DPF载体结构对非道路柴油机再生性能影响的试验研究
柴油机排气后处理DPF失效对发动机性能的影响
● 车辆工程
Ｖ ｅ ｈ ｉ ｃ ｌ ｅ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ
柴 油 机 排 气 后 处 理 Ｄ Ｐ Ｆ失 效 对 发 动 机 性 能 的 影 响
姚 广涛 ， 伍 恒 ， 刘宏威 ， 张卫锋
（ 军事交通学院 军用车辆 系， 天津 ３ ０ ０ １ ６ １ ）
摘 要： 柴油机 排 气后处 理 采用 加装 颗粒 物过 滤器 （ ｄ ｉ ｅ ｓ ｅ ｌ ｐ ａ ｒ ｔ ｉ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｅ ｆ ｉ ｌ ｔ ｅ ｒ ， Ｄ Ｐ Ｆ ） ， 是 满足 欧 Ⅵ及 以
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非道路用柴油机DPF电加热再生特性CFD研究
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关 键词 ： 非道 路用 柴油 机 ； 柴 油机微 粒捕 集器 （ Ｄ Ｐ Ｆ ） ； 电加 热再 生 ； 计 算流体 力 学（ Ｃ Ｆ Ｄ）
DPF再生技术的分析和研究
DPF再生技术的分析和研究一、引言随着世界工业化进程的不断加速，污染问题也日益凸显。
其中，柴油车尾气中的微小颗粒比较难以处理，它们通过排放管道排出来的时候，会污染大气环境而引起人体健康问题。
因此，研究柴油颗粒过滤器（DPF）再生技术是一个有意义、有必要的课题。
DPF再生技术能够解决柴油车废气排放中颗粒物的处理问题，使其符合环保法规要求。
本论文的主要目的是探讨DPF再生技术的原理、特点和发展趋势。
二、DPF再生技术概述DPF是一种用于收集柴油车颗粒物的过滤器。
随着颗粒物的积累，DPF会逐渐减少发动机的效率和输出功率。
因此，DPF需要定期清洗，通常包括机械方法、化学方法和热方法。
其中，DPF再生技术指的是使用热源使过滤器内的颗粒物燃烧，以保持燃油经济性能和减少污染。
DPF再生技术的基本原理是在DPF过滤器中，通过加热使颗粒物发生氧化还原反应并将其转化为水和二氧化碳。
它可以运用三种方式来激活DPF过滤器，分别为主动再生、被动再生和强制再生。
主动再生指的是在柴油车运行时，DPEC控制单元检测到DPF过滤器已被堵塞，在车辆行驶时的高温高速的运转模式下，通过引导燃油并给予额外的热源燃烧来自动再生DPF过滤器。
而被动再生则是指运行在城市开车的车辆行驶中，车辆的高速运行情况很少。
此种情况下则经由生产商的特殊设计，让DPF过滤器运行在低温下，使其获得额外的热量加以再生。
而在强制再生方面，则是由人工控制使DPF过滤器加热，达到被动再生的温度。
常用的方法是利用引擎控制单元（ECU）存储的维护码或专业诊断仪器生成的指令来控制引擎转速，从而获得运行所需的热量。
三、DPF再生技术的特点DPF再生技术的特点主要表现在以下几个方面：（1）对环境友好。
DPF再生技术可以减少柴油车排放的颗粒物，使之符合环保要求，保护环境和人类健康。
（2）具有经济性。
使用DPF再生技术，可以有效地延长DPF 过滤器的使用寿命，减少更换的次数，节省维护成本和使用成本。
小型非道路柴油机前置DOC对DPF被动再生影响的研究
0引言根据中华人民共和国生态环境部发布的《中国机动车环境管理年报（2018）》中可以看出，2017年，我国非道路移动源排放颗粒物48.5万吨，其排放量接近于机动车，且绝大部分的非道路移动机械都是柴油机械[1]。
随着中国城市化进程的飞速发展，非道路柴油机还将在工程机械、农林业机械、发电机组等领域保持快速增长的势头，其带来的污染问题也越加受到重视。
我国于2014年10月1日实施非道路柴油机第三阶段的标准，对于小型非道路柴油机而言，国内绝大部分机型均可以通过电控燃油系统实现。
而随着非道路第四阶段的到来，瞬态工况、PM （颗粒质量）排放限值的大幅减小以及纳入考核的PN （颗粒数量）都将对整个非道路行业产生一定的影响，通过借鉴国外非道路以及国内车用发动机的实践经验，壁流式DPF 将会是非道路第四阶段必不可少的排放配置之一。
国内外已有许多学者对DPF 被动再生进行了不同方向的研究工作，但还没有针对非道路柴油机工作特点进行的具体研究。
本文通过非道路被动再生标准验证循环，研究了基于小型非道路柴油机上的前置DOC 对DPF 被动再生能力的影响。
1DPF 被动再生壁流式DPF 再生方式分为被动和主动两种，被动再生一般是指在过滤体表面涂覆催化剂或在燃油中添加催化剂以降低颗粒的氧化反应温度（前者使用更多），并通过氧化性气体对囤积于DPF 中的碳颗粒在较低的温度下（500℃以下）进行持续氧化“燃烧”。
而主动再生则是指通过外界提供能量在一定时间内增加排气或过滤体的温度，在较高的温度（500℃以上）下将碳颗粒燃烧掉。
在运行工况更加恶劣的非道路机械中，两种再生方式通常同时采用，持续进行的被动再生能有效减少主动再生的频率，极大地增加了DPF 的实际作业中的使用寿命。
2试验方案2.1试验样机试验选用一台排放技术先进的小型非道路柴油机，发动机参数配置如表1所示。
2.2试验模型及方案非道路机械分为恒速机和非恒速机，根据标准GB 20891-2014《非道路移动机械用柴油机排气污染物排放限值及测量方法（中国第三、四阶段）》[2]，分别测试NRSC （非道路柴油机稳态测试八工况循环）、热态NRTC （非道路柴油机瞬态测试循环）下的DPF 被动再生能力。
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。
毕业论文柴油机尾气净化装置DPF再生系统开发与研究
1前言1.1 柴油机排放与其危害1.1.1 柴油机排气微粒与其危害柴油机排出的微粒的结构很复杂，一般认为这些微粒由三种成分组成：未燃烧的HC、固态的颗粒聚集物以与一些无机盐类，其中无机盐类主要指硫燃烧产生的硫化物。
这些颗粒对环境以与人体健康危害很大。
研究表明，柴油机微粒的产生与柴油的优劣以与使用方法有关。
颗粒的大小、形状与浓度对人体危害情况也是不同的，美国一些科研机构的研究表明，哮喘病、心肺疾病的发病率都与大气中微粒的浓度有直接的关系。
并且，大部分的柴油机排放微粒都能致癌[1]。
环保方面，大气中的颗粒物对环境以与能见度的危害也一直困扰着环保部门。
而柴油机所排放的PM是能见度降低的罪魁祸首，这是由于PM会散射照射到地球上的太。
有研究人员发现，数量较少的PM就能使某地区的能见度严重降低。
1.1.2NOx的危害氮氧化物的种类很多，柴油机尾气中一般以几种氧化物共同存在，但主要为NO 和二氧化氮。
汽车是人类排放NOx的一大"功臣"NOx对人体健康危害严重，NO与血红蛋白结合的程度是CO的一百倍。
人体吸入氮氧化物后，会感到眼以与呼吸道系统刺痛，严重时甚至危害神经系统，危机生命。
除此之外，氮氧化物还能与大气成分产生各种化学反应，产生的光化学烟雾能造成橡胶老化、燃料褪色等，同时严重危害人体健康。
还有，NOx也是形成酸雨的罪魁祸首之一。
酸雨严重时会改变季节变化和昼夜变化，如著名的伦敦烟雾事件；酸雨还能严重削弱太中紫外线成分，降低空气透明度，增加人类与其他动物皮肤病的发病概率;还有，酸雨还能使土壤酸碱度变化，导致土壤酸化，影响动植物正常发育，使农作物减产[2]。
另外，NOx也是主要的温室气体之一。
1.1.3 柴油机排放标准柴油机始于1892年，到现在已有百年历史。
从80年代以来，柴油机在我国也有了长足的发展。
随着柴油机使用的增多以与对其排放物的危害认识加深，柴油机排放标准也逐渐被严格控制。
美国是这一方面一直走在前列的国家，日本欧洲紧随其后也相继制定了自己的法律法规。
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0.01～2μm，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。
一、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2，主要结构包括蜂窝陶1m℃以上能保持热稳定，比表面积大于/g有多孔结构，在700 瓷、泡沫陶瓷及陶瓷纤维毡。
DPF再生技术的分析和研究
Ｄ Ｐ Ｆ失 效 的 问题 ， Ｎ Ｈ Ｋ Ｓ ｐ ｒ ｉ ｎ ｇ 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 ８ ０ ％～ ９ ０ ％， 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７ ０ ０ 。 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
６
技 术纵横
轻 型 汽车技 术
２ ０ １ ３ （ ３） 总２ ８ ３
级， 过滤 材 料 可达 ９ ０ ％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 ４ ０ ％～ ７ ０ ％ 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
商用车柴油机DPF对排放影响的模拟及试验研究
商用车柴油机DPF对排放影响的模拟及试验研究国六排放法规对颗粒物排放要求的进一步加严,柴油机颗粒捕集器（Diesel Particulate Filter,DPF）作为目前控制颗粒物排放最有效的手段,已经成为商用车重型柴油机排放后处理系统上不可或缺的装置。
DPF在捕集了一定量的碳烟后,会增大排气阻力,影响发动机正常运行,需要周期性的进行再生,通过在涡轮增压器后的排气管中喷射柴油,利用氧化柴油产生的热量将DPF中碳烟清除的主动再生技术,是重型柴油机满足国六排放法规的关键技术之一。
对DPF工作过程进行分析研究具有非常重要的意义和工程实用价值。
以国家重点研发计划“柴油机后处理关键部件评价与产业化技术”课题为依托,搭建了发动机试验台架,并建立了DPF三维仿真模型,对DPF主动再生时的温度场、流场和背压特性进行了试验和仿真研究。
研究内容主要包含4个部分:DPF试验研究;DPF背压特性和DPF再生过程的理论描述和数学建模;DPF内部温度场影响因素分析;DPF气流运动和背压特性仿真分析。
通过发动机台架试验,研究了DPF不同碳载量下的背压特性和主动再生时的温度特性。
研究表明,DPF碳载量与DPF背压有一定的对应关系,可通过背压值预估DPF 捕集的碳载量;DPF再生温度随气流流动和碳烟燃烧的变化而变化,空间上存在先后顺序,前部比后部先升温,中间比四周先升温,温度峰值出现在出口平面,径向温度梯度比轴向温度梯度大。
基于碳烟捕集理论、达西定律以及质量、能量和化学动力学守恒方程对DPF背压和再生过程进行了数学建模。
通过AVL-FIRE软件建立DPF三维仿真模型,并对DPF进行了空载背压标定,得出壁面渗透率k<sub>w</sub>=2.555e-12。
然后,将试验数据与三维仿真模型结果进行对比,误差不超过8%,搭建出较可靠的仿真模型。
通过三维仿真模型,模拟了DPF主动再生时的温度场。
分别采用温度峰值、温度梯度、再生时间和再生能耗作为再生评价标准,通过优化流量、温度、O<sub>2</sub>体积分数等排气参数,在确保安全再生的前提下,改善再生经济性,减少再生时间,同时保证较高的再生效率。
非道路车辆用DPF系统的结构设计与仿真分析
均匀度指在DPF载体入口、出口截面测量的温度、速度分布一致性程度，计算公式如下：γ=1-12∑n i=1|X i-X mean|A iAX mean（2）式中：孔，遇到阻力向四周扩散，扩散作用明显。
②DOC载体前端面速度云图如图9-图12所示。
通过仿真结果分析，气流在DOC前端面的均匀度系数分别为方案一为0.85；方案二为0.886；方案三为0.815；图1方案一图2方案二图3方案三图4方案四图9方案一图10方案二图11方案三图12方案四图5方案一图6方案二图7方案三图8方案四图17位置二迹线追踪喷射系统的较佳位置，本次设计以图14位置二两处进行仿真设计。
图14位置一图15位置二位置一和位置二仿真迹线追踪分别见图16、图17。
从图中可见位置一雾化柴油碰壁的较少，能较好的通过扰流片实现雾化柴油与尾气的混合；位置二的雾化柴油很大一部分在到达扰流片前就出现碰壁，较少一部分通过扰流片，说明雾化柴油与尾气的混合性差。
DOC 前端面CH 浓度分布云图见图18、图19。
通过仿真分析，HC 喷射系统分别位于位置一和位置二时，DOC 前端面CH 浓度的均匀系数分别为0.94和0.9057。
说明位置一是较为理想的CH 喷射系统位置。
3结论①弥散板孔的分布和弥散板到DOC 前端面的距离对可使均匀性系数达到0.94。
③通过结构优化能够实现将DPF 系统应用于拖拉机等安装空间紧凑的非道路工程机械。
参考文献:[1]中华人民共和国生态环境部.中国机动车环境管理年报（2017）[R].北京：中华人民共和国生态环境部，2017.[2]环境保护部.GB 20891-2014，非道路移动机械用柴油机排气污染物排放限值及测量方法（中国Ⅲ、Ⅳ阶段）[S].北京：环境保图13图16位置一迹线追踪按照该公式中的数据表述分析来看，整个数据中图18位置一的CH浓度云图图19位置二的CH浓度云图护部，2014.[3]中国环境保护产业协会标准.T/CAEPI12.1-2017，柴油车排气后处理装置技术要求第1部分：氧化型催化转化器（DOC）[S].北京：中国环境保护产业协会，2017.[4]陶建忠.利用选择性催化还原反应（SCR）降低车用柴油机氮氧化物的技术研究[D].济南：山东大学，2008.。
非道路机械用DPF系统的设计与匹配试验
排气 流 量为 最 大 ，空速 最 大 。该 发动 机 额定 工 况 下进 气 流量 为 ４ ６ ４ ｋ ｇ ／ ｈ 。油 耗
Ｄ Ｐ Ｆ 载体 要 求 耐 高温 、过 滤 效 率 高 、 １ ７ ． ８ ｋ ｇ ／ ｈ ，排 气温 度 ４ ０ ２ 。 Ｃ，排 气 背压
强度 好 、耐振 动 等 。 目前 全球 主要 载 体 生产 企业 使 用较 多的是 蜂窝 陶 瓷材 料 的 ， 主要有 堇青石 与碳 化硅 两种 材料 。
２ Ｏ 。 Ｃ、１ Ｏ Ｏ ｋ Ｐ ａ条件 下排 气体积 流量 ，排
气１ ． ２ ９ ３ ｋ ｇ ／ ｍ ３代替 。
发动 机工 况决 定 的 ，所 以主要 依据 空速 来选择 Ｄ Ｏ Ｃ载体 。空 速反 映 的是尾 气在 催 化 剂床 层 的停 留 时间 ，空 速 越大 ，停
型式 排量 额定功率／ 转速 最大扭矩／ 转速
后处理形式
四缸 四冲程，电 控高压 共轨、 涡轮增压＋ 中冷，Ｅ ６ Ｒ （ 废弃再耀习 ： ） ４ ． ３ ３ Ｌ ７ ３ ． ５ ｋ ＿ ／ ２ ２ Ｏ ０ ｒ ／ ｍ ｉ ｎ ３ ９ ８ Ｉ Ｉ ． ｍ ／ （ １ ５ ０ ０ １ ６ ０ ０ ）ｒ ／ ｍ ｉ ｎ
２ ０ １ ７ － ０ １ Ｃ ＨＯＮＧＦ Ａ Ｋ Ｅ Ｊ Ｉ
非道路机械用 Ｄ Ｐ Ｆ系统 的设计与 匹配试验
高冬雪 ，宁家涛 ，常运来
【 摘 要 】 对非道 路机 械 匹配 Ｄ Ｐ Ｆ （ 微 粒捕 集器 ） 系统进 行 了研 究 ，并根 据非道 路机械的使用环境与工作特点，设计和优化 了适合其使用的 Ｄ Ｐ Ｆ 系统，以与非 道路柴油机匹配使用，达Ｎ￣ ｌ ｌ ｓ 道路第ｌ Ｖ 阶段排放法规要求。
贡献 不容忽视 ，为 此 ，２ ０ １ ４年国 家环保
一种非道路柴油机燃烧器DPF再生温度控制方法[发明专利]
![一种非道路柴油机燃烧器DPF再生温度控制方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/bd516c8bcaaedd3382c4d3c4.png)
专利名称：一种非道路柴油机燃烧器DPF再生温度控制方法专利类型：发明专利
发明人：臧志成,朱磊,赵闯,金维中,吴文付
申请号：CN201710385321.1
申请日：20170526
公开号：CN107100703A
公开日：
20170829
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开一种非道路柴油机燃烧器DPF再生温度控制方法，该方法将前馈控制和PID反馈控制相结合完成对非道路柴油机燃烧器DPF再生温度控制，具有闭环控制稳定和前馈控制快速的优点，提高了DPF催化器再生温度控制精度，在各种柴油机工况下，DPF催化器入口实际温度与DPF目标再生温度误差会控制在25℃以内，实现DPF系统在各种工况下进行可靠再生温度管理。
申请人：凯龙高科技股份有限公司
地址：214000 江苏省无锡市惠山区惠山经济开发区钱桥配套区庙塘桥藕杨路158号
国籍：CN
代理机构：北京品源专利代理有限公司
代理人：孟金喆
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DPF 热再生过程影响因素研究
DPF 热再生过程影响因素研究李小华;丁道伟;施蕴曦;陈亚运;蔡忆昔【摘要】A thermal regeneration model of diesel particulate filter (DPF) was established to study the influence of regenera‐tion conditions such as mixture flow ,regeneration temperature ,oxygen concentration and initial particle layer thickness on wall temperature peak and maximum temperature difference ,regeneration time or unit regeneration time and energy efficiency .The results indicate that properly improving the mixture flow ,regeneration temperature and oxygen concentration can all shorten the regeneration time .However ,excessive oxygen concentration and initial particle layer will lead to the too large wall temper‐ature peak and maximum temperature difference .Excessive mixture flow will lead to the low energy eff iciency of DPF regenera‐tion .The optimal regeneration effect occurs at 900 K of regeneration temperature .%建立了柴油机微粒捕集器（DPF）的热再生模型，研究了再生条件（混合气流量、再生温度、氧气浓度、初始微粒层厚度）对DPF再生过程中壁面温度峰值、最大温差、再生时间或单位再生时间和能量效率的影响。
非道路用柴油机DPF电加热再生特性CFD研究
非道路用柴油机DPF电加热再生特性CFD研究
张春润;井磊;唐粤清;王宏涛;钱仁军
【期刊名称】《军事交通学院学报》
【年(卷),期】2016(018)011
【摘要】通过STAR-CCM+软件建立非道路用柴油机DPF电加热再生装置的仿真模型,对装置的流场特征和再生特性进行仿真分析并进行优化设计.结果表明:运用大功率加热管可以加热柴油机尾气,较好地实现DPF再生;提高再生效果的关键在于控制加热室内尾气的流动速度,并提高尾气流场的均匀性.
【总页数】5页(P39-43)
【作者】张春润;井磊;唐粤清;王宏涛;钱仁军
【作者单位】军事交通学院装备保障系,天津300161;军事交通学院研究生管理大队,天津300161;军事交通学院研究生管理大队,天津300161;军事交通学院研究生管理大队,天津300161;军事交通学院研究生管理大队,天津300161
【正文语种】中文
【中图分类】TK421.5
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国六柴油车辆DPF再生研究
国六柴油车辆DPF再生研究
杜春臣
【期刊名称】《汽车测试报告》
【年(卷),期】2022()10
【摘要】在严苛的排放标准之下,单纯依靠发动机机内净化技术已不能满足国六排放标准的要求,需要在国五SCR系统的基础上增加颗粒物捕集器(DPF),以达到国六排放标准对颗粒物的限值要求。
因此,对比各阶段法规对排放污染物的要求,详细介绍DPF的结构和工作原理,分析DPF再生过程和DPF在国六车辆应用中易出现的问题,以为后续问题的解决和促进国六车辆的市场推广指明方向。
【总页数】3页(P144-146)
【作者】杜春臣
【作者单位】上海新动力汽车科技股份有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TK4
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dpf可行性研究报告
dpf可行性研究报告一、研究背景柴油颗粒过滤器（Diesel Particulate Filter，DPF）是一种用来捕捉柴油排放颗粒物的设备，它可以有效地降低柴油车辆的排放量，减少大气颗粒物的污染。
近年来，随着环保意识的增强和环境保护的要求日益严格，DPF已经成为柴油车辆的标配设备。
然而，DPF的可行性研究对于其广泛应用和进一步提高性能有着重要的意义。
二、研究目的本研究旨在深入探讨DPF的可行性，包括其技术原理、性能特点、应用领域以及未来发展方向，希望通过该研究为DPF在柴油车辆上的应用提供科学依据，同时为其进一步发展提供参考。
三、研究方法1. 文献综述：通过查阅相关文献资料，了解DPF的技术原理、性能特点、应用历程及未来发展方向。
2. 实地调研：走访柴油车辆生产厂家和DPF制造商，了解市场需求和产品实际应用情况。
3. 数据分析：对所获得的数据进行深入分析和比较，总结出DPF的可行性和发展前景。
四、研究内容1. DPF的技术原理：介绍DPF的结构和工作原理，分析其在捕捉颗粒物和减少排放中的作用。
2. DPF的性能特点：分析DPF在实际应用中的性能表现，包括捕捉效率、耐久性和清洁周期等方面。
3. DPF的应用领域：探讨DPF在柴油车辆领域的应用情况，包括重型货车、客车、工程机械等领域。
4. DPF的未来发展方向：分析全球环境保护趋势和市场需求，探讨DPF在未来的发展方向和应用前景。
五、研究成果1. 技术原理分析：DPF通过捕捉颗粒物并对其进行氧化分解净化排放气体的机制，实现对柴油车辆排放的治理。
2. 性能特点总结：通过对市场上各类DPF产品的性能分析，综合了解DPF在捕捉效率、清洁周期和耐久性等方面的表现。
3. 应用领域探讨：分析了DPF在各类柴油车辆上的应用情况，总结了其在不同领域的适用性和实际效果。
4. 未来发展前景展望：结合环保政策和市场需求，展望了DPF在未来的发展方向和应用前景。
六、研究结论1. DPF具备较高的可行性，其在柴油车辆上的应用前景广阔。
柴油机DPF系统可靠性试验研究
柴油机DPF系统可靠性试验研究摘要：DPF后处理系统已广泛应用，DPF开裂导致整车PM超标，堵塞会导致经济性恶化，动力性不足。
文章通过合理设计台架可靠性试验循环和过程分析，有效验证DPF系统可靠性。
关键词：DPF；柴油机；台架试验；可靠性0引言柴油机有着动力性好，又十分经济的优点，目前被大量大小型交通工具采用。
而柴油机排气的有害成分主要有CO、HC、NOx、硫化物以及颗粒物、臭味气体等，由于柴油机使用的混合气平均空燃比比理论空燃比大，故其CO及HC排放明显低于汽油机，但NOx、颗粒物及臭味气体却较高[1]。
柴油机的尾气处理目前有两个控制方向：一方面改善发动机机内净化技术如废气再循环和控制燃烧等技术；另一个方面改善机外净化技术如提高尾气处理器的处理效果。
尾气处理技术常用技术有选择性催化还原（SCR），氧化催化（DOC），颗粒捕捉器（DPF）等技术[2]。
其中，壁流式颗粒捕集器是公认的降低PM排放最有效的装置之一，其捕集效率可达95%以上[3]。
随排放升级部分地区也强制要求使用DPF来控制PN的排放水平，而对于装在轻型柴油车上的颗粒捕集器，需要进行200个加载再生耐久试验循环[4]，如何进行DPF可靠性试验尤为重要。
1试验设备及试验方案1.1试验台架表1为试验使用的测试用设备型号，表2为测试用发动机及后处理参数。
发动机采用江淮自产某款国五发动机。
1.2试验方案c）工况1连续运行11次，为确保进入工况2前DPF内部碳烟烧完，第11次再生完成后全速全负荷工况运行40min，再进入工况2，工况1：工况2=11：1。
取整后可靠性共运行220次加载再生循环累计385h。
1.3传感器布置在DPF前后以及DPF载体内部布置温度传感器，监控再生过程中温度变化情况，如表3和图3所示。
2加载再生可靠性试验按照上述工况进行可靠性试验和后处理评价。
如表4所示，试验后各稳态工况点THC转化效率均在80%以上，DOC氧化性能再指标范围内。
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表 1 主要试验设备
名称
型号
瞬态油耗测量仪 滤纸烟度计 排放分析仪 颗粒测量仪
Schneider 电力测功器 测功器控制系统
7351 CST 415S
AMA4000 SPC472 INDYS33-4/1400-1BS1 WE23/PUMA
表 2 发动机主要参数
名称
型式 发动机排量/L
压缩比 额定功率/转速（/ kW/rpm） 最大扭矩/转速（/ N.m/rpm）
1.3.1 燃油耗与 DPF 空载前后压差试验 对安装不同 DPF 后的柴油机进行外特性试验，采集 不同转速下的油耗数据用于分析对燃油耗的影响；同时记 录在不同排气流量下的 DPF 空载前后压差数据，判断不 同 DPF 载体结构对排气阻力的影响。 1.3.2 过滤效率试验 对安装不同 DPF 后的柴油机进行 NRTC 稳态循环试 验，分别检测 DPF 前后 PM 排放量，用于计算 DPF 过滤 效率。 DPF 过滤效率=（单位时间 DPF 前 PM 排放量-单位 时间 DPF 后 PM 排放量）/单位时间 DPF 前 PM 排放量伊 100%。 1.3.3 再生ห้องสมุดไป่ตู้率试验 控制 DPF 入口温度为 650益保持 2 小时，再生清空 DPF 后称重，记录空载 DPF 重量。利用发动机稳态工况对 DPF 进行碳加载，碳载量为 4g/L 时将 DPF 进行称重，记录 实 际 碳 载 量。分别 设 定 DPF 入 口 目 标 温 度 为 620益 和 580益，在发动机稳态工况 2000rpm/100N.m 时进入再生， 10min 后退出再生。将 DPF 进行称重记录剩余碳载量。 DPF 再 生 效 率 =（再 生 前 DFP 中 PM 质 量 - 再 生 后 DFP 中 PM 质量）/再生前 DFP 中 PM 质量伊100%。 1.3.4 再生速率试验 与上述再生效率试验前操作一致，清空 DPF 后称重 记录并进行碳加载，碳载量为 4g/L 时将 DPF 进行称重， 记录实际碳载量。分别设定 DPF 入口目标温度为 620益 和 580益，在发动机稳态工况 2000rpm/100N.m 时进入再 生，200s 后退出再生。将 DPF 进行称重记录 DPF 剩余碳 载量。 DPF 再 生 速 率 =（再 生 前 DFP 中 PM 质 量 - 再 生 后 DFP 中 PM 质量）/再生时间。 1.3.5 DTI 试验 DPF 内部温度传感器分布位置如图 2 所示，在载体内 部安装温度传感器。
Abstract: The addition of DPF to the non -road diesel engine makes a clear request to reduce the particulate matter and particle quantity in the exhaust pollutant of the engine. DPF plays a decisive role in reducing particulate matter emissions of diesel engines, and its different material carriers and hole wall thickness have an impact on engine exhaust resistance, fuel consumption, regeneration performance, DTI overtemperature risk and reliability. Therefore, DPF must reduce exhaust resistance as much as possible, improve regeneration performance and capture efficiency, so as to reduce engine fuel consumption and emissions. In this paper, the influence of DPF carrier structure on diesel engine is deeply analyzed and studied.
邵传刚 SHAO Chuan-gang曰刘海林 LIU Hai-lin
（天津中恒动力研究院有限公司，天津 300304） （China HI-TECH Engine Research Institute Co.，Ltd.，Tianjin 300304，China）
摘要院非道路柴油机对加装壁流式颗粒物捕集器渊 DPF冤 降低发动机排气污染物中的颗粒物和粒子数量做出了明确要求遥 DPF 对 降低柴油机颗粒物排放起到决定性的作用袁同时其不同材料载体和孔壁厚度又对发动机排气阻力尧油耗尧再生性能尧DTI 超温风险以 及可靠性产生影响遥 因此袁DPF 必须尽可能降低排气阻力袁提高再生性能与捕集效率袁以利于发动机油耗和排放降低遥 本文就 DPF 载 体结构对柴油机的影响进行深入分析研究遥
后处理型式
型号 直列四缸、增压中冷、高压共轨
4.5 17.5:1 110/2400 600/1600 DOC+DPF
1.2 DPF 载体结构方案 试验所用的 DPF 载体材料均为堇青石，结构方案如
表 3 所示。
表 3 DPF 载体结构主要参数
方案
1 2 3 4
目数（cpi2）
400 400 600 600
关键词院非道路柴油机曰载体曰排放曰再生效率曰DPF曰DTI Key words: non-road diesel engines曰carrier曰emissions曰regeneration efficiency曰DPF曰DTI
0 引言 目前我国对非道路移动机械及其装用柴油机的排放 要求，即将按照第四阶段标准执行。非道路柴油机对颗粒 物和粒子数的排放控制提出了更高要求，因 DPF 可有效 降低柴油机排气污染物中的颗粒物排放量，成为装用 37kW 到 560kW 柴油机非道路移动机械后处理的必需配 置。然而 DPF 对发动机排气阻力、油耗、再生性能、DTI 超 温风险以及可靠性等产生重要影响。其载体结构出现多样 化，可供发动机选择的范围也在不断增加，因此本文就 DPF 载体结构对柴油机再生性能的影响进行分析研究，提 高非道路柴油机在开发过程中对 DPF 选型的有效性，使 发动机动力性、经济性、排放特性以及可靠性满足要求。 1 试验配置与研究方法 1.1 试验设备和发动机 本次试验在一台 4.5L 高压共轨柴油发动机上进行， 采用设备为 AVL 性能排放测试台架，发动机布置示意图 如图 1 所示，主要试验设备如表 1 所示，发动机主要技术 参数如表 2 所示。
壁厚（mil）
6.5 4.3 4.3 3.5
体积（L）
8.3 8.3 8.3 8.3
图 1 发动机布置示意图
1.3 试验研究方法 对所选用的 4 种不同载体结构的 DPF，分别进行各项 对比试验。在保证 DPF 载体最高温度不超过 1200益，最高
·2·
内燃机与配件
温度梯度不超过 580K/cm，并且在 DPF 载体温度 200益左 右时进行称重。对发动机的燃油耗、不同排气流量时 DPF 空载前后压差、过滤效率、200s 再生速率、600s 再生效率、 DTI 最高温度以及 NRSC 试验 NOx 排放量进行测试，通 过对比分析研究，确定载体结构对发动机性能和排放的影 响。具体试验方法如下：
Internal Combustion Engine & Parts
·1·
DPF 载体结构对非道路柴油机再生性能影响的 试验研究
Experimental Study on the Effect of DPF Carrier Structure on Regeneration Performance of Non-road Diesel Engine