柴油機微粒威爾克森WILKERSON過濾器研究

柴油機微粒威爾克森WILKERSON過濾器研究
安全、節(jié)能、環(huán)保，是當(dāng)今世界汽車工業(yè)發(fā)展的三大主題。當(dāng)前世界各國生產(chǎn)的商業(yè)化汽車，大部分采用內(nèi)燃機。但是體積小、熱效率高的內(nèi)燃機帶來的大氣污染卻是不可忽視的。柴油車的微粒排放量大大高于汽油車的排放量。這些微粒對人體具有致突變性和DNA損傷性等危害，同時還會降低能見度，腐蝕建筑物和其他暴露在外的材料。

柴油機微粒威爾克森WILKERSON過濾器研究
在發(fā)動機臺架試驗中,泡沫陶瓷柴油機排氣微粒WILKERSON過濾器的性能隨柴油機工況變化的規(guī)律,為微粒WILKERSON過濾器的優(yōu)化設(shè)計提供了一些依據(jù)。文中的數(shù)據(jù)是利用485Q 柴油機在發(fā)動機臺架試驗中獲取的。此柴油機的排量為2.27L;壓縮比為20:1;標(biāo)定功率為37kW(當(dāng)轉(zhuǎn)速在3000r/min 時)。因柴油機排氣微粒中含有部分未燃燃料的液態(tài)顆粒,這部分微粒不易被波許煙度計反映出來,所以本驗試用過濾式質(zhì)量濃度測量系統(tǒng)來測量微粒的數(shù)量。關(guān)于試驗系統(tǒng)的設(shè)計及質(zhì)量濃度測量裝置,本文作者已有較詳細(xì)的報導(dǎo)。試驗時所采用的過濾材料是泡沫陶瓷。建立了模擬柴油機顆粒物WILKERSON過濾器(DPF)再生過程的多通道模型并進行模擬,模擬結(jié)果和試驗結(jié)果吻合良好。在此基礎(chǔ)上考察了DPF進口氣體不均勻性對熱再生性能的影響。結(jié)果表明:進口處氣體流速不均勻分布會延長再生時間、推遲和提高溫度峰值;進口處氣體溫度不均勻分布會延長再生時間、推遲并降低溫度峰值。因此,在設(shè)計DPF時應(yīng)力求進口處氣體的溫度和速度均勻分布。由于在用車龐大的數(shù)量，如果對發(fā)動機結(jié)構(gòu)上——進行整改是不現(xiàn)實的，我們可以選擇后處理技術(shù)來對微粒的排放進行控制。袋濾器就是一種投資少、工作可靠性高、過濾效率高的柴油機微粒后處理技術(shù)。為了更好的使袋濾器投入到實際應(yīng)用中，進行了如下工作：建立試驗臺架，在SD1110柴油機上進行柴油機微粒排放的臺架試驗。制作一個取樣器，以便使用59型濾紙來對柴油機尾氣小的微粒進行取樣。在發(fā)動機轉(zhuǎn)速和負(fù)荷不變的情況下冷卻排氣溫度，通過測量排放煙度的變化來分析發(fā)動機的排氣溫度對過濾效率的影響；發(fā)現(xiàn)排氣煙度會隨著排氣溫度的降低而降低。分析了排氣溫度對攔截、慣性碰撞、篩濾、擴散和靜電吸附這五種捕集機理的影響。在發(fā)動機轉(zhuǎn)速和負(fù)荷不變的情況下，通過測量排放碳煙的變化來分析發(fā)動機的背壓對過濾效率的影響。試驗結(jié)果表明，背壓的改變對袋濾器的過濾效率沒有影響?？刂瓢l(fā)動機的轉(zhuǎn)速以及取樣前的排氣溫度不變，通過測量排放碳煙的質(zhì)量濃度來分析發(fā)動機負(fù)荷對過濾效率的影響。試驗結(jié)果表明，發(fā)動機中速運轉(zhuǎn)時，發(fā)動機負(fù)荷的變化對袋濾器的過濾效率基本沒有影響。

柴油機微粒威爾克森WILKERSON過濾器研究
為了更好的了解袋濾器對微粒中可溶有機成分(SOF—Soluble Organic Fraction)的過濾效果，試驗用了超聲洗脫和GC-MS分析的方法對袋濾器過濾前后的排氣微粒成分進行了分析。試驗結(jié)果表明，經(jīng)過袋濾器過濾后，排氣微粒中的各種多環(huán)芳香烴質(zhì)量均有所降低，總的多環(huán)芳香烴的質(zhì)量減少89％以上。