柴油机微粒捕集器复合再生策略的试验研究

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柴油机排气颗粒物捕集器的发展

来看，柴油机相比于汽油机的主要劣势就是颗粒物粒物捕集器时必须适时地清除沉积的颗粒，即对捕集
（Ｍ）的排放水平大大高于汽油机，约为汽油机的器进行 “ Ｐ再生 ”，以防止排气不畅使柴油机性能恶化。３０～７０倍口。Ｐ主要由２大部分组成：一部分是国内外目前已有一些将两者结合的较好的颗粒物捕集】Ｍ
题的重要课题。
不均匀，易发生热应力损坏。另外，颗粒在蜂窝孔内
．
１．３
工
成板状结构，不利于着火燃烧】。
１２泡沫陶瓷．
２１０１年８月
活化能，使Ｐ在柴油机正常排气温度下燃烧，实现Ｍ再生。该方式过滤体受到的热负荷较小，寿命和可靠
视，制定了相应的柴油机排放法规，并且要求越来越数的各向异性，向膨胀系数是轴向膨胀系数的２倍，径
严格，净化柴油机Ｐ已成为国内外解决车辆排放问Ｍ由于颗粒都沉积在进气孔道内，因此再生过程中受热
ｒｇｎｒｔｏｃｎｌｇｅｆｌｒｉｅｅｔｅｒｒｉｃｓｅ，ｎｏａｏａｌｄｅｅｘａｓａｔｃｌｔｌｒｒｅｅｅａｉｎｔｈｏｏｉｓｏｔｎｒｃｎａｓａｅｄｓｕｓｄａｄｓｍｅｆｖｒｂｅｉｓｌｈｕｔｒｉｕａｅｆｔｓａｅｅｉｆｅｙｅｐｉｅｉｔｏｕｅ，ｉｈｉｏｉｅｔｌｒｍａｅｉｌａｄｒｇｎｒｔｎｔｃｎｌｇｅ．ｈｅｅｒｈｄｒｃｉｎｏＦｉｈｎｒｄｃｄｗｈｃｓｃｍｂｎｄｗｉｆｔｔｒａｎｅｅｅａｉｅｈｏｏｉｓＴｅｒｓａｃｉｅｔｆＤＰｎｔｅｈｉｅｏｏｆｔｒｕｏｗａｄｕｕｅｉｐｔｒｒ．ｓｆ

柴油机微粒捕集器逆向喷气再生试验研究

姜大海，郭猛超，资新运，邵玉平，邓成林。
（．北京交通大学机电学院，北京１１０４；００４
２．军事交通学院汽车工程系，天津３０６；３０１１．清华大学，北京１０８）００４
摘要：针对当前的柴油机微粒捕集器设计了一种“ 气式 ” 向喷气再生装置。给出了反吹效率的定义，再扫逆对生效果进行了简要评价。以Ｃ１２Ｑ柴油机为试验用发动机，用台架试验对再生过程中的喷气压力、气时Ｙ４０Ｂ利喷
量。考虑到排气背压与Ｐ沉积量之间具有很好的Ｍ
基金项目：国家自然科学基金（ｏ７１７；５６６ｏ）清华大学汽车安全与节能国家重点实验室资助项目（２０－７ＫＦ０６）作者简介：姜大海（９７，，１７一）男山东省乳山市人，师，士，要研究方向为内燃机燃烧与排放控制；Ｅｍａ：ｉｎｄｈｉｓｈ．ｏ。讲博主－ｉｊｇａａ＠ｏｕｃｍｌａ
，
其关键技术是过滤材料和过滤体再生。过滤材
料的研究已经取得了较大的突破，发出很多商品开化的过滤体材料，如美国Ｃｒｉｇ公司、ｏｎｎ日本ＮＧＫ公司研究的壁流式蜂窝陶瓷过滤体、国３公司美Ｍ研究的编织陶瓷纤维过滤体以及ＩＩＮ公司采用ＢＤＥ的特制碳化硅（ｉ）料等口３。再生技术的实用化ＳＣ材＿Ｊ

采用微波和铈-锰基添加剂的柴油机微粒捕集器复合再生的研究

ＩｓｏｈｔｗｅｈａｉｆＣｅｃｎｅｔｔｏｔｎｓ７２ｔｈｗｓｔａｈｎｔｅｒｔｏｏｔｎｏＭｎｃｎｅｔｉ５：５，ｔｅｆｔｒｈｓｔｅｓｏｔｓｒｇｎｒｔｎｔ．ｏｈｌａｈｈｒｅｔｅｅｅａｉｉｉｅｏｍｅＫｅｗｏｄ：ｄｅｅｎｉｅｙｒｓｉｓｌｅｇｎ；ｍｉｒｗａｅ；ｎ－Ｏ２ａｄｔｅ；ｐｒｃｌｔ；ｒｇｎｒｔｎｃｏｖＭＯｘＣｅｄｉｖｉａｔｕａｅｅｅｅａｉｉｏ
之比为７：５时，５２过滤体再生时间最短。
关键词：油机；波；柴微铈锰添加剂；粒；微再生
ＡｔｄｎｔｅＣｍｐｕｄＲｇｎｒｔｎｏｅｅａｔｕａｅＦｌｒＳｕｙｏｈｏｏｎｅｅｅａｉｆＤｉｓｌＰｒｃｌｔｉｅｏｉｔＵｓｎｃｏｖｎＯ一Ｏ２ＡｄｉｖｓｉｇＭｉｒｗａｅａｄＭｎＣｅｄｔｅｉ
汽
车
工
程
２１年（３０１第３卷）７期第
ＡｕｏｔｖｔｍｏｉｅＥｎｇｎｅｉｉｅｒｎｇ
２１２８０１１
采用微波和铈一基添加剂的柴油机锰
微粒捕集器复合再生的研究水
吴钢，龚金科，曙辉，王龙罡，明果余
于车辆、船舶和工程机械领域¨ 。但由于柴油机Ｊ尾气中含有大量有害微粒，因此必须对其进行有效

柴油机微粒捕集器定工况主动再生条件的试验研究

排量／Ｌ
压缩比
１８６．９
１９
．
最大扭矩转速／ｍｉｒ・ｎ
进气方式
１９００
涡轮增压，ＶＧＴ
，
０：１
ＥＧＲ
Ｐ。随着工作时间的增长，Ｍ过滤体内堆积的Ｐ增Ｍ多，动机的排气背压上升，响柴油机的正常工发影
高莹，张蕾，刘大文，李君
（吉林大学汽车动态模拟国家重点实验室，吉林长春１０２）３０２
摘要：柴油机尾气后处理系统采用仅安装氧化催化转化器方案，过试验确定了柴油机微粒捕集器定工况主通
２１０１年２月
高莹，等：柴油机微粒捕集器定工况主动再生条件的试验研究
仪、０５２Ｎ１０流量计、ＶＬ五气体分析仪、Ｌ１ＡＨｘ６压力传感器和Ｋ型热电偶温度传感器。
动再生时所需的入口条件，过对发动机不同工况排气温度的测量确定了微粒捕集器定工况主动再生的发动机工通
况点，出了主动再生时排气管中所需喷入液化石油气的喷射脉宽。试验中氧化催化转化器对ＨＣ的转化效率达得
收稿日期：２１ — 卜Ｏ；修回日期：２１ — ２３００１８００１Ｏ
基金项目：国家 “ 六三 ” 八计划（０８２０ＡＡ１００）１１１作者简介：高莹（９２）女，教授，士，１７一，副博主要研究方向为能源多元化与新型动力总成；ａｙｇｌ．ｄ．ｎｇｏｉ＠ｊｅｕｃ。ｎｕ

柴油机微粒捕集器再生技术研究

在壁面的ＨＣ成分将在排温升高时和薄骨架结构，泡沫合金表面容易ＤＰＦ的再生，这是ＤＦＰ能否在柴油重新挥发出来，并排向大气；发动被熔融铝液浸透并覆盖，退火处理机上正常使用的关键。在ＤＦＰ开发
（Ｐ安装在柴油机排气管上，ＤＦ）过
多孔堇青石
排气出口
滤技术的机理主要有：排气通过时微粒经过扩散、截流、惯性碰撞和
重力沉降等原理被过滤体捕集。捕集效率主要受到微粒粒径、过滤体微孔孔径、排气流速及气流温度等
陶瓷封堵
机排气微粒由不可溶炭粒（ＤＦ）Ｉ、排气阻力，高的机械强度和抗震动体上研究和使用较多的是壁流式蜂未燃液体碳氢化合物（ＯＦＳ）和硫性能，并且还须具备抗高温氧化性窝陶瓷。它具有多孔结构，相邻两一个通道进口被堵住，而酸盐组成，微粒粒径小，主要为的耐热冲击性与耐腐蚀性。其中高个通道中，的过滤效率与低的排气阻力是相互另一通道的出口被堵住，为保证其０Ｏ～２ｍ，．ｌ质量轻，长时间悬能浮在大气中，容易被人体吸入并沉矛盾的，选择材料时要综合考虑这机械强度和耐热强度，孔道密度一６孔ｃ时积在肺泡中，对人体健康造成极大两方面的性能。国外在过滤材料上般约为１／ｍｚ，孔道截面为的研究已经取得较大的突破，出现２ｍｍ ×２ｎｍｒ左右，壁厚为０４ｍｍ．的危害。见，日益严格的汽车排放法规的实了一些商品化的产品。目前国内外左右，图１这种结构迫使排气由施迫使人们寻求解决汽车排气污染研究和应用的过滤材料有陶瓷基、入口敞开的通道进入，穿过多孔的陶瓷壁面进入相邻的出口敞开通道，的有效途径和技术。自２世纪７年金属基和复合基三大类。００１１陶瓷基过滤材料．而微粒就被过滤在通道壁面上，这代以来，人们对柴油机排气微粒后目前研究和应用最多的是陶瓷基种ＤＦ对微粒的过滤效率可达９％Ｐ０它们通常由氧化物或碳化以上。可溶性有机成分ＳＦ也能被Ｏ微粒捕集技术是目前公认的最为有过滤材料，物组成，具有多孔结构，在７００￣Ｃ以部分捕集，近年来在制造技术上取效的微粒净化技术，也是目前商用处理技术进行了广泛而深入地研究。前景最好的技术之一。微粒捕集器

柴油机微粒捕集器再生技术研究综述

以及性能更佳的钛酸铝材料也已经开发出来 …＿。国内外生产过滤材料的公司众多，美２儿如国Ｃｍｉ公司、Ｍ公司；ｏｎｇ３日本ＮＫ公司；Ｇ国内的江
等领域，国内保有量逐年上升。但柴油机的微粒其
（．ｍｓＤｐｒｎｆＫｎｎｌａｙＡｃｄｍ，ｎｎ，５０２．ｎｔｕｅ１ＡｒｅａｔｔＯｕＭｉｇＭｉｔｒａｅｙＫｕＭｉｇ６０７；Ｉｓｔｔｍｅｉ２ｉ
ｏｌａｙＴａｓｏｔｉ，ｉＪ０１１３Ａｍ６７，ｕｕｎ０００）ｆｉｒｒｎｐｒｔｎＴａｉ３０６；．ｒｙ６１２ＬＱａ５０Ｍｉｔａｏｎｎ２ＡｓａｔＤｅｅＰｒｃｌｅＦｌｒ（Ｐ）ｉｔｅｍｓｅｅｔｅｔｈｏｇｒｅｉｉｏｔｌｏｂｔｃ：ｉｌａｔｕｔｉｅＤＦｓｈｏｔｆｃｖｅｎｌｙｆｍｓｏｃｎｒｆｒｓｉａｔｉｃｏｏｓｎｏ
ＰｏｒｓｆＲｅｅｅａｉｎＴｃｎｌｇｅｏｅｅｎｉｅＰｒｉｕａｅＦｌｒｒｇｅｓｏｇｎｒｔｅｈｏｏｉｓｆｒＤｉｓｌｇｎａｔｌｔｉｅｏＥｃｔ
ＬＮＣａｇ—ｙｏ，ＵＯＭｅｇｈ０，ＡＧｏ—ｓｅ，ＡＮＹｕ—ｄｎ３ＡｈｎａＧｎ —ｃａ２ＨＮｕｈｎＹＧｏｇ
ｄｅｌｅｇｎｉｓｎｉｅ．Ｔｈｅｏｉａｅｆｔｒｍａｅａｄｒｇｎｒｔｎ．Ｏｎｔｅｂｓｓｏｈｎｒｄｔｎｏｌｒｅｅｋｙｔｔｒｌｅｔｒｌａｅｅｅｉｉｉｎａｏｈａｉｆｔｅｉｔｕｃｏｆｆｔｏｉｉｅ

采用燃烧器+氧化催化器的柴油机微粒捕集器复合再生控制策略的研究

ｄｅｅｎｉｅａｄｔｅｆｅｒｍｕｅｅｕｉｅｏｎｉｅａｄｉｎｔｌｅｔｔｅｔｉ・ｎｆｅｈｕｔｐｐｏｅｅｅａ－ｉｓｌｅｇｎｎｈｕｌｆｏｆｌｒｔｒｐｐｆｅｇｎｎｓｉｓａｌｄａｈａｌｅｄｏｘａｓｉｅｆｒｒｇｎｒ・ｎ－
汽
车
工
程２１（ｏ３）ｏ１００Ｖ１２Ｎ．．
２１（３００年第２卷）１第期
ＡｔｔｅＥｇｎｅｉｇｕｍｏｖｎｉｅｒｏｉｎ
２１０７０００
采用燃烧器＋氧化催化器的柴油机微粒
捕集器复合再生控制策略的研究
资新运郭猛超张伟姚广涛蔡，，，，
（．军事交通学院汽车工程系，１天津
术
强
１０７）００２
３０６；２０１１．装甲兵工程学院机械工程系，京从增压柴油机的涡轮增压器取出新鲜空气，回油管路取油供给燃从
ｉｅｔｅｃｍｐｕｄｒｇｎｒｔｏｆＤＰｉｈｏｅｒｎｅｏｔｂｅｗｏｋｃｎｉｉｎｆｔｅｅｇｎ．ＯｎｔｅｂａｅｏｅｚｈｏｏｎｅｅｅａｉｎｏＦｎｔｅｗｈｌａｇｆｓａｌｒｏｄｔｓｏｈｎｉｅｏｈｓｆｒ — ｇｎｅａｉｎｃｎｒｌｓｒｔｇｓｄｏｘａｓａｋｐｅｓｅ，ｉｓｖｌｅｉｅｉｅｙｔｍｐｒｔｅａｃｒｉｇｔｍｐｒｃｌｅｒｔｏｏｔｏｔａｅｙｂａｅｎｅｈｕｔｂｃｒｓｕｒｔａｕｓｒｖｓｄｂｅｅａｕｒｃｏｄｎｏｅｉｉａｅｕｔｎｑａｉｓ，ａｈｂｃｒｓｕｅＭＡＰｉｉｉｅｏ２ｅｐｅｓｏｏｎｄｔｅ３ＤａｋｐｅｓｒｓｓｍｐｌｄｔＤｘｒｓｉｎ．Ａｏｏｎｅｅｅａｉｎｃｎｒｌｓｒｔｇｉｆｃｍｐｕｄｒｇｎｒｔｏｏｔｏｔａｅｙｏｃｎｔｎｅｅａｕｅｔｍｉｇ’ ｉｒｐｏｅｆ‘ ｏｓａｔｔｍｐｒｔｒｉｎｓｐｏｓｄ，ｔｅｉｅｎａｉｎｏｏｒｌｓｒｔｇｎｄｆｅｅｔｗｏｋｎｅｉｎｓｈｍｐｌｍｅｔｔｏｆｃｎｔｏｔａｅｉｉｒｎｒｉｇｒｇｏｓｉｙｆｄｓｕｓｄ，ａｄａｒａｘｍｐｅｏｅｅｒｔｏｒｃｓｎｌｓｓｉｉｅｉｃｓｅｎｅｌｅａｌｆｒｇｎｅａｉｎｐｏｅｓａａｙｉｓｇｖｎ．Ａｅｌｖｈｃｅｔｓｓｃｎｄｃｅｎｔｅｃｎｒａｅｉｌｅｔｉｏｕｔｄｏｈｏ — ｔｏｔａｅｅｎｄａｄｔｅｒｓｌｈｗｈｔｅｓｉｎｎｌｄｉｇｐｒｉｕａｅｔｏｏｇｌｅｓｎｔｏａＶｍｉｓｏｒｌｓｒｔｇｄｆｅｎｈｅｕｔｓｏｔａｍｉｓｏｓｉｃｕｎａｃｌｔｈｒｕｈｙｍｅｔａｉｎｌＩｅｓｉｎｙｉｓｔ

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DPF微粒捕集器再生

柴油机微粒捕集器再生技术研究由于柴油机具有低油耗、高热效率和低排放等特点，又具有良好的经济性、动力性和可靠性，因而被广泛地用作汽车和工程机械的动力。

但其尾气中含有大量的微粒（PM，约为汽油机的30〜80倍，成为城市中的一个重要污染源。

柴油机排气微粒由不可溶炭粒（IDF）、未燃液体碳氢化合物（SOF和硫酸盐组成，微粒粒径小，主要为0.01〜2 口m,质量轻，能长时间悬浮在大气中，容易被人体吸入并沉积在肺泡中, 对人体健康造成极大的危害。

日益严格的汽车排放法规的实施迫使人们寻求解决汽车排气污染的有效途径和技术。

自20 世纪70 年代以来，人们对柴油机排气微粒后处理技术进行了广泛而深入地研究。

微粒捕集技术是目前公认的最为有效的微粒净化技术，也是目前商用前景最好的技术之一。

微粒捕集器（DPF安装在柴油机排气管上，过滤技术的机理主要有：排气通过时微粒经过扩散、截流、惯性碰撞和重力沉降等原理被过滤体捕集。

捕集效率主要受到微粒粒径、过滤体微孔孔径、排气流速及气流温度等因素影响。

随着工作时间的增长，过滤体内堆积的微粒增多，发动机的背压将上升，影响柴油机的正常工作，须用燃烧等方法将这些微粒除去，即过滤体的再生。

DPF 的关键技术是过滤材料及其再生的选择和研究。

、过滤材料过滤材料的结构与性能对整个微粒捕集系统的性能（如压力降、过滤效率、强度、传热和传质特性等）有很大的影响。

DPF 对过滤材料的要求是：高的微粒过滤效率，低的排气阻力，高的机械强度和抗震动性能，并且还须具备抗高温氧化性的耐热冲击性与耐腐蚀性。

其中高的过滤效率与低的排气阻力是相互矛盾的，选择材料时要综合考虑这两方面的性能。

国外在过滤材料上的研究已经取得较大的突破，出现了一些商品化的产品。

目前国内外研究和应用的过滤材料有陶瓷基、金属基和复合基三大类。

一）陶瓷基过滤材料目前研究和应用最多的是陶瓷基过滤材料，它们通常由氧化物或碳化物组成，具有多孔结构，在700C以上能保持热稳定，比表面积大于im/g，主要结构包括蜂窝陶瓷、泡沫陶瓷及陶瓷纤维毡。

柴油机微粒捕集器再生技术的分析和研究

柴油机微粒捕集器再生技术的分析和研究
李忠华。杜传进
（武汉理工大学汽车工程学院，湖北武汉４０７３００）
摘
要：柴油机微粒揣集器技术是柴油机微粒排放控制的有效手段，其关键技术是过滤材料和再生方法。详细介
绍了几种过滤材料和不同的再生技术，指出了各种技术的特点和主要问题。关键词：柴油机；微粒捕集器；过滤材料；再生技术中图分类号：Ｔ２Ｋ４１．５文献标识码：Ａ文章编号：１０ —３７（０６）０．０２００１５２０４６０２．４
微粒捕集器（Ｐ）过滤技术的机理主要有：ＤＦ排气通过时微粒经过扩散、截流、惯性碰撞、重
力沉降等原理被过滤体捕集。捕集效率主要受到微粒粒径、过滤体微－－径、排气流速、气流温ｆｆＬＬ
料及其再生方法的选择。
高、排放低等特点，其燃油经济性明显好于汽油机，是今后车用发动机的一个主要发展方向。然而，柴油机的微粒（Ｍ）Ｐ排放量却是汽油机的几十倍甚至更多，给人类健康和环境带来巨大的危害，因此迫切需要控制柴油机的微粒排放『１１。柴油机微粒排放的控制分为机内控制和机外控制。机内控制主要采用以下一些措施来改善柴油在燃烧室内的燃烧状况，以达到控制微粒排放的目的。这些措施包括：提高柴油喷射压力、改善燃烧室的形状使燃油能充分地混合、减少机油
ＴｈａｙｉｄＳｔｄｆｔｅＲｅｅｅａｉｎｅＡｎｌｓｓａｎｕｙｏｈｇｎｒｔｏＴｅｈｏｏｙｆｅｅＰａｔｕａｅＦｉｅｃｎｌｇｏｒＤｉｓｌｒｃｌｔｌｒｉｔ

柴油机微粒捕捉器再生控制策略

维普资讯
第２卷（０２第
学
报
ＴｒｎｓｃｉｓｏｆＣＳＣＥａａｔｏｎＩ
Ｖｏ．Ｏ２０）．】２（０２Ｎｏ２
文章编号：００００（０２０１６０１０９９２０）２００ — ５
引言
在各种柴油机微粒捕捉器再生技术中，连续再除生外，都要对再生时机进行判断，即进行再生控制。再生控制系统是微粒捕捉器不可缺少的部分。
确定再生时机须考虑两方面因素：是微粒沉积一所引起的排气阻力对柴油机性能的影响；是微粒沉二
过５。
图１为柴油机转速１８０ｒｒｉ（大扭矩转速）０／ｎ最ａ
时、同负荷下，气背压对柴袖机动力性的影响程不排度。从图中可以看到，同负荷下，油机功率下降与不柴排气背压基本上成正比。负荷时功率下降较小：全排气背压为３Ｐ５ｋａ时，功率下降只有３２。相对而言，．小负荷时，排气背压对柴油机功率的影响较大：排气背压
体来改变排气背压。但是如果要深入研究不同工况下背压对柴油机性能的影响，用这种方法的工作量和使时间消耗是相当大的，而且背压难以稳定在某一值进行重复试验测量。因此本文在排气管中安装了一蝶形阀．控制蝶形闶的开度便可产生所需的排气背压。这种方法不仅简单，而且产生的背压非常稳定试验中所用的柴油机为ＹＣ１８柴油机为了便６０于说明问题，研究中有关排气背压对油耗、功率及排放的影响都是以百分比的形式给出。由于波许烟度与微粒量不是线性关系，因此波许烟度变化的百分比并不能真实地反映微粒量的变化为此，究中先利用经验研公式将波许烟度转换为微粒的质量浓度．后再计算然

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

柴油机排气微粒捕捉器再生条件及分析

式中：为微粒的氧化速率Ｒ
为过滤体微粒沉积量；
为排气中氧气浓度：Ｉ为微粒温度；７１Ｒ为通用气体常数： “为频率因子：为微粒活化能。一般柴油机Ｅ
排气微粒的活化能为Ｅ— １Ｊ ×１Ｊｋｌ．１０ｋ／ｍｏ
捕集速率大干微粒氧化速率．粒沉积量逐渐增加，微直至达到平衡微粒沉积量：反之．微粒氧化速率大于微粒
的微粒量取决于在工作时间内过滤体的微粒捕集量和
微粒的氧化量
捕集速率，～定时间后．过滤体微粒沉积量仍要恢复到
ｄ，－Ｅ１、
（
百
。ｔ一！ｒｉ＿
１ｊＩ
高于４０（，ｌ本上可以使平衡微粒沉积量保持在０、Ⅲ 基ｌ其临界微粒沉积量（再生的微粒量）内。需之
如果在柴油机常用工况下．衡微粒沉积量低于平
微粒氧化分为两种情况．即缓慢氧化和剧烈氧化。在缓馒氧化过程中．氧化所放热量立刻被气流带走．微粒、过滤体及排气温度不会产生明显的变化一般当温度在６０ｃ以上时．５微粒将发生剧烈氧化。任剧烈氧化过程中，微粒的氧化速度极高．滤体的再生可以在几过分钟之内完成微粒氧化速率可以用Ａｒｈｎｕｒｅｉｓ方程表示为
２微粒捕捉器的主动再生
过滤体能够实现主动再生的条件是，在柴油机常用工况下．过滤体的平衡微粒沉积量低于其临界微粒沉积量过滤体主动再生是否能够进行．主要取决于过滤体的临界微粒沉积量粒捕集速率和微粒的氧化微

柴油机CPF捕集及主被动再生性能的数值模拟研究

ABSTRACTParticulate Matter (PM) in diesel exhaust can do great harm to human’s respiratory system. As an effective way of promoting the passive regeneration of PM，CPF（Catalytic Particular Filter）has already been developed and drew much attention by the internal combustion engine researchers。

In this paper, a CPF numerical model was proposed with experimental verification. The paper introduced PM catalytic regeneration percentage( ) as a criterion of CPF catalytic efficiency and investigated the influence of inlet conditions and physical parameter on catalytic efficiency to select catalyst loading based on certain catalytic efficiency range；Several factors that affected formation of soot layer and pressure drop of a filter were analyzed, which involved in various wall permeability, cell density, channel diameter ratio (inlet to outlet)；In addition, the effect of different shapes of channel, wall permeability and soot permeability on pressure drop, frequency of active regeneration and maximum regeneration temperature were investigated；In the same time，the influence of the ash on the pressure drop of an empty filter is investigated for different physical parameters of ash. The results show that:(1)For the continuous passive regeneration of soot layer and cake layer, in some contidions reaches the best CPF catalytic efficiency and high initial particle mass,channel diameter ratio causes high catalytic efficiency. For the depth layer the soot mass was burned from 657K to 710K.In addition the catalytic efficiency is related to temperature instead of exhaust components(2)The physical parameters of CPF such as porosity and the import and export ratio have little impact on the efficiency of catalyst.(3)With the increase of wall permeability , PM tends to deposit on axial ends of filter and distribute more uniform; With the increase of cell density and channel diameter ratio, the initial time of cake layer formation is earlier.(4)The active regeneration frequency drops under the condition of hexagon channel compared with the square channel and octagonal channel; the maximum active regeneration temperature is low under the condition of square channel compared with the hexagon channel and octagonal channel.(5)Under the condition of square channel，in high wall permeability and high soot permeability the total pressure is small and the active regeneration frequency islow; in high wall permeability and low soot permeability the low maximum active regeneration temperature is good at prolonging the service life of the diesel engine.(6)The low initial ash and high ash distribution factor cause the low pressure drop. The active regeneration frequency drops under the condition of the low initial ash and the high ash distribution factor; the maximum active regeneration temperature is low under the condition of the high ash distribution factor and high ash permeability.Key words：Catalytic particular filter；Physical parameters；Efficiency of catalyst；Regeneration；Ash目录第一章绪论 (1)1.1引言 (1)1.2 国内外柴油机排放法规及技术路线 (2)1.2.1国内外柴油机排放法规 (2)1.2.2国内外柴油机排放控制路线 (4)1.3柴油机排气微粒的生成机理及危害 (5)1.3.1柴油机排气微粒的生成机理 (5)1.3.2柴油机排气微粒的危害 (6)1.4柴油机微粒捕集和主被动再生技术 (7)1.5连续再生技术的研究现状 (10)1.6本论文的意义及主要研究内容 (11)第二章CPF数值模型的建立与实验验证 (13)2.1 CPF数值模型的建立 (13)2.1.1 CPF内部流场模型 (13)2.1.3 CPF碳烟预测模型 (16)2.1.4 CPF再生化学反应模型 (16)2.2 CPF再生反应机理 (17)2.3 CPF一维及三维实体计算模型建立 (19)2.4 CPF数值模型实验验证 (20)2.4.1计算初始参数设置 (21)2.4.2模拟值和实验值的对比 (22)2.5 本章小结 (24)第三章CPF系统催化剂效率的评价与影响分析 (25)3.1催化剂催化效率参数的定义 (25)3.2不同进气温度、不同初始碳烟量对催化剂效率的影响 (25)3.3不同NO/NO2比例对催化剂效率的影响 (26)3.4不同碳烟过滤层时催化剂效率的变化情况 (27)3.5物性参数对催化剂效率的影响 (28)3.6本章小结 (29)第四章物性参数对CPF捕集及主动再生性能的影响 (30)4.1 物性参数对CPF捕集性能的影响 (30)4.1.1不同壁面渗透率对碳烟层形成和分布均匀性的影响 (30)4.1.2不同过滤孔密度对CPF捕集性能的影响 (32)4.1.3不同进出口径比例方形孔道对CPF碳烟捕集性能的影响 (34)4.2物性参数对CPF主动再生频率及最高温度的影响 (35)4.2.1物性参数对CPF主动再生频率的影响 (35)4.2.2 物性参数对主动再生最高温度的影响 (38)4.3本章小结 (40)第五章灰分对CPF碳烟捕集再生性能的影响 (42)5.1灰分对CPF内部压降的影响 (42)5.2灰分对CPF主动再生频率的影响 (43)5.3灰分对最高再生温度的影响 (44)5.3.1灰分分布系数对最高再生温度的影响 (44)5.3.2灰分渗透率对最高再生温度的影响 (45)5.4 本章小结 (46)第六章全文总结和展望 (47)6.1全文总结 (47)6.2 工作展望 (48)参考文献 (50)发表论文和参加科研情况说明 (55)致谢 (56)第一章绪论1.1引言近年来，由于石油资源面临枯竭以及人们对温室效应的日益关注，节能和排放已经成为内燃机工业发展的主旋律，内燃机工作者们都在积极探寻节能减排的新技术，柴油机由于其良好的节能效果和较低的排放性能，越来越多的被用作汽车动力装置，欧洲已经逐渐实现柴油机化。

柴油机微粒捕集器“扫气式”逆向喷气再生装置研究

Ｃｉａｈｎ）
Ａｂｔａｃ：Ｉｈｓｐｐｒｈｒｓｎｉｓｌｐｒｉｕａｅｆｌｅｅｈｏｏｙｉｉｃｓｅｓｒｔｎｔｉａｅ，ｔｅｐｅｅｔｄｅｅａｔｃｌｔｉｔｒｔｃｎｌｇｓｄｓｕｓｄ．Ｔｈｈｅｒｎｄｅｔｏｙａｄａ —
（．ＣｌｇｆｃａｉｌｎｌｃｃｌｎｉｅｒｇｅｇＪｏｎｎｖｒｔ，ｅｉｇ１０４１ｏｅｅｏＭｅｈｎａａｄＥｅｔａＥｇｅｎ，ＢｉｉｔｇＵｉｓｙＢｉｎ０４，Ｃｉａ．Ｄｐｒｅｔｌｃｉｒｎｉｎａｏｅｉｊ０ｈｎ；２ｅａｍｎｔ
的过滤体材料，如美国Ｃｍｉｇ司、１本ＮＫ公ｏｎ公３Ｇ司研究的壁流式蜂窝陶瓷过滤体，美国３Ｍ公司研
究的编织陶瓷纤维过滤体以及ＩＩＥＢＤＮ公司采用的碳化硅（ｉ） ¨ ．再生方法根据再生原理不同，ＳＣ等可分为主动再生和被动再生两类．主动再生的原理是利用燃油燃烧的热能、电能、微波能等提供碳烟
添加剂来降低微粒氧化反应的活化能，从而降低微粒的起燃温度，达到再生目的．就主动再生而言，
实用化和商品化的柴油机微粒后处理技术．其关键
技术是过滤材料和过滤体再生．目前，过滤材料的研究已经取得了较大的突破，已开发出很多商品化
Ｋｅｏｄ：ｄｅｅｅｇｎ；ＰｙｗｒｓｉｓｌｎｉｅＭ；ｒｖｒａｃｍｒｓｄａｊｃｏｅｅｓｌｏｐｅｓｉｉｅｔｎｅｒｎｉ

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
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技术纵横
轻型汽车技术
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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

DPF再生技术的分析和研究

解决在再生过程中燃烧引起的局部过热导致过滤材料熔融破裂或残留烟灰粘附在过滤材料上使
ＤＰＦ失效的问题，ＮＨＫＳｐｒｉｎｇ公司发明了一种新
型过滤材料，这种过滤体的单元由叠层金属纤维毡和氧化铝纤维毡组成。从排气进口到出口，叠层纤维毡的密度越来越细，保证了微粒的均匀捕获，过滤效率可达到８０％～９０％，同时能起到消声器的
它们通常由氧化物或碳化物组成，具有多孔结构，在７００。Ｃ以上能保持稳定，比表面积大于１／ｇ，
主要结构包括壁流式蜂窝陶瓷、泡沫陶瓷、编织陶瓷等。
壁流式蜂窝陶瓷是目前综合性能较好、最为常用的一种过滤体，其壁内小孔的直径均在微米
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技术纵横
轻型汽车技术
２０１３（３）总２８３
级，过滤材料可达９０％以上，且耐高温、机械强度高；其主要缺点是物理参数的各向异性，径向膨胀系数是轴向膨胀系数的两倍，由于微粒都沉积在进气孔道内，因此再生过程受热不均匀，易发生热应力损坏。另外，微粒在蜂窝孔内成板状结构，不利于着火燃烧。泡沫陶瓷的微粒捕集效率一般在４０％～７０％之间。其优点是多孔结构使火焰易于传播，从而有利于再生，且各向同性，再生时产生的热应力较小，不易造成过滤体热应力损坏；其主要缺点是结构疏松、强度较低，在排气冲击和机械振动条件下

柴油车炭化微米木纤维微粒捕集器再生控制系统研究

（ｔ－．北林业大学机电工程学院，黑龙江哈尔滨１５００４０）
摘要：利用新型的柴油车排放微粒物净化材料 — — 炭化微米木纤维，研制了一种柴油车尾气微粒捕集器，根据
其不能承受高温的特点设计了基于Ｃ８０５１Ｆ０２１单片机的底部吸气式再生控制系统，实现再生控制，通过ＣＡ６ＤＬ１～２８重型柴油机台架试验验证了设计方案的可行性。
关键词：炭化微米木纤维：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１ — ２２２２．２０１３．０１．００６
中图分类号：ＴＫ４２１．５
第１期（总第２０４期）
２０１３年２月
车
用
发
动
机
Ｎｏ．Ｉ（ＳｅｒｉａｌＮｏ．２０４）
Ｆｅｂ．２Ｏｌ３
ＶＥＨＩＣＬＥＥＮＧＩＮＥ
柴油车炭化微米木纤维微粒捕集器再生控制系统研究
郭秀荣，王冬冬，杜丹丰，马岩，杨春梅，张莉
收稿日期：２０１２ — ０８ — ２２；修回日期：２０１２１２１５
基金项目：中央高校基本科研业务费专项资金（ＤＬ１ＩＣＢ０１）；黑龙江省自然科学基金（Ｃ２０１２２８）；国家自然科学基金（３１０７０５００）作者简介：郭秀荣（１９７２一），女，副教授，博士，主要研究方向为汽车排放控制、木材科学与技术；ｇｘｉｕｒｏｎｇ２００２＠ｓｉｎａ．ｃｏｎ。ｒ

颗粒捕捉器再生原理

- 间歇式热再生：颗粒捕捉器在一定时间内收集颗粒物，然后停止颗粒收集并加热，将积聚的颗粒物燃烧或氧化掉，再重新开始收集颗粒物。
- 连续式热再生：颗粒捕捉器在收集颗粒物的同时，利用一部分热量将颗粒物进行燃烧或氧化，使其保持较高的捕捉效率。
颗粒捕捉器再生原理
2. 化学再生：化学再生是指使用化学物质来清除颗粒捕捉器中的颗粒物。常见的方法包括使用酸、碱或氧化剂等化学物质，将颗粒物溶解或转化为可溶性物质，然后通过冲洗或吹扫等方式将其清除。
颗粒捕捉器再生原理
颗粒捕捉器再生原理是指通过某种方式清除或燃烧捕捉器中积聚的颗粒物，使其重新恢复捕捉颗粒物的能力。以下是两种常见的颗粒捕捉器再生原理：
1. 热再生：热再生是指通过加热颗粒捕捉器中的颗粒物，使其燃烧或氧化，从而清除颗粒物。这种方法通常使用燃料或电加热来提供高温，将颗粒物转化为气体或灰烬。热再生可以分为间歇式和连续式两种方式。
这些再生原理可以根据具体的颗粒捕捉器类型和应用环境进行调整和优化。再生过程的目的是清除或燃烧颗粒物，使颗粒捕捉器恢复其捕捉效率，以保持环境的清洁和减少颗粒物的排放。
ห้องสมุดไป่ตู้

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部温度达到Ｐ氧化燃烧所需温度而实现的再生。Ｍ
ａｒｍｔｎｅｅｅｎｓｆｅｅａｒｉｒｕｏｓｃｎｒｌｂｅｔｅ．Ｔｅｒｓｌｆａｔｕａｏｄｎｎｔｅｌｉａｄｔｖｎｅｓｏｍｐｒｔｅｄｓｉｔｎａｏｔｊｃｖｓｈｅｕｔｏｒｃｌｅｌｉｇａｄｕｉｈｔｕｔｂｉｏｏｉｓｐｉｔａ
（ＢＦＣ）ａｄｄｅｅｏｉａｉａａｓｉｐｏｏｅｉｅｄｓｎｏｅｅｅｔｎｓｓｍｐｅｅｔ．Ａｓａｇｏｎｉｌｘｔｎｃｔｙｔｓｒｐｓｄｗｔｔｅｉｆｇｎｒｉｙｔｒｓｎｅｓｄｏｌｈｈｇｒａｏｅｄｔｔｙｆｒｒｅ
ｒｇｎｒｔｎｂｎｈｔｓｈｗｈａｈｅｅｅａｉｅｃｅｔｓｏｔｔｔｅＦＢＣｎｒｇｎｒｔｏｙｔｍａｆｅｔｅｙｌｗｅｈｉｈ — ｆｅｅａｕｅｏｏｉｅｅｅａｉｎｓｓｅｃｎｅｆｃｉｌｏｒｔｅｌｔｏｔｍｐｒｔｒｆｖｇｐｒｉｕａｅ，ｔｅｓｓｅｃｎｐｏａｔｃｌｔｈｙｔｍａｒｍｐｔｔｅｒｇｎｒｔｏｎｔｍｅ，ａｄｔｎｅｅｅａｕｒｆｆｌｅｌｍｅｔｉａｈｅ — ｈｅｅｅａｉｎｏｉｎｈｅｉｎｒｔｍｐｒｔｅｏｔｒｅｅｎｓｒｔｒｅｉＹｎｗｉｈｅｅｅａｉｎｅｃｅｃｉｈｅｈｎ９ｅｔｔｅｒｇｎｒｔｏｆｉｎｙｈｇｒｔａ５％．ｈｉＫｅｗｏｒ：ＤＰＦ；ｂｎｅｙｄｓｕｒｒ；ＦＢＣ；ＤＯＣ；ｒｇｎｒｔｏｓｒｔｇｅｅｅａｉｎｔａｅｙ
（．军事交通学院汽车工程系，１天津３０６；２０１１．北京交通大学机电学院，北京１０４）００４
［摘要］提出了一种起燃器＋燃油携带催化剂＋氧化催化器的微粒捕集器再生方法，绍了该再生系统的设介
讨；出了查询转速一提负荷一背压三维脉谱图的再生时机判断策略；建立了以温度极限与温度分布均匀性为控制目标的再生温度控制策略。台架颗粒物加载和再生试验结果表明，再生系统中的燃油携带催化剂能有效降低颗粒物着火温度，系统能准时进行再生提示，滤体内温度分布均匀，生效率达到９％以上。过再５
ｓｒｆｅｈｕｔｐｐｓｐｔｆｒｒｕｅｏｘａｓｉｅｉｕｏｗａｄ，ａｄｔｅｒｇｎｒｔｏｅｎｈｅｅｅａｉｎｔｍｐｅａｕｅｃｎｒｌｓｒｔｇｓｅｔｂｉｈｄｗｉｈｅｒｔｒｏｔｏｔａｅｙｉｓａｌｓｅｔｔｅｔｍｐｅ — ｈｒ
Ｚｎｕ，ＺａｇＷｅｆｎｉＸｉｙｎｈｎｉｇ，Ｙａａｇａｉｎｈｉ，ｅｏＧｕｎｔｏ，ＪａｇＤａａ＆ＢｕＪａｇｏｉｎｕ
１ＤｐｒｅｔｆＡｔｏｉｎｉｅｉｇ．ｅａｔｎｕｍｔｅＥｇｎｒ，ＭｉｔｒｒｎｏｔｔｎＵｉｒｔ，Ｔａｊ３０６；ｍｏｏｖｅｎｌａｙＴａｓｒｉｎｖｓｙｉｎｎ０１１ｉｐａｏｅｉｉ
２Ｃｌｇ．ｏｅｅｏｃａｉｌａｄＥｅｔｃｌｎｉｅｒｇ，ｅｎｌｆＭｅｈｎｃｎｌｒａｇｎｅｎＢｌｇ￣ａｔｎｎｖｒ，Ｂｎ１０４ａｃｉＥｉｉｔｏｇＵｉｓｏｅｅｇ００４
［ｂｔａｔＡｒｇｎｒｔｎｓｈｍｅｆｒｄｅｅｐｒｃｌｅｆｔＤＦ）ｕｉｇｂｒｅ，ｆｅ—ｏｅｃｔｙｔＡｓｃ］ｒｅｅｅａｏｃｅｏｉｌａｔｕａｉｅｉｓｉｔｌｒ（Ｐｓｕｎｒｕｌｒａｌｓｎｂｎａ
关键词：微粒捕集器；燃器；油携带催化剂；起燃氧化催化器；生策略再
ＡｎＥｘｅｉｎａｔｄｎｔｅＣｏｏｎｇｎｒｔｏｐｒｍｅｔｌＳｕｙｏｈｍｐｕｄＲｅｅｅａｉｎ
ＳｒｔｇｏｅｅｒｉｕａｅＦｌｅｔａｅｙｆｒＤｉｓｌＰａｔｌｔｉｔｒｃ
ｊｄｉｇｔｅｒｈｏｅｔｆＰｅｅｅａｏｙｌｏｉｇｕｅ３ｎｉｅＭＰｏｓｅｄｌｄａｄｔｅｂｃｒｓｕｇｇｔｍｎｏＦｒｇｎｒｔｎｂｋｎｐｔｅｇＡｆｐｅ，ｏｎａｋｐｅ— ｎｈｉｍＤｉｏｈＤｎａｈ
汽３０１第３卷）７期第
ＡｕｔｍｏｉｅＥｎｉｅｉｇｏｔｇｎｅｒｎｖ
２１２０１１９
柴油机微粒捕集器复合再生策略的试验研究术
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