發(fā)布時間：2020-10-11 00:42

　　 全球柴油車排放法規(guī)日趨嚴(yán)格,對于重型柴油車歐VI排放法規(guī)而言,其相對于歐V排放法規(guī),顆粒物(Particulate Matter,PM)排放降低50%,同時增加了對顆粒物數(shù)量(Particulate Number,PN)的限值。壁流式柴油機(jī)顆粒捕集器(Diesel Particulate Filter,DPF)能夠有效降低柴油機(jī)的顆粒物排放,也是目前唯一能使顆粒物排放滿足柴油車歐VI排放法規(guī)的技術(shù)手段。DPF主要通過物理過濾的方式來降低柴油機(jī)的PM排放。隨著PM在DPF孔道中的積累,DPF的壓降逐漸增大,發(fā)動機(jī)的排氣背壓不斷增加,降低了柴油機(jī)的經(jīng)濟(jì)性和動力性。因此,當(dāng)PM積累到一定量時,一般需要采用外加熱源的方式將DPF內(nèi)部積累的PM去除,實現(xiàn)DPF的主動再生。不同影響因素(碳載量、入口溫度和空速)會對DPF再生過程產(chǎn)生不同的影響,不恰當(dāng)?shù)脑偕鷹l件有可能會使DPF損毀,甚至誘發(fā)火災(zāi)。本研究借助數(shù)值模擬的方法,對DPF主動再生過程的兩種不同情況,分別進(jìn)行了不同影響因素的模擬研究,以確定主動再生的安全邊界條件,為試驗提供理論依據(jù)。利用數(shù)值模擬,分析了碳載量、入口溫度、空速對DPF主動再生時最高溫度和最大溫度梯度的影響。研究發(fā)現(xiàn):DPF碳載量和入口溫度越大,主動再生過程當(dāng)中載體最高溫度和最大溫度梯度越高,隨著入口溫度的線性增加,最高溫度呈現(xiàn)指數(shù)增長;空速越大,主動再生過程當(dāng)中載體最高溫度和最大溫度梯度越低。利用數(shù)值模擬,對DPF主動再生最惡劣的情況-降怠速(Drop To Idle,DTI)進(jìn)行了相應(yīng)的探索。主要研究了DPF主動再生時DTI進(jìn)入時刻、碳載量、入口溫度和空速,對DPF主動再生期間最高溫度和最大溫度梯度的影響。研究發(fā)現(xiàn):當(dāng)達(dá)到催化性柴油機(jī)顆粒捕集器(Catalytic Diesel Particulate Filter,CDPF)主動再生設(shè)定的溫度之后,在進(jìn)入DTI時,進(jìn)入時間越早,最高溫度越高,其出現(xiàn)的時間點(diǎn)先減小后增大,同時最大溫度梯度也越大,其出現(xiàn)的時間點(diǎn)越靠前;入口溫度和碳載量越大,最高溫度越高、最大溫度梯度越大;空速越大,最高溫度和最大溫度梯度越小。對比兩種主動再生過程的研究發(fā)現(xiàn),正常主動再生時,相對于其他影響因素,入口溫度對CDPF的影響比較突出;在進(jìn)行DTI模擬時,進(jìn)入DTI的時刻對CDPF的影響比較突出。不管何種影響因素,在DPF再生過程當(dāng)中,由于熱傳導(dǎo)的原因,溫度梯度分布都是呈現(xiàn)出,從DPF的軸線處往載體邊緣逐漸升高的趨勢;溫度分布呈現(xiàn)出,從入口端邊緣處向出口端中心軸線處逐漸升高的趨勢。
【學(xué)位單位】：煙臺大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：X701
【部分圖文】：

1.1 研究背景與意義自從工業(yè)革命以來，隨著全球經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，人們對化石能源的使用和依賴度越來越高，因此造成了環(huán)境的嚴(yán)重污染。其中機(jī)動車污染物的排放占據(jù)了相當(dāng)大的比例，且呈現(xiàn)出不多增加的趨勢。隨著最近幾十年人口的急劇增加，購車的群體變的越來越大；另外汽車生產(chǎn)技術(shù)的升級，促使了生產(chǎn)成本的降低，因此人們對汽車的需求逐漸變大，所以汽車的保有量每年都在快速的增加，隨之而來的就是產(chǎn)生了更多的污染物。從《中國機(jī)動車環(huán)境管理年報（2017）》-全國機(jī)動車保有量分析可知：2016 年，全國機(jī)動車保有量總計 27560.8 萬輛，其中汽車數(shù)量大約為 18435.8 萬輛，低速汽車數(shù)量大約為 881.0 萬輛，摩托車數(shù)量大約為 8244.0 萬輛[1]。盡管人們的生活因為汽車，方便了許多，但與此同時也要承擔(dān)環(huán)境污染給人類帶來的傷害。圖1-1 所示為 2016 年全國各省份汽車保有量的分布圖，從圖中可以看出，我國中東部沿海地區(qū)的汽車保有量明顯較大，這也是造成該地區(qū)城市空氣污染比較嚴(yán)重的原因之一。機(jī)動車產(chǎn)生的污染物造成了光化學(xué)煙霧和霧霾等惡劣的天氣，對人類的健康和環(huán)境的威脅也日益嚴(yán)重，因此環(huán)境的治理問題迫在眉睫。

全國汽車保有量變化趨勢

2圖 1-3 全國汽車污染物排放量變化趨勢[2]由圖 1-4 可知，全國汽車保有量按照車輛使用的燃料來劃分，汽油車占全國量的 88.5%，柴油車占全國汽車保有量的 10.2%，燃?xì)廛囌既珖嚤Ｓ校挥蓤D 1-5 可知，全國汽車保有量按照使用的車型來劃分，客車數(shù)量大07.0 萬輛，占全國汽車保有量的 88.4%，其中：大型客車數(shù)量大約為 149.5 萬客車數(shù)量大約為 82.5 萬輛，小型客車數(shù)量大約為 15852.8 萬輛，微型客車為 222.2 萬輛；貨車數(shù)量大約為 2128.8 萬輛，占全國汽車保有量的 11.6%，其
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