WIJKERSON威爾克森微粒過(guò)濾器降低柴油機(jī)微粒分析
聯(lián)合使用高過(guò)濾效率的紅外再生微粒陶瓷過(guò)濾器和廢氣再循環(huán)(EGR),同時(shí)降低柴油機(jī)的微粒排放和NOx排放。試驗(yàn)結(jié)果表明:本文研究開(kāi)發(fā)的柴油機(jī)微粒陶瓷過(guò)濾器平均過(guò)濾效率在95%以上,達(dá)到歐Ⅲ及以上微粒排放標(biāo)準(zhǔn);基于寬范圍氧傳感器(UEGO)的閉環(huán)控制柴油機(jī)EGR系統(tǒng)能有效地降低NOx排放,NOx的降低率zui高可達(dá)42%,平均降低率約為30%。

WIJKERSON威爾克森微粒過(guò)濾器降低柴油機(jī)微粒分析
通過(guò)試驗(yàn)對(duì)柴油機(jī)WIJKERSON微粒過(guò)濾器的過(guò)濾特性和再生特性進(jìn)行了基礎(chǔ)研究。過(guò)濾試驗(yàn)表明:壁流陶瓷具有良好的過(guò)濾效率,平均過(guò)濾效率在95%以上。壁流陶瓷的壓降近似線性增長(zhǎng)。在6120柴油機(jī)臺(tái)架上,排氣煙度為3BSU時(shí),單個(gè)過(guò)濾器持續(xù)工作時(shí)間達(dá)2個(gè)小時(shí)以上,兩個(gè)過(guò)濾器同時(shí)使用,具有較長(zhǎng)的再生間隔時(shí)間,可以滿足實(shí)際車輛的需要。再生試驗(yàn)表明:微粒沉積量對(duì)再生過(guò)程有重要的影響。微粒量多,再生溫度高,過(guò)多將導(dǎo)致陶瓷內(nèi)部熔融;微粒量少則再生溫度低,過(guò)少則導(dǎo)致再生不穩(wěn)定甚至終止。微粒物質(zhì)量在適當(dāng)范圍內(nèi)時(shí),具有的再生性能綜合指標(biāo)。過(guò)濾器利用柴油機(jī)排氣作為再生氣流。再生氣流對(duì)再生過(guò)程有很大的影響,具體表現(xiàn)為再生氣流的氧含量對(duì)燃燒的影響和氣流流動(dòng)對(duì)熱量傳輸?shù)挠绊憽Ｔ偕鷼饬髁髁啃?由于氧氣不足再生緩慢;流量大,則因?yàn)榕艢鉁囟鹊陀谌紵郎囟?再生氣流具有冷卻作用,也會(huì)導(dǎo)致再生困難。調(diào)節(jié)再生氣量是控制再生過(guò)程的關(guān)鍵問(wèn)題,需要進(jìn)一步的優(yōu)化。通過(guò)調(diào)整加熱器流通孔的分布密度和調(diào)整電熱絲在輻射盤上的分布密度,以及采用雙層殼體過(guò)濾器,過(guò)濾器再生性能綜合指標(biāo)得到進(jìn)一步提高。從多孔介質(zhì)理論出發(fā),推導(dǎo)了壁流陶瓷壓力降與柴油機(jī)運(yùn)行參數(shù)間的關(guān)系。由試驗(yàn)數(shù)據(jù)應(yīng)用線性回歸解出待定系數(shù),得到壁流陶瓷壓力降與柴油機(jī)轉(zhuǎn)速和排氣溫度的關(guān)系。由上述關(guān)系確定的再生時(shí)機(jī)能將微粒物質(zhì)量控制在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi),解決了實(shí)際應(yīng)用中過(guò)濾器再生時(shí)機(jī)的確定這一關(guān)鍵技術(shù)難題。從流體力學(xué)基本原理出發(fā),結(jié)合柴油機(jī)的特點(diǎn),推導(dǎo)出了再生調(diào)節(jié)閥開(kāi)度與負(fù)荷、排氣溫度和背壓間的函數(shù)關(guān)系。實(shí)際應(yīng)用時(shí),分兩步來(lái)確定再生調(diào)節(jié)閥開(kāi)度。首先根據(jù)基準(zhǔn)負(fù)荷調(diào)節(jié)閥開(kāi)度MAP確定對(duì)應(yīng)基準(zhǔn)負(fù)荷的再生調(diào)節(jié)閥開(kāi)度,然后根據(jù)實(shí)測(cè)的負(fù)荷由開(kāi)度修正公式進(jìn)行修正。這樣確定的再生調(diào)節(jié)閥開(kāi)度能實(shí)現(xiàn)再生時(shí)氧氣流量基本不變的目標(biāo),滿足實(shí)際應(yīng)用的要求,解決了實(shí)際應(yīng)用中過(guò)濾器再生廢氣量控制這一關(guān)鍵技術(shù)難題。由ECU自動(dòng)控制再生調(diào)節(jié)閥開(kāi)度時(shí),在柴油機(jī)穩(wěn)態(tài)工況和瞬態(tài)工況下進(jìn)行了再生試驗(yàn)。再生溫度變化平緩,陶瓷中心峰值溫度被控制在1000℃以下,徑向溫度梯度低于30℃/cm,再生效率平均可達(dá)80%以上,再生過(guò)程穩(wěn)定,再生成功率97%以上。在WIJKERSON微粒過(guò)濾器的基礎(chǔ)上,建立了具有清潔再循環(huán)廢氣的、基于寬范圍氧傳感器(UEGO)的閉環(huán)控制柴油機(jī)EGR系統(tǒng)。用UEGO測(cè)得的空燃比作為反饋信號(hào)進(jìn)行閉環(huán)控制,使EGR系統(tǒng)的控制與柴油機(jī)的混合比和燃燒狀況緊密地結(jié)合在了一起,基本消除了柴油機(jī)制造公差、磨損、燃油成分改變、以及環(huán)境條件的變化對(duì)NOx降低效果的影響,能充分發(fā)揮EGR系統(tǒng)降低NOx的潛力。

WIJKERSON威爾克森微粒過(guò)濾器降低柴油機(jī)微粒分析
UEGO在柴油機(jī)上的應(yīng)用正順應(yīng)了的研究動(dòng)向——柴油機(jī)的λ控制技術(shù),可以認(rèn)為,基于UEGO的EGR系統(tǒng)是柴油機(jī)λ控制技術(shù)的一個(gè)重要組成部分。在柴油機(jī)穩(wěn)態(tài)工況下,通過(guò)試驗(yàn)測(cè)定了不同空燃比時(shí),NOx、HC、CO、煙度和油耗的變化。通過(guò)對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)的分析,確定了*空燃比MAP。