明:对称孔道DPF碳烟最优分布为前少后多,不对称孔道DPF碳烟的最优分布则与之相反,两者的灰分最优分布皆为分布于孔道末端。孔密度低于46.5个/cm2,壁厚较小或长径比小的非对称孔道性能较好,排气流量大,排气温度低于100℃或高于400℃更适合采用对称孔道DPF载体。     

DPF中碳烟氧化再生的单通道仿真

以La_0.7Sr_0.3CoO₃钙钛矿催化剂氧化碳烟实验为基础,使用COMSOL Multiphysics软件建立二维DPF单通道模型,并进行合理的假设和简化.结合实验进行模型验证,分析了进气流速和进气温度对碳烟氧化的影响,得出以下结论:当进气流速为1.5 m/s,入口温度为881 K时,柴油机微粒过滤器(DPF)通道内温度达到峰值,为1010 K.进气流速和进气温度都会影响碳烟的沉积和反应的进行.进气流速增大,碳烟的氧化反应减慢,碳烟的沉积加剧;进气温度增大,碳烟的氧化反应加快,碳烟的沉积减少,氧化碳烟的起燃时间缩短.     

氧气流量控制策略对低温等离子体技术再生柴油机微粒捕集器的影响

以O_2为气源,利用自行设计的低温等离子体喷射系统对柴油机微粒捕集器(DPF)进行再生试验研究;在O_2总量相同、O_2流量为3~7L/min时,设计了3种O_2流量控制策略,即恒流量法、递增流量法和递减流量法;通过监测再生产物中CO、CO_2体积流量变化,分析了O_2流量控制策略对微粒(PM)的氧化分解和DPF再生效果的影响。研究结果表明,O_2流量增大,O3流量增大,进入DPF的O_3增多,PM的氧化得到促进。反应初始时3种流量控制方案下CO、CO_2流量均急剧上升;随着反应的进行,恒流量法的CO、CO_2流量趋于平稳;递增、递减流量法的CO、CO_2体积流量在跨越试验阶段分别呈直线上升、下降趋势,在同一个试验阶段保持稳定。CO、CO_2、CO+CO_2中C的质量变化趋势相同,质量大小由高到低为递减流量法—递增流量法—恒流量法。变O_2流量法的DPF再生效果优于恒O_2流量法,采用递减流量法时PM被分解的质量最多且其控制的O_2流量随再生阶段由大到小变化时可达到较优的DPF再生效果。     

DPF缸内次后喷再生效率和排放的试验研究

文章针对柴油机微粒捕集器(diesel particulate filter,DPF)的再生展开相应的研究。利用降怠速再生试验(drop-to-idle,DTI)确定载体碳载量限值,利用台架试验研究了缸内次后喷(late post injection,LPI)基于不同再生温度与再生时间对再生效率和排放性能的影响。结果表明:3.0g/L的碳载量水平满足DTI的试验要求且适宜再生试验研究,可以避免在再生突然中断后DPF内部温度迅速升高,避免载体烧融;再生时间维持在2min左右,再生时DPF出口温度维持在500℃左右时,DPF再生效率高达98%,装载碳烟几乎完全燃烧,且DPF内部温度和出口温度可控,保证了DPF安全可靠再生,同时增加了DPF使用寿命;对整个再生过程中尾气成分进行分析和计算,发现柴油机尾气中HC为主要二次污染物,且排放相对较大。     

圆柱形蓄冰桶内融冰换热参数优化设计

目的 分析圆柱形蓄冰桶入口温度、载冷剂流量以及盘管与冰桶之间外径比例大小对融冰过程产生的影响.方法 建立蓄冰桶内融冰放热过程的传热数学模型,模型使用MATLAB进行求解,并使用COMSOL Multiphysics软件进行求解过程的比较验证.结果 当流量一定,进口温度为8℃,10℃和12℃时,对应的最终出口温度分别为7...     

逆流反应器中纳米材料连续热液流动合成过程建模与仿真

利用计算流体动力学的数值模拟来研究超临界水操作条件下,用于纳米材料合成的连续热液系统中的逆流反应器的性能.入口流量和温度是关键过程变量并在仿真过程中发生变化.预测的温度与取自相同的设计和在相同操作条件下的实验室测量数据相吻合.研究发现反应器中物料的快速混合可以通过超临界水的高流量与高入口温度,和使用非平衡的入口流量条件即超临界水的流量不等于反应物流量来实现.对比仿真还显示内管插入长度是一个反应器性能的关键控制因素,当前反应器配置下其必须小于72.5mm,以达到令人满意的混合效果.     

板式固体氧化物燃料电池的热应力分析

为了深入掌握固体氧化物燃料电池(SOFC)的结构性能,进而提高其可靠性,在对SOFC的内部流动和电化学特性进行数值模拟,对顺流和逆流两种流动情况下板式SOFC内温度分布、电势特征和电流密度特征进行分析的基础上,将数值计算得到的温度场作为载荷施加到SOFC的热应力模型中,建立了数值模拟SOFC的有限元热应力模型,对SOFC关键结构中的三合一电极板中的热应力分布特征进行了分析研究.研究结果表明:相对于顺流形式,逆流形式燃料入口附近的温度梯度要大得多;材料间热膨胀系数的不匹配导致了热应力的产生;热应力的大小与温度分布和温度梯度密切相关.由于过大的热应力可能会导致SOFC结构开裂甚至破坏,该研究工作为SOFC单电池和电池堆的设计优化提供了重要的理论依据.     

多缸柴油机冷却水腔流动不均匀性的仿真研究

以多缸柴油机的冷却水腔为研究对象,使用Fluent软件对直列3、4、5、6缸柴油机冷却系统的流场进行仿真.结果表明:对于冷却水套进出水口在曲轴同一端的直列柴油机,从距离入口最近的缸到远离入口的最后一缸,各缸水套间通道压力逐渐降低,各缸缸盖进口和出口压力逐渐增加,各缸缸盖的流量逐渐降低.在相同入口流量条件下,随着发动机气缸数增加,总进口和总出口的压差逐渐降低,整个冷却水套的流动阻力减小,各缸缸盖进出口压差的平均值逐渐减小,发动机各缸盖中最大流量和最小流量之间的差值增加,发动机各缸缸盖流量的不均匀度大幅度增加.