柴油机喷油助燃再生系统微粒捕集器油气匹配研究

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柴油机DOC辅助DPF再生燃油喷射规律的优化_李顶根

图７再生时ＤＰＦ剩余ＰＭ质量随时间变化
从图７和图８中可以看出，ＤＰＦ上游温度越高ＤＰＦ再生越快，ＤＰＦ下游尾气温度也越高，这是由于初始温度越高ＰＭ燃烧越快，再生的时间也就越短。由图７可以看到，在ＤＰＦ上游温度为６６０ ℃ 时，ＤＰＦ内ＰＭ燃烧速度很快，在２１０ｓ时已经再生
摘要：为了有效降低柴油机颗粒捕集器（ＤＰＦ）再生过程产生的二次污染物，优化了催化氧化反应器（ＤＯＣ）辅助ＤＰＦ再生的燃油喷射规律。采用ＡＭＥＳｉｍ建立了ＤＯＣ和ＤＰＦ模型，在Ｓｉｍｕｌｉｎｋ中建立了发动机排放和ＤＰＦ再生控制模型，将两个软件耦合搭建联合仿真平台。对模型进行了验证，提出了先缓后急的燃油喷射规律。结果表明：６６０是较为理想的ＤＰＦ再生温度，优化后的燃油喷射规律能够大幅降低ＤＰＦ再生的二次污染。关键词：催化氧化反应器；颗粒捕集器；燃油喷射；二次污染；再生
图２基于ＡＭＥＳｉｍ的ＤＯＣ＋ＤＰＦ系统模型
图３联合仿真平台
３后处理系统特性分析
３．１ＤＰＦ捕集特性ＤＰＦ是一种全封闭式固体颗粒捕集器，其结构
简图见图４。尾气只能通过通道之间壁面的毛细空隙才能排出，由于毛细空隙直径较小，因此ＤＰＦ具有很好的过滤净化效果。但是，吸附一定量的ＰＭ后会产生较大的排气背压。
２０１５年２月李顶根，等：柴油机ＤＯＣ辅助ＤＰＦ再生燃油喷射规律的优化 · ５１ ·

DPF喷油助燃装置工作参数对再生过程的影响

型，对喷油助燃再生装置在不同工作参数下即喷油压力、油率、气量等单因素变化时对喷补
再生过程过滤体排气背压、道内微粒层厚度及壁面峰值温度等变化规律进行了研究与分孔
析．结果表明：燃烧器的工作参数喷油压力、油率、气量等对再生过程有显著影响．着喷补随
（．南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室，南长沙１湖湖２邵阳学院机械与能源工程系，南邵阳．湖４２０）２０４４０８；１０２
摘要：以喷油助燃再生方式为例，于柴油机微粒捕集器（Ｆ过滤体孔道热再生模基ＤＰ）
（．ｔｔｙＬｂｒｔｒｆＡｄａｃｄＩｉｎａｄＭａｕａｔｒｏｈｃｅＢｄ．Ｈｕａｉ。Ｃａｇｈ，Ｈｕａ４０８。Ｃｉａ１ＳａｅＫｅａｏａｏｙｏｖｎｅ￣ｇｎｎｆｃｕｅｆｒＶｅｉｌｏｙｎｎＵｎｖｈｎｓａｎｎ１０２ｈｎ；
第３８卷第６期
２学
报（自然科学版）
Ｖｏ．８，．１３Ｎｏ６
６月
ＪｕｎｌｆＨｕａｉｅｓｔ（ｔｒｌｃｅｃｓｏｒａｎｎＵｎｖｒｉＮａｕａｉｎｅ）ｏｙＳ
加大补气量后由于对流传热散失作用加强将减缓再生过程．
关键词：柴油机；油助燃再生微粒捕集器；喷工作参数；生再

电加热柴油机再生排气微粒过滤器的研制与试验

明，系统所采用的分区电加热再生技术可靠有效，过滤体的再生效率在７％右，根据排气背压的变化控０左
制再生装置的］作，再生装置起到了预期的效果。二【键词】柴油机；微粒过滤器；再牛关
烧，使排气背压恢复正常。再生时，阀门ｌ闭，关
同￣ｔ开阀门２ｔＴ，，以避免再生时气流对过滤体的直接冲击，以确保过滤体再生稳定、有效地进行。
再生能力，为进一步改善排放性能提供了依据。
２系统的总体结构及工作原理
系统主要由柴油机排气微粒后处理收集器（过
３过滤器及再生装置的研制
柴油机排气微粒捕获装置主要由过滤体、玻璃
【稿日期１２０ — ３２收０２０—７【者简介１严降龙（１７一）作９３．男，湖南岳阳人，浙江大学动力机械及车辆工程研究所在读硕：，主要从事内燃机的排放净化技术研究工作。士
一
个重要位置。因此，有必要加快研究步伐，将机
动车排放控制技术提高到新的水平。
对柴油机微粒排放的控制是机动车排放控制的
一
１放ｆ．度计３阀门４６ＩＯ．排Ｊ烟２．．Ｂ柴油机５温度计６排气管ｌ．．
须定期清除已沉积在过滤体中的微粒，使排气背压

柴油机用DPF技术及其再生系统的匹配与优化

大气污染防治
综采工作面旋转风幕隔尘实验研究王鹏飞"刘荣华"汤"梦"张"文"桂"哲(#!' 柴油机用 I5)技术及其再生系统的匹配与优化胡乃涛"张学敏"林超群"余"鹏(!%$ 电解铝用滤袋缝合工艺对 5B$J' 过滤效率的影响杨"勇"沈恒根"李纪伟"周刘轲"薛婷婷(!%! 基于 B+KL= 的轻型车颗粒物排放来源和特征分析郝艳召"邓顺熙"邱兆文"陈瑞华(!&' 溶胶0凝胶法制备颗粒状催化剂低温 =D?脱硝性能闫东杰"玉"亚"黄学敏"徐"颖(!$( 华北地区温度和风速对冬季灰霾形成的潜在影响苏"盛"宋明月"吴长江"许"武"刘光远"陈兴宇(!$# 湍流场中颗粒破碎的数值模拟刘含笑"姚宇平"郦建国(!(8 兰州市冬季细颗粒中微量金属元素及无机可溶性离子来源分析王丹璐"张有贤"牛武江(!,, 普通醋纤香烟滤嘴中烟碱分布模拟李珊红"唐"奇"李彩亭"曾光明"王垭曼"丁倩倩(!'' 小波分析在郑州市供暖期 5B$J' 浓度相关性分析中的应用马跃先"孙明明"张"杰"殷巍杰"武汉清(!9% 沿面放电活化空气用于亚硫酸铵氧化韩长民"张"轶"商克峰"吴"森"李"杰"吴"彦(!9'
固体废物处置
添加垃圾焚烧飞灰对烧结矿冶金性能的影响郑慧敏"刘清才"孟"飞"朱博洪"兰苑培"丁"健(!8% 过氧乙酸和亚铁联用调质强化活性污泥过滤脱水性能王彩霞"张伟军 "王东升"王庆飞(!8' 堆肥污泥施入黄土对植物生长及 DM 吸收的影响

微粒捕集器有效降低柴油车的微粒污染物

洲已经开始关注柴油车的微粒物污式和整体式两大类
油车辆都将加装微粒捕集器。使用材料由耐高温的金属丝网或陶瓷纤流动时，流线的方向不断变换，具有微粒捕集器可过滤废气中的微粒物维等杂乱无章地构成，排气从弯弯
质，然后通过对微粒的氧化来清洁曲曲的微小孔道中通过。当采用矩
污染。据了解。在政府公用柴油车再生、向喷气再生等。被动再生有机会较多，并被嵌留在其中（图逆见
辆完成加装任务后，这一措施已向燃油添加剂再生、连续再生、催化剂３。较小的微粒最初虽然能够绕过）社会车辆延伸。
辅助再生等。现在倾向于被动再生和陶瓷载体流动。或能经过过滤材料据业内人士介绍，与汽油车相被动与主动再生相结合。被动再生有的微孔，但只要一接触过滤材料表２、惯性拦截。在整体式蜂窝状
ｌ微粒捕集器有效降低柴油车的微粒污染物
微粒捕集器有效降低柴油车的微粒污染物
ＤＰａｅｔｆｃｎＲｅｕｉｇＰｌｔｎＦｈｓＧｒａｅｔｄｃｎｏｕｉｓＥｏｏ
撰文／昊修义
口十
在２０年，北京市环境保护粒捕集器再生。微粒捕集器再生的技有弹簧的陶瓷衬套。０７局就对外宣布，从当年开始术有主动再生和被动再生。主动再生微粒捕集机理的４种方式
对邮政车、环卫车等柴油公共用车利用外界能量来提高捕集的温，器｜度
１、碰撞及吸附。发动机废气
加装微粒捕集器（Ｐ）目标是减使微粒着火燃烧。目ＤＦ，前主动再生有喷流经金属丝网或耐高温的过滤材料少柴油车对北京空气质量的微粒物油助燃再生、电加热再生、微波加热时，较大的微粒碰撞过滤材料的

柴油机用DPF技术及其再生系统的匹配与优化_胡乃涛

PM 进行处理，也就是 DPF 的再生，这是 DPF 需要解 ∶ 4∶ 2∶ 4，其中压路机又分为单钢轮压路机、双钢轮压决的关键技术之一［19］。DPF 再生系统主要有主动路机、轮胎式压路机，其比例为 4 ∶ 3 ∶ 1。如表 1 所
再生系统和被动再生系统，各系统又对应有不同的示，实验按照比例选取了其中的 26 台工程机械作为再生技术［20，21］。DPF 的匹配实质就是（ DPF 再生系实验对象。26 台工程机械用柴油机的国内外品牌
第8 期
胡乃涛等：柴油机用 DPF 技术及其再生系统的匹配与优化
3903
程机械用柴油机上使用 DPF 技术［11-16］。目前中国生系统和产品型号的匹配。
的工程机械用柴油机的排放限值为 0. 4 g / （ kW · h），无需使用 DPF 就能达到排放要求，但是为了接
1
实验部分
近欧美标准，中国必然会在工程机械上采用降低 1． 1 实验对象
摘要实验通过在 26 台工程机械上安装德国 CPK Automotive 公司的压力和温度数据采集系统并进行数据分析，完成对工程机械用柴油机使用的 DPF 的再生系统的类型的匹配，并确定了最优匹配方案。实验结果显示，有 15 台工程机械的数据误差在允许范围内，可以进行后续实验； 13 台工程机械排放的最高压力基本都在 10 kPa 左右，符合 DPF 再生系统的再生要求，可作为再生始点；匹配主要依照排放的最高温度和平均温度作为选择标准，每台工程机械可有 1 ～ 4 种匹配方案；通过工程机械的高比例工作温度范围、DPF 自身性质、燃油品质这些因素匹配一种最优方案，总共有 4 种方案匹配 13 台工程机械。
油消耗量占全国各行业总燃油消耗量的 10. 47% ，

汽车排放及控制技术第七章柴油机后处理净化技术

４)综合过滤机理如果扩散、拦截和惯性碰撞三种机理同时作用，理论上存在透过性最大的微粒直径，若微粒小于这个直径，扩散作用占主导，总的捕集效率随直径的减小而增加；若微粒大于这个直径，拦截和惯性碰撞作用占主导，总的捕集效率随直径的增大而增加。２. 过滤材料及其结构１)陶瓷基过滤材料陶瓷基过滤材料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，主要结构包括蜂窝陶瓷、泡沫陶瓷及陶瓷纤维毡。
再生效果用无量纲的再生效率ηｒ表征:
一般微粒捕集器允许最大负载参数
要求再生效率
１. 主动再生系统
１)喷油助燃再生系统
如图７￣９ａ)所示，带再生燃烧器的微粒捕集器串连在排气管中，结构简单，柴油机的排气一直流经过滤器，当排气流量很大时，要把它全部加热到再生的起燃温度需要燃烧器消耗大量的燃料，所以实际上常在柴油机怠速时进行过滤体的再生，此时排气流量小，节省燃料，排气含氧量高，可促进微粒的氧化。如在过滤体前设置一旁通排气管，如图７￣９ｂ)所示，当排气背压达到限值时，排气转换阀８关闭捕集器的排气进口，让柴油机的排气经旁通排气管９不经过滤直接排入大气，这样可以大大减少再生燃烧器的燃料消耗。如图７￣９ｃ)所示，如果在柴油机排气系统中安装两套微粒捕集器，由排气转换阀８让它们轮流如工作，那么不仅排气不经过过滤的情况不会发生，而且微粒捕集器的寿命也将延长。
实用化再生技术应满足以下条件: （１）能在各种工况下正常工作，具有较高的捕集效率；（２）产生的排气背压低，对柴油机动力性和经济性等性能的影响小；（３）不应对环境产生二次污染；（４）具有良好的可靠性和耐久性；（５）具有较强的再生能力和较高的再生效率，再生控制操作方便；（６）性价比较高。在微粒捕集器再生过程的研究中，经常要涉及过滤体中已经沉积的微粒质量或过滤体负载量以及再生效果两个概念，因为它们均与过滤体的流动阻力或柴油机的排气背压有密切的关系，所以常用下列定义式。过滤体负载量用无量纲的负载参数Ｍ表征:

基于燃烧器韵柴油机颗粒过滤器再生试验研究

关键词：燃烧器；柴油机；颗粒过滤器；再生中图分类号：Ｔ４１Ｋ２文献标识码：Ｂ文章编号：１０００—６９（０２）４—０３４４２１００４～０３
ＲｅｅｅａｉｎＥｘｅｉｅａｔｙｏｅｅｒｉｌｌｅｇｎｒｔｏｐｒｍｎｔｌｕｄｎＤｉｓｌＳＰａｔｃｅＦｉｒｔ
ＡｂｔａｔｈａｅｎｒｄｃｓｔｅｒｇｎｒｔｎｐｉｃｐｅｏＦｐｒｉｌｒｐｉｇｍｅｈｎｓａｄｍａｅｎｅｐｒｎａｔｄｎｓｒｃ：ＴｅｐｐｒｉｔｕｅｈｅｅｅａｉｒｉｌｆＤＰａｔｅｔｐｎｃａｉｏｏｎｃａｍｎｋｓａｘｅｉｍｅｔｌｓｕｙ０
第４期２１年８０２月
内燃机
ＩｔｒａｍｂｕｓｉｎｎｅｎｌＣｏｔｏＥｎｇｉｓｎｅ
ＮＯ４．
Ａｕ．ｇ２０１２
基于燃烧器韵柴油机颗粒过滤器再生试验研究
毛明，姚广涛，刘宏威，杜小东，姜大海
（事交通学院汽车工程系，天津３０６）军０１１
ｒｇｎｒｔｇＳＣｆｔｒｂｓｄｉｆｍｅ．ｈｅｔｓｏｓｔａｈｎａｒｃｎｓｐｌｖｎｒａｄｍｏｅｓａｌｅｅａｕｅｆｌｏＦｅｅｅａｉｉｌａｅｎａｒＴｅｔｓｈｗｈｔｅｉｆｍｅａｕｐｙｅｅｅｎｒｔｂｅｔｍｐｒｔｒｅｄｆｒＤＰｎｉｅｌｔｌｉｒｇｎｒｔｎｉｉｈＤＰ ’ ｉｔｒｏｅｅａｕｅｃｎｅｓｒ１ｒｇｎｒｔｎｂｔｎｔｅｄｔｅｅｅａｉ．ｎｗｈｃＦｓｎｅｉｒｔｍｐｒｔｒａｎｕｅｆ１ｅｅｅａｉ，ｕｏａＤＰＦｓｔｅｍａｅｅｉｒｔｎＡｔｈａｏｕｏｌｏ ’ ｈｒｌｔｒａｉ．ｅｓｍｅｄｏｏｔ

柴油机颗粒捕集器捕集性能模拟研究

从图３可看出，随着过滤壁厚度的增大，颗粒捕集
由图４可知，滤壁厚度的变化对颗粒层的质量过几乎没有影响；
Ｄ￣Ｉａｉｕａｅ。ＥＸ８ｉＰｒｅｌｒｌｌ－０ＮｅｕＧ－ＵＴ６２０Ｎｖｌ１：９１ｗｇｚＴＳＩＥ０３－ｏ－Ｏ６４：２Ｄｅａｌｏｌ：ｏｆｃｎｙｖｒｌＣｌｉｎＥｆｉｃ￣ｌｉｅ
ＤＰ棚Ｌｃ。ＥＸ４＿ｆ－０删ＧＴＳＴＥ２０Ｎｖｌ６４４－ＵＩ６０３－ｏ－Ｏ１：８：８
．
透率结构参数对捕集性能的影响，并从中总结出了最优的参数设置。
１仿真模型的建立
Ｅｑｕｐｎｔａｆｃｔｉｈｎｌｇ．２ｉｍｅＭｎｕａｒｎｇＴｅｃｏｏｙＮｏ３，０１１
颗粒质量逐渐增大（８７０ｓ时，滤壁厚度为在０过．５ｍｍ的压力大于厚度为０４ｎ的压力，且随后继．ｔｉｏ器的捕集效率逐渐增大，且当过滤壁厚度为０３ｌ０１．１ｍｎ续上升）。时，颗粒捕集器的捕集效率达到９．％；４５
因此，制一种高效的颗粒捕集器，对柴油机研将
图２～图５示过滤壁厚度对颗粒捕集器捕集性表
能的影响。
从图２可看出，随着过滤壁厚度的增大，ＰＤＦ的压的发展产生巨大的影响。本文采用发动机性能仿真降也逐渐增大；软件Ｇ — ｏｅ建立了颗粒捕集器的仿真模型，过ＴＰｗｒ通仿真计算，到了颗粒捕集器过滤壁厚度、得过滤壁渗ＰｅｓｒｒｐｒｓｕｅＤｏ

国六重型柴油车DPF再生排放特性研究

国六重型柴油车 DPF再生排放特性研究摘要：虽然我国社会生产力水平正在不断提升，但是在生产经营的过程中，对生态环境造成了一定的损害，同时，当前人们的生活水平也在逐渐提升，对于生态环境的要求也越来越高。

因此近几年我国已经给加强环境质量管理，对于柴油硫含量的标准也降至10PPM以内，而且随着科技的不断发展，柴油机产品也在不断地升级和进步，其净化系统也得到了改善和优化，到国六阶段，重型柴油机内安装DPF装置，有效地处理颗粒排放物。

本文基于此对国六重型柴油车DPF再生排放特性进行探究分析。

关键词：国六；重型柴油车；DPF再生排放；特性引言：在国六阶段的影响下，当前重型柴油机车的排放尾气已经不是传统的“黑烟”，这主要是由于在柴油发动机上安装了颗粒捕集器DPF，DPF的主要功能是将炭烟颗粒PF经过过滤处理。

如果DPF捕捉的颗粒物过多时，会导致排气不通畅的情况，进而影响柴油机的正常工作，但是捕捉的颗粒大部分是可燃烧碳颗粒，因此工作人员可以定期进行焚烧，促使DPF工作，这也就是DPF再生。

一、国六重型柴油车DPF再生排放概述（一）重型柴油车DPF的应用柴油机应用的主要优点为动力性更强、经济价值更高以及可靠性更优质，因此也被广泛应用，但是在应用的过程中存在一个较为突出的缺点，那就是其造成了大气污染，也是当前影响最大的一种，经过调查研究显示，柴油机的颗粒物的排放量占汽（PM）排放与汽油机相比，是其30-80倍，而且柴油机排放的NOX车总排放量的80%，PM的排放量占比更高，已超过90%，而随着我国环境保护的不断深入，对此也制定了相应的排放标准和规定。

受到国六阶段的影响，为了有效地控制颗粒物得到排放，现在大部分的重型柴油机都已经安装使用壁流式柴油机颗粒捕集器，即Diesel Particulate Filter，简称DPF，这也是当前科学技术阶段唯一可以满足国家规定排放标准的装备，DPF工作原理如图1所示。

DPF装置一般其组成结构多为壁流式，交叉堵孔结构，其主要是采用高过滤的方法使排气中的颗粒物减少，而且当DPF中碳含量增加时，其DPF过滤效果更高。

汽车排放及控制技术试题答案

一、填空题1、汽车排放的污染物主要有_ 一氧化碳_、氮氧化合物_、_ 碳氢化合物__和__微粒____。

2、柴油机氮氧化物的生成主要受三个要素的影响,分别是_ 喷油定时_、放热规律___和负荷与转速的影响_。

3、三元催化转化器的起燃特性有两种评价方法,对于催化剂常用__ 起燃温度 __来评价,而对于整个催化转化系统则用__ 起燃时间 _来评价。

4、微粒捕集器的过滤机理存在四种,即_ 扩散机理、拦截机理_、惯性碰撞机理_、重力沉积机理_。

5、电控柴油喷射系统已发展了三代，第一代是位置控制_ 系统，第二代是_ 时间控制__系统，第三代是电控高压共轨系统。

6、目前控制汽油机氮氧化物排放最主要的措施是_ 废气再循环技术_。

7、常用排放污染物取样系统有直接取样系统___、_稀释取样系统_和_定容取样系统_。

8、汽油发动机中未燃HC 的生成主要来源于_ 燃烧室未燃燃料、窜入曲轴箱的未燃燃料和燃油系统蒸发的燃油蒸汽_ 三种途径。

9、缸内直接喷射汽油机与其它汽油机相比，最大区别是_ 汽油喷射的位置_。

10、EGR 率是指 ×100%+返回废气量进气量返回废气量11、为使三元催化转化器的净化效率达到80%以上，其过量空气系数(Φa) “窗口”应达到的要求是“窗口”很窄，宽度只有_ 0.01~0.02__。

12、生成氮氧化物的三个要素是_ 混合气浓度_、温度_和氧浓度_。

13、目前微粒捕集器被动再生的方法主要有化学催化的方法_。

14、排气成分分析中，CO 和CO2用_ 不分光红外线气体分析仪_测量，NO 用_ 化学发光分析仪_测量，HC 用 _ 氢火焰离子型分析仪_测量，氧多用顺磁分析仪_测量。

15、烟度的测量方法主要有两类：滤纸法__和消光度法__。

16、目前,各国正纷纷开发各种代用燃料以解决未来石油能源枯竭的问题,其中最主要的代用燃料是天然气__、液化石油气_、醇类燃料__和植物油__。

柴油机微粒捕集器及其再生技术研究

（３）微波加热再生把一个发射微波的磁控管放在滤芯的上游，并用一个轴向波导管把它与滤芯相连。再生时把排气流部分旁通，磁控管提供１ｋＷ功率，历时１０ｍｉｎ左右，把碳烟微粒升温到所需的温度，然后把排气流恢复原状以助微粒燃烧。再生时，也可以把排气完全旁通，并喷入适量助燃空气，这样再生过程可以控制得更加完善。这种加热方式可以沉积在过滤体内部的微粒就地吸热、着火、燃烧，过滤体内的温度梯度小，因而减少了热应力引起过滤体破坏的可能，无疑这些对过滤体的安全有效再生十分有利的。正因为体积加热的特点使陶瓷内沉积的碳烟同时燃烧，放热速率加快，再生过程难以控制。另外，存在微波泄漏的安全问题。２．２．２催化再生技术催化再生是利用催化剂降低柴油机微粒的着火温度和提高其氧化速率，使之能在柴油机实际使用条件下保证较高的ＤＰＦ再生概率，保持较低的排气背压。在这种情况下，由于再生时滤芯温度过高或热应力过大而造成滤芯损坏的问题就不大可能发生。催化再生技术主要是把催化剂加到燃油中，使它能与微粒同时沉积在滤芯表面上，保证及时提供催化剂，促进已沉积全部微粒的燃烧，燃烧后生成的金属氧化物对微粒起催化作用，使微粒着火温度降低，从而在较低的排气温度下，不需外部能源，过滤体能自行再生。但是，再生温度的下降还不够多，再生概率还不够大，因此再生时机难以控制，容易因再生时已沉积微粒过多而造成ＤＰＦ过热损坏；添加的催化剂中的金属有９０％以上以氧化物的形式残留在ＤＰＦ内，虽然不会逸入大气造成二次污染，但残留物造成ＤＰＦ、的慢性堵塞，缩短了ＤＰＦ的使用寿命。排入大气中的金属飘尘又会引起二次污染。催化剂的抗中毒性、热稳定性以及二次污染等问题目前还没有真正得到很好地解决。由于我国柴油中的硫含量在２０００ｐｐｍ以上，远高于金属催化剂所要求的

柴油添加剂和微粒捕集器的协同性分析与研究

采用柴油添加剂可以降低柴油机碳烟排放，如Ｂ，ａＭｇＡ的有机酸盐，茂铁，味酸铁，ａＣ，，Ｉ二苦甲基环戊二烯三羰基锰（ＭＭＴ）有机铜锰复合物，，金属氧化物，、等稀土有机化合物等能有效降低柴油机铈镧的碳烟排放。在０纯柴油中添加４ｅ．基萘磺酸＃％Ｚ壬钡时，降低碳烟排放４．％；加ｌ二茂铁时，０７添 ‰ 降低碳烟排放３．％。环烷酸Ｆ，，ｕＢ５３ｅＭｎＣ，ａ和ｃ，ｅ石油磺酸钡等都表现出良好的消烟效果 … 。但是，大量使用这些金属柴油添加剂，烧前会沉积在发燃动机燃油系统内，烧后会沉积在燃烧室内和排气燃系统中，别形成积炭和排气堵塞，排气排出的金分随属物也有可能形成二次排放。实践证明单纯采用柴油添加剂，降低柴油机碳烟排放的效果有限，用其使柴油机微粒捕集器则能非常有效地过滤掉柴油机微粒排放。但由于微粒捕集器在使用一段时间后容易被捕集到的微粒堵塞，使排气背压上升，致消耗额外燃料，降低动力性。因此，须定期清除微粒捕集器必内的微粒沉积物，即微粒捕集器再生。微粒捕集器再生一般是利用外界能量提高微粒捕集器内的温度，使微粒着火燃烧。实现再生的方法主要有：强制再生、喷油助燃再生、电加热再生和柴油添加剂催化再生等。柴油添加剂催化再生技术是国外公认的最成功的一种微粒捕集器再生方法，无论再生效率、再生温度要求及再生的实用性都很好，在德国、国这韩

汽车排放控制与节能技术试卷及参考答案1

10、冬季气温低车辆百公里油耗和夏季比增加。
三、简答题（共6题，1-4每小题6分，5-6题每小题8分，共40分）
1、简述增压对颗粒排放物的影响。
答题要点：影响柴油机微粒物生成的原因比较复杂，主要因素是过量空气系数、燃油雾化质量、喷油速率、燃烧过程和燃油质量等。增压柴油机，特别是采用搞增压比和中冷技术后，可显著增大进气密度，增加缸内可用的空气量。如同时采用高压燃油喷射、电控共轨喷射、低排放燃烧系统和中心喷嘴四气门技术，改善燃烧过程，则可有效地控制颗粒排放。
满足欧Ⅳ排放标准的排放污染净化方案：一般应是在多气门增压汽油发动机的基础上采用综合控制的发动机管理系统加紧凑耦合型三效催化转化器或前置双催化转化器或三效催化转化器辅以强制加热，为进一步降低NOx，可同时采用废气再循环。
2、试拟定满足欧Ⅳ排放标准的汽油机净化技术方案。
答题要点：满足欧Ⅲ排放标准的排放污染净化方案：二气门、非增压汽油发动机可采用闭环电控燃油喷射系统加紧凑耦合型三效催化转化器或前置双催化转化器或三效催化转化器辅以强制加热。对于多气门、增压汽油发动机则可采用闭环电控燃油喷射系统加低起燃温度的三效催化转化器或紧凑耦合型三效催化转化器。此外，也可采用缸内直喷稀薄燃烧汽油机—GDI发动机。
5、催化剂起燃特性主要用起燃温度和起燃时间来评价。
6、根据发动机噪声产生的机理，又可分为燃烧噪声和机械噪声。
7、选择高黏度的机油会使油耗增加。
8、汽车轻量化技术包括汽车结构的合理设计烧时，避免产生爆燃的能力，也就是抗自燃的能力，一般辛烷值用来表示。
4、将喷油延迟，颗粒的排放量在各种工况下都会增加。（×）
5、欧国四排放标准与国三排放标准相比，区别只在于排放限值更低。（√）
6、汽油机采用增压技术将受到压缩比的限制。（√）

DPF再生

再生方式
主动再生
被动再生
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主动再生
燃烧器喷油加热再生
电加热再生
微波加热再生红外加热再生
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燃烧加热再生
燃烧器加热再生即在过滤器的入口处设臵燃烧器，喷入柴油和二次空气，燃烧后引燃微粒进行再生的方法。采用这种方法要求提供额外的燃油，并且，要求恒定燃烧器的温度。因此，需要一套调节燃料和二次空气供给量的自动调节控制系统。这种燃烧器对司机驾驶有一定要求，要求再生时，不能急加速等。如果再生急加速就会使气流扑灭再生的火焰，使燃油未完全燃烧，造成车辆冒白烟的现象。
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被动再生
燃料添加剂催化再生过滤器系统
CRT系统 CCRT系统
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燃料添加剂催化再生过滤器系统
燃料添加剂催化再生过滤器系统燃料添加剂是一种溶于燃料的
催化剂。在发动机中燃烧后进入排气，和微粒一起由过滤器捕集。这使得微粒和催化活性成分密切接触，相当于在微粒中加入催化剂，来降低微粒的再生温度。缺点是催化剂随着机动车辆排气进入大气中会危害人类健康。
DPF特性分析
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设备及再生系统介绍
整个系统由喷油系统、控制系统、DOC(氧化型催化转化器)、 DPF(柴油机颗粒物捕集器)、排气背压传感器、排气温度传感器组成。喷油系统包括：喷油器、滤芯、油泵、油箱、进油管和回油管。控制系统将各个部分连成一个有机整体。为使整个系统能较好的匹配工作，确定系统各个组成部分的关键技术指标。下图为再生系统结构示意图：
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冷却水温对柴油机排放的影响
资料上通过多组试验做出了水温对排放影响的数据

颗粒捕集器(DPF)再生过程的试验分析

为了满足日益严格的排放控制目标，柴油车尾气后处理技术作为柴油发动机排放控制系统的一个重要组成部分，越来越受到关注。颗粒捕集器（Ｐ）ＤＦ技术被认为是目前净化柴油机颗粒物最直接、最有
效的方法，也是国际上商品化的柴油机颗粒后处理技术之一。过颗粒捕集器能滤去大部分颗粒，颗通其
３０
技术纵横
轻型汽车技术
２１（）２１０２３总７
颗粒捕集器（Ｐ）ＤＦ再生过程的试验分析
苏志亮
（京汽车集团有限公司汽车工程研究院）南
摘
要
颗粒捕集器（Ｐ）ＤＦ是有效降低柴油机颗粒排放的机外净化装置。通过试验验证分析ＤＰ再生机理及再生规律，Ｆ为产品的匹配提供了技术依据，可使ＤＰＦ的性能及使用寿命进一步得到优化。
电控单元生产厂颗粒捕集器型号
燃油
ＥＣ６Ｄ１
ＢＣ０ＳＨＡＶＩＭＥＴＲＲＮＲＩ０
欧 Ⅳ 柴油
２称重要求：本次试验，平均每天行驶里程）２０ｍ试验结束后进行ＤＦ４ｋ，Ｐ拆装、称重，间要保期
证ＤＦ表面清洁，度在１０Ｐ温５％左右，进行ＤＦ再Ｐ称重；
ｌ波加热再生微
ｆ化再生催
降低微粒活化能｛续再生连
再生方法
试验中采用的颗粒捕集器是壁流式颗粒捕集器
（ — Ｐ一它可以减少颗粒物排放８％以上）ｗＦＤＦ５。采用纯ＳＣ材质蜂窝陶瓷的壁流式颗粒捕集器是一ｉ

汽油机颗粒捕集器(GPF)应用匹配参数研究

ｂｒａｔｉｏｎｔｅｓｔｂｅｎｃｈｂａｓｅｄｏｎｔｈｅＢＯＡＳＨＭＥＤ１７８１０ｐｌａｔｆｏｒｍｗａｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ．ＴｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆＧＰＦｗｉｔｈ
ａｎｄｗｉｔｈｏｕｔｃａｒｂｏｎｌｏａｄｏｎｅｎｇｉｎｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｗａｓａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ，
［１⁃４］
。从排气后处理的角度来
降低颗粒物排放，汽油机颗粒捕集器ＧＰＦ（Ｇａｓｏ⁃
试验对象及试验系统设计
试验发动机为车用汽油直喷（ｇａｓｏｌｉｎｅｄｉｒｅｃｔ
颗粒捕集器（ｇａｓｏｌｉｎｅｐａｒｔｉｃｌｅｆｉｌｔｅｒ，ＧＰＦ）。发动机
的基本技术参数如表１所示。
ｏｘｙｇｅｎｆｌｏｗｒａｔｅｓａｎｄｃａｒｂｏｎｌｏａｄｓｏｎＧＰＦｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｒａｔｅａｎｄｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｆｕｅｌｃｕｔ⁃ｏｆｆｔｉｍｅｏｎＧＰＦ
ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｒｉｓｅｗｅｒｅａｌｓｏｓｔｕｄｉｅｄ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｔｏｒｑｕｅｏｆｔｈｅｅｎｇｉｎｅｗｉｔｈＧＰＦｃａｒｂｏｎｌｏａｄ
始无碳载量的扭矩低，功率降低约５ｋＷ；温度越高、氧流量越大、载碳量越多，ＧＰＦ燃烧速率
越快。当ＧＰＦ碳载量为５ｇ、燃油中断３０ｓ时，ＧＰＴ载体温度达到ＧＰＦ材料的耐受温度阀值。
关键词：汽油颗粒捕集器再生累碳量燃烧速率温度
ＭａｔｃｈｉｎｇＰａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆＧａｓｏｌｉｎｅＰａｒｔｉｃｌｅＦｉｌｔｅｒ

汽油机颗粒捕集器（GPF）台架性能研究

1　引言进入2023年，极端天气包括异常高温、热浪、暴雨和飓风等频繁出现，为降低温室气体对全球气候的影响，已有140多个国家或地区提出了碳中和目标，各国正在积极探索、实施各项碳减排举措[1]。

研究表明，汽油机颗粒物普遍比柴油机颗粒粒径小，已证实超细核态颗粒物PN23（颗粒物粒径＞23nm ）会对人体健康产生严重危害[2]。

目前正在研讨的国Ⅶ计划引入颗粒物PN10（颗粒物粒径＞10nm ）排放限值，为应对更加严格的排放法规，进一步深入研究颗粒捕集器性能很有必要。

本文主要针对轻型汽油机颗粒捕集器的台架标定展开探讨，进一步探究GPF 的各项性能及标定方法。

文章使用了原排趋势校验方法，台架原排空燃比修正、水温修正和动态工况修正，经原排WLTC 趋势验证，再整车WLTC 碳载模型标定，调整原排模型修正系数，整车原排模型精确度满足开发要求，避免大量重复性工作，实现降本增效；碳相关燃烧速率(不同碳量燃烧速率、断油燃烧速率和定温定氧燃烧速率)数据使用仿真的方法拟合标定数据，提高准确度同时节省工作量；另外为了保护GPF 在整车上的正常使用，开展了禁止断油和最大碳量试验，保护GPF 在断油再生时不会损坏且不影响整车性能。

2　GPF 简介2.1　GPF 结构、过滤原理汽油机颗粒捕集器，简称GPF ，是具有捕集和处理颗粒（PM ）功能的排气后处理装置，有涂覆式和非涂覆式（白载体）之分，涂覆式汽油颗粒捕集器（C-GPF ）简称四元催化器，即具备颗粒物处理能力，又可转化气态污染物（THC 、CO 和NOx ）。

GPF 外型一般为圆柱体，常用材料来源是堇青石陶瓷，见图1，内部被分为多个平行于轴向的方形通道，当通道的入口是开口时，出口端是封闭的；而相邻通道的入口端是封闭的，出口端是开口的，即封闭口及开口交错排列布置。

排气中的气态污染物可透过载体壁流出，而PM 则被截留并累积在GPF 内壁上，其对PM 的捕集效率在50%-95%。

汽油机颗粒物捕集器(GPF)的应用匹配解析_1

汽油机颗粒物捕集器(GPF)的应用匹配解析发布时间：2023-02-02T07:23:32.006Z 来源：《科技新时代》2022年18期作者：刘发明[导读] 将 GPF用于轻质汽油车辆，可显著减少 PM、 PN颗粒物的排放量。

刘发明安徽江淮汽车集团股份有限公司技术中心整车设计院安徽合肥 230601摘要:将 GPF用于轻质汽油车辆，可显著减少 PM、 PN颗粒物的排放量。

文章主要讨论了 GPF中的匹配内容以及算法。

通过对实车道路试验的对比分析，得出城市工况下、郊区工况和高速工况下的累积累碳量与实际累碳量之比分别为1.192和1.169。

当车辆进行有源再生过程时，模型再生量为60公里/小时和80公里/小时的实际 soot再生量比率为1.128和1.120。

soot模型累积量、 soot模型再生量、实际 soot累积量、实际 soot再生量与实际 soot再生量的比率都为30%。

关键词：汽油机；颗粒捕集器；研究分析颗粒物捕集器(GPF)是一种用于捕集燃烧产生有害气体的部件。

对于汽油机来说，颗粒物捕集器(GPF)除排气中燃烧不完全产生的碳颗粒和未氧化的碳氢（CH）有机物等。

GPF最大的特点是高效率，并且没有传统催化剂产生的额外燃料消耗。

由于采用低颗粒密度（例如使用空气）、低粘度（约为100×100)和低转速而使汽车能够达到低排放水平并避免重堵塞、提高燃油经济性和降低噪音。

1.GPF 及其工作原理1.1汽油机颗粒物捕捉器（GPF）GPF的功能是通过捕获汽车尾气中的微粒，从而减少颗粒物的质量和数量。

GPF对颗粒物的捕获效率在80~90%以上，是有效降低 PN和PN数量的技术措施。

GPF按其是否包含涂料可划分为白色载体 GPF和涂敷 GPF。

白色载体 GPF仅起到捕捉微粒的作用。

而包覆型 GPF则因其内壁镀有贵金属、氧化铈等材料，在废气通过沟槽之间的壁面时，会被氧化铈所吸附或释放，并借助于贵金属催化剂进行反应，生成二氧化碳、氮气和水。

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收稿日期：２００９０５１２修回日期：２００９０８２７
５０８７６０２７）和国家“ ８６３ ” 高技术研究发展计划资助项目（２００８ＡＡ１１Ａ１１６）国家自然科学基金资助项目（作者简介：龚金科，教授，博士生导师，主要从事发动机排放污染与控制研究，Ｅｍａｉｌ：ｇｏｎｇｊｉｎｋｅ＠１２６．ｃｏｍ
图１喷油助燃再生系统结构简图Ｆｉｇ．１Ｂｕｒｎｅｒｔｙｐｅｄｉｅｓｅｌｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅｆｉｌｔｅｒ
１、２．压力传感器３．喷油器４．进气阀５．高能火花塞６、７．温度传感器８．排气９．干净气体
２０１０年４月ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００１２９８．２０１０．０４．００１
农业机械学报
第４１卷第４期
柴油机喷油助燃再生系统微粒捕集器油气匹配研究
，２龚金科１吁璇１伏军１刘云卿１余明果１
＋中图分类号：ＴＫ４１１５
文献标识码：Ａ
文章编号：１０００１２９８（２０１０）０４０００１０５
ＳｔｕｄｙｏｎＦｕｅｌａｉｒＭａｔｃｈｉｎｇＦｏｒｍｓｉｎＢｕｒｎｅｒｔｙｐｅＤｉｅｓｅｌＰａｒｔｉｃｕｌａｔｅＦｉｌｔｅｒ
（１．湖南大学机械与运载工程学院，长沙４１００８２；２．湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室，长沙４１００８２）
【摘要】基于自行设计的微粒捕集器（ＤＰＦ）喷油助燃再生系统，对燃烧器内以不同油气比混合燃烧后气体与柴油机排气混合形成的高温废气温度进行试验研究，并采用过滤体孔道内的热再生模型，对ＤＰＦ喷油助燃再生过程进行数值模拟，模拟结果与ＤＰＦ再生试验数据吻合良好。根据再生过程的仿真结果，以怠速工况下ＤＰＦ再生时过滤体壁面峰值温度、温度梯度及再生时间等为条件，研究喷油助燃再生方式下燃烧器的油气配比问题，怠速工况０２５～００１６时能够实现合理匹配。下再生时油气比取０关键词：柴油机喷油助燃再生系统微粒捕集器油气匹配
ＡｂｓｔｒａｃｔＢａｓｅｄｏｎｓｅｌｆｄｅｓｉｇｎｅｄｂｕｒｎｅｒｔｙｐｅｓｙｓｔｅｍｄｉｅｓｅｌｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅｆｉｌｔｅｒ（ＤＰＦ），ｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｆｂｏｔｈｇａｓｉｎｂｕｒｎｅｒｍｉｘｅｄｗｉｔｈｃｏｍｂｕｓｔｅｄｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｇａｓｂｙｓｅｖｅｒａｌｆｕｅｌａｉｒｍａｔｃｈｉｎｇｆｏｒｍｓａｎｄｄｉｅｓｅｌｅｘｈａｕｓｔｇａｓｗａｓｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｌｙｓｔｕｄｉｅｄ．ＴｈｅｐｙｒｏｇｅｎａｔｉｏｎｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｆｏｒａｃｈａｎｎｅｌｏｆＤＰＦｗａｓｕｓｅｄｔｏｏｂｔａｉｎｔｈｅｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌｒｅｓｕｌｔ，ｗｈｉｃｈｉｓｖｅｒｉｆｉｅｄｔｏｍａｔｃｈｗｉｔｈｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｗｅｌｌ．，ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓ，ｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｏｆｆｕｅｌａｉｒｍａｔｃｈｉｎｇｆｏｒｍｓｏｎｉｄｌｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｗａｓＦｕｒｔｈｅｒａｎａｌｙｚｅｄｉｎｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ，ｓｕｃｈａｓｗａｌｌｍａｘｉｍｕｍｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｇｒａｄｉｅｎｔ，ｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｔｉｍｅａｎｄｓｏｏｎ，ｔｏａｃｈｉｅｖｅｔｈｅｒｅａｓｏｎａｂｌｅｍａｔｃｈｉｎｇｆｏｒｂｕｒｎｅｒｔｙｐｅＤＰＦ．ＫｅｙｗｏｒｄｓＤｉｅｓｅｌ，Ｂｕｒｎｅｒｔｙｐｅｓｙｓｔｅｍ，Ｄｉｅｓｅｌｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅｆｉｌｔｅｒ，Ｆｕｅｌａｉｒｍａｔｃｈｉｎｇｆｏｒｍｓ有催化再生、连续再生等被动再生技术对于柴油中
０３２～００２５时，燃烧后还有７％～９％氧气比为０气量，说明其燃烧前气体充足的含氧量能够使喷入柴油完全燃烧，因而燃烧后气体燃烧温度也达到最高；继续增大引入的空气量使油气比达到００１１时，由于引入的空气温度低于柴油机排气温度，当引入的空气量增大时，相当于加大了对混合气的冷却，从而使过滤体进气温度下降。
２
农业机械学报２０１０年
气背压超过该工况下ＥＣＵ所设定的排气背压极限值时，燃烧器立即工作，即喷油系统和供气系统分别通过喷油器３和进气阀４按照ＥＣＵ所发出的指令定时定量进行喷油和进气，迅速地完成雾化和混合ＣＵ控制安装在燃烧器过程。混合气形成后则由Ｅ出口处的高能火花塞５在合适的点火时刻点火，混合气燃烧后形成高温燃气，使柴油机排气温度提高ＰＦ中的微粒得以迅速燃到微粒着火点，则沉积在Ｄ烧实现整个再生过程。
的结构和微粒燃烧再生的特点，对微粒的燃烧模型
５］作适当简化，其假设如下［：
（１）微粒成分为纯碳，பைடு நூலகம்且在壁面上分布均匀。２）孔道的堵塞处密封良好，没有流动渗透。（（３）再生时气流速度较低，孔道内气流为层流。４）气体混合物近似满足理想气体状态方程，（各组分比热容为相等的常数。
图２壁流式微粒捕集器进口和出口孔道模型Ｆｉｇ．２ＭｏｄｅｌｆｏｒｉｎｌｅｔａｎｄｏｕｔｌｅｔｏｆｗａｌｌｆｌｏｗＤＰＦ
，但ＤＰＦ一直存在再生问题。在众
多过滤体微粒再生技术中，喷油助燃再生技术是一种有发展前景的再生方式。本文研究的喷油助燃再生系统是在过滤体前端的燃烧器内喷入一定量的柴油和补充一定量空气，并采用电点火来引发柴油燃烧，使柴油机排气温度升高到微粒着火点（８５０Ｋ），
１，２１１１１ＧｏｎｇＪｉｎｋｅＹｕＸｕａｎＦｕＪｕｎＬｉｕＹｕｎｑｉｎｇＹｕＭｉｎｇｇｕｏ
（１．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄＶｅｈｉｃｌｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＨｕｎａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ４１００８２，Ｃｈｉｎａ２．ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＡｄｖａｎｃｅｄＤｅｓｉｇｎａｎｄＭａｎｕｆａｃｔｏｒｙｆｏｒＶｅｈｉｃｌｅＢｏｄｙ，ＨｕｎａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ４１００８２，Ｃｈｉｎａ）
－４［３］含硫量低于１５× １０的要求，是一种适用性好、
引言柴油机微粒捕集器（ＤＰＦ）能有效地解决柴油机微粒排放问题
［１］
效率高和可靠性好的再生技术。喷油助燃再生过程中，过滤体前端燃烧器内的油气匹配直接影响到燃烧过程。因此，本文基于过滤体孔道内的热再生过程数学模型，分析油气配比对再生性能的影响，实现喷油助燃再生型ＤＰＦ燃烧器中油气的合理匹配。
针对以上自行设计的喷油助燃再生系统对ＤＰＦ内的柴油燃烧设计了以下几种油气匹配方案，如表１所示。表中的油气比指喷入的柴油与ＤＰＦ内柴油机排气及引入的空气的混合气体质量比。本１６Ｌ，柴油机怠速时排气文采用的柴油机排量Ｖ＝含氧量为９％；ＤＰＦ内喷油嘴喷油量２２ｋｇ／ｈ，喷油ａ；引入空气温度为２５ ℃，流速０３６ｍ／ｓ。压力５ＭＰ柴油机怠速工况下再生时，燃烧器内未引入空气时的油气比为００６４，引入不同量的空气后分别得到其它的油气比。过滤体入口处安装的氧浓度传感器与温度传感器可分别测得燃烧前后气体含氧量和温度。