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柴油机喷油助燃再生微粒捕集器的设计与数值研究

作　者: 吁璇
导　师: 龚金科
学　校: 湖南大学
专　业: 动力机械及工程
关键词: 微粒捕集器喷油助燃再生再生特性道路工况排放控制
分类号: TK421.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 112次
引　用: 3次
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内容摘要

随着近几年来汽车保有量急剧增加,汽车尾气排放污染问题日益严重,尤其是柴油机的微粒排放很难达到新的排放标准。本文研究的喷油助燃再生微粒捕集器不需要消耗汽车电池的功率,而且也没有催化再生、连续再生等被动再生技术对于柴油中含硫量低于150 10-6的要求,是一种适用性好、符合我国国情、效率高和可靠性好的再生技术。本文应用AVL Boost软件建立物理模型和数值仿真的方法,对喷油助燃再生微粒捕集器的再生性能和不同道路状况的再生特性进行了研究,做了以下一些研究工作：(1)依照柴油机微粒捕集器的设计原则,设计出了一套完整的包括了燃烧器、过滤体、壳体、衬垫等结构的喷油助燃型微粒捕集器,这对喷油助燃再生微粒捕集器的进一步研究奠定了一定的基础。(2)对喷油助燃系统的再生特性进行初步分析,总结出若干重要参数对再生过程的影响。通过改变柴油机的载荷,燃烧器内的油气匹配、微粒初始沉积量及排气质量流量等影响因素,分析了喷油助燃微粒捕集器的捕集和再生特性,为喷油助燃再生微粒捕集器结构优化和性能改进提供了一定的依据。(3)运用AVL Boost软件建立了仿真模型,并采用此仿真结果模拟美国FTP-75道路测试工况、欧盟NEDC道路测试工况、美国HWY高速道路测试工况分别分析了喷油助燃再生系统在城市、城郊和高速道路状况下运行时的再生周期及再生效率,为喷油助燃再生系统在柴油车上的使用有一定的指导意义。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-11
第1章绪论  11-23
  1.1 引言  11
  1.2 柴油机排放法规  11-14
    1.2.1 美国柴油机排放法规  12
    1.2.2 欧洲柴油机排放法规  12-13
    1.2.3 我国柴油机排放法规  13-14
  1.3 柴油机微粒排放控制技术的研究现状  14-19
    1.3.1 柴油机微粒机内净化技术  14-17
    1.3.2 柴油机微粒后处理技术  17-19
  1.4 国内外柴油机微粒再生技术比较  19-22
    1.4.1 大负荷再生  19
    1.4.2 催化再生  19-20
    1.4.3 电加热再生  20
    1.4.4 反吹再生  20
    1.4.5 微波加热再生  20-21
    1.4.6 外加热再生  21
    1.4.7 喷油或喷燃气助燃再生  21-22
  1.5 课题来源及论文研究内容  22-23
第2章喷油助燃再生技术系统设计  23-37
  2.1 喷油再生后处理系统的组成和工作原理  23-24
    2.1.1 系统的组成  23
    2.1.2 系统的工作原理  23-24
  2.2 过滤体的设计  24-29
    2.2.1 过滤体介质材料  24-26
    2.2.2 过滤体结构参数的选择  26-28
    2.2.3 衬垫的选择  28
    2.2.4 过滤体的封装  28-29
  2.3 燃烧器  29-34
    2.3.1 燃烧器的选择  29-30
    2.3.2 燃油供给系统  30-31
    2.3.3 补气系统  31-33
    2.3.4 点火系统  33-34
  2.4 系统控制  34-35
    2.4.1 再生点的控制  34
    2.4.2 再生过程的控制  34-35
  2.5 喷油再生微粒捕集器系统性能指标  35-36
    2.5.1 微粒净化率  35-36
    2.5.2 微粒再生效率  36
  2.6 本章小结  36-37
第3章喷油助燃DPF捕集及再生过程数值模拟  37-50
  3.1 再生过程物理和数学模型  37-40
    3.1.1 再生过程数学模型  38-39
    3.1.2 定解条件  39
    3.1.3 计算过程  39-40
  3.2 喷油助燃型微粒捕集器捕集特性  40-43
    3.2.1 布朗扩散捕集机理  40-41
    3.2.2 直接拦截捕集机理  41
    3.2.3 惯性碰撞捕集机理  41
    3.2.4 综合捕集机理  41-42
    3.2.5 壁流式蜂窝陶瓷的捕集性能分析  42-43
  3.3 喷油助燃型微粒捕集器再生性能分析  43-48
    3.3.1 柴油机载荷对再生过程的影响  43-44
    3.3.2 油气配比对再生过程的影响  44-46
    3.3.3 柴油机初始微粒沉积量对再生过程的影响  46-47
    3.3.4 再生气流质量流量的影响  47-48
  3.4 本章小结  48-50
第4章道路工况下微粒捕集器的再生特性  50-60
  4.1 柴油机台架模型的建立  50-55
    4.1.1 模型的建立  50-51
    4.1.2 缸内热力过程基本方程  51-52
    4.1.3 燃烧放热规律  52-53
    4.1.4 气缸壁面传热模型  53-54
    4.1.5 气缸工作容积计算  54
    4.1.6 验证模型  54-55
  4.2 道路状况下喷油助燃型微粒捕集的再生性能分析  55-59
    4.2.1 城市道路工况下微粒捕集器再生特性  55-57
    4.2.2 城郊道路工况下微粒捕集器再生特性  57-58
    4.2.3 高速道路工况下微粒捕集器再生特性  58-59
  4.3 本章小结  59-60
结论  60-62
参考文献  62-66
致谢  66-67
附录A (攻读硕士学位期间发表的学术论文目录)  67-68
附录B (攻读硕士学位期间获得的科研成果)  68

柴油机喷油助燃再生微粒捕集器的设计与数值研究

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