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车用柴油机壁流式颗粒捕集器的分析研究

作　者: 梁霖
导　师: 张洪涛
学　校: 广西科技大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 柴油机 GT-Power 颗粒捕集器壁流式
分类号: U464.172
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 45次
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内容摘要

在排放法规较为宽松的早期，可以依靠机内净化技术来满足法规的要求，但是随着柴油机排放法规的日益严格，机外净化技术已变得不可缺少，采用颗粒捕集器就成为控制柴油机颗粒物排放的最为有效的措施之一。目前，颗粒捕集器的研究虽然有了较快的发展，但是远没有达到全面普及的程度。如果单是采用传统的试验方法对颗粒捕集器进行试验研究，不但耗费大量的人力和物力，而且设计周期长，效果也较差。这就要求研究人员探索理论指导方法，能准确建立颗粒捕集器的仿真模型，这样不仅可以减轻试验工作量，还提高了设计工作的效率。本文主要研究工作如下几点：首先，在GT-Power软件平台上搭建了壁流式颗粒捕集器（DPF）仿真模型，分别从影响捕集效率、压降和过滤体内颗粒质量的七个捕集器结构参数（即过滤体直径、孔道长度、进气孔道数目、过滤壁渗透率、捕集器孔隙率、过滤体微孔直径、过滤壁厚度）进行了较为详细的分析研究。其次，利用GT-Power软件建立了YC4S160-40柴油机仿真模型并进行试验，校准了该仿真模型的准确性并分析了YC4S160-40柴油机功率、扭矩、燃油消耗和尾气排放PM值。最后将壁流式颗粒捕集器（DPF）与YC4S160-40柴油机仿真模型进行耦合，并对整个发动机系统进行了仿真计算，发现YC4S160-40柴油机在装上壁流式颗粒捕集后排放颗粒有非常明显的改善。仿真计算结果PM值由原来41.71ppm减少到1.85ppm，效率达到0.804，达到了PM排放限值要求。基于试验和仿真结果，确定了YC4S160-40机型下壁流式颗粒捕集器（DPF）的结构参数。本文通过对车用柴油机壁流式颗粒捕集器（DPF）的分析研究，一方面表明柴油机加装壁流式颗粒捕集器（DPF）可以改善PM排放，从而达到国家对PM排放要求，另一面也为工程设计人员对颗粒捕集器的设计和应用提供一定的参考。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-6
目录  6-8
第一章绪论  8-23
  1.1 前言  8-13
  1.2 车用柴油机排放的净化技术  13-16
  1.3 柴油机机外净化技术  16-20
  1.4 国内外发展现状  20-21
  1.5 本文的主要研究内容  21-23
第二章壁流式颗粒捕集器（DPF）过滤机理  23-28
  2.1 微观捕集模型  23-25
  2.2 多孔捕集器的捕集模型  25-27
  2.3 小结  27-28
第三章壁流式颗粒捕集器（DPF）仿真模型分析研究  28-48
  3.1 GT-Power 简介  28-30
  3.2 壁流式颗粒捕集器（DPF）的过滤效率模型  30
  3.3 壁流式颗粒捕集器（DPF）的压降模型  30-31
  3.4 壁流式颗粒捕集器（DPF）模型的建立  31-32
  3.5 壁流式颗粒捕集器（DPF）结构参数对捕集性能的影响  32-47
  3.6 小结  47-48
第四章柴油机性能仿真分析  48-58
  4.1 缸内燃烧模型与传热模型  48-49
  4.2 柴油机仿真模型的建立[28]  49
  4.3 建模主要步骤[28]  49-52
  4.4 YC4S160-40 柴油机仿真模型的调试验证  52-54
  4.5 计算结果分析  54-58
第五章柴油机加载壁流式颗粒捕集器（DPF）的研究分析  58-68
  5.1 壁流式颗粒捕集器（DPF）的捕集效率  58-59
  5.2 PM 值一维与二维分析图  59-61
  5.3 排气管压力变化对比分析  61-63
  5.4 功率对比分析  63-64
  5.5 扭矩对比分析  64-65
  5.6 燃油消耗率  65-66
  5.7 缸内压力分析  66
  5.8 小结  66-68
第六章综述与展望  68-70
  6.1 全文总结  68
  6.2 本文创新点  68-69
  6.3 展望  69-70
参考文献  70-73
攻读硕士期间发表的论文情况  73-74
致谢  74

车用柴油机壁流式颗粒捕集器的分析研究

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