柴油机微粒过滤系统的研究
柴油机微粒排放技术探讨
ａｆｃｉｇ ｐ ｒｉｌ ｘ ａｓ ｎ ｆ ｔｎ ａｔ ｅｅ ｈ ｕｔａ ｄ ｅ ｃ ｔ ｆ ａｔｃ ｘ ｒｉｅｅ ． ｏｐ ｌ
ｉｎｔｃ ｎ ｌｇｅ ｄ ｐｅ ｆｅｔ ａ ｇ ｅ ｈ ｏｏ ｉ ａ ｏ ｔｄｉ ａｔｒｒ ￣ ｓ ｎ ｅ
随着人们对能源危机和环境问题的认识越来越 深入， 人们对汽车使用 中的经济性和排放性越来越 重视。由于柴油机的燃 油经济性明显好于汽油机 ， 因而柴油机 的排放樗染越来越引起人们 的重视 ． 柴 油机 的 Ｈ 。 Ｃ， 。的排 放 比和排 放 耐 久性都 优 于 汽 油 机， 但是微粒（ Ｍ） Ｐ 的排放却是汽油机的几十倍甚至 更多 ， 以柴油机的微粒排放也 日渐受到人们的重 所 视。而且由于其组成成份复杂 ， 在大气 中以气溶胶 的形式存在， 是重要的污染因子。
寰 １ 碳 烟粒 子上的有机耪组成
１ Ｐ 的形成机理 Ｍ
柴油机 的排放微粒指 排气稀释到 ５ ．＂ 柴 １７ Ｃ时 油的排气通过带有聚四氯化 已烯的树脂 的滤纸时 ， 被滤 纸 所 留下 的所有 物 质 。其 组成 为 ： Ｃ为主 的 以 碳烟 ． 未氧化 的或未完全 氧化的 Ｈ 硫酸盐以及与 Ｃ． 硫酸盐相结合的水和其它物质。 在不同的燃烧部位碳烟的形成 过程一般有三种 形式 ： ａ 燃料分子脱氢发生分解反应 ， ． 生成碳粒凝聚 成固体。 ｂ 在火焰 中有些燃料分子聚合成大 的分子或 ． 油滴 ， 它们脱氢反应生成碳粒子 。 ｃ 在 高 温 火焰 下 产 生分 解 及脱 氢反 应 的 一些 ． 中间产物 ， 一边聚合一边进一步脱氢 ， 逐渐形成固态
DOC与DPF结合在柴油机后处理上的应用研究
DOC与DPF结合在柴油机后处理上的应用研究通过对柴油发动机后处理器内的氧化催化器（DOC）与颗粒过滤器（DPF）的结构和工作原理的描述，分析研究了DOC与DPF相结合在柴油机的尾气处理上的优缺点，为DOC+DPF技术在柴油机尾气处理方面的应用提供了有效的支撑。
标签：柴油发动机；后处理器；DOC与DPF；尾气处理1 引言柴油机有着动力性好，又十分经济的优点，目前被大量大小型交通工具采用。
但最近几年来国家出台了越来越严格的尾气排放法规，柴油机的尾气处理成为各个车辆生产商面临的难题。
柴油机的尾气处理目前有两个控制方向：一方面是加强发动机内燃油的燃烧效率，降低尾气中的有害气体成分，目前社会上的改进方法有废气再循环（ECR）和控制燃烧位置（CSS）等技术；另一个方面就是提高尾气处理器的处理效果，尾气处理技术目前有选择性催化还原（SCR），氧化催化（DOC），颗粒捕捉器（DPF）等技术。
本文通过对DOC与DPF技术的大量研究和实验，发现DOC与DPF技术相结合，不仅可以很大程度上完成尾气中有害物质的清除，还可以解决单独使用DOC技术或DPF技术在安装和结构上的技术难题。
2 DOC与DPF的工作原理与特点分析2.1 DOC工作原理与特点分析柴油机的尾气处理中使用DOC的主要作用是催化氧化尾气中的有害物质。
DOC一般以金属或陶瓷作为催化剂的载体，涂层中主要活性成分是铂系、钯系等贵重金属与稀土金属。
当柴油机的尾气通过催化剂时，HC化合物和CO等在较低的温度下可以很快地与尾气中的氧气进行化学反应，生成无污染的H2O和CO2，达到净化尾气中HC、CO的目的。
DOC技术要取得良好的净化效果，需要解决几个技术难题。
一是柴油机的排气温度偏低，对催化剂要求较高，必须使催化剂在低温下仍然有很好的催化活性；二是柴油中的硫含量必须较低，因为硫会使催化剂中毒劣化；三是废气中的一些较大颗粒很难被催化氧化，会堵塞催化剂载体的孔道。
2.2 DPF的工作原理和特点分析DPF技术又称为柴油机颗粒过滤器（Diesel Particulate Filter）技术，是比较好的降低排气中的烟尘颗粒（PM）的方法，现在市面上的壁流式蜂窝陶瓷颗粒捕捉器对PM的过滤效率高达90%。
电加热柴油机再生排气微粒过滤器的研制与试验
明 ，系统 所 采 用 的分 区电 加热 再 生技 术可 靠有 效 ，过 滤体 的再 生效 率 在 ７ ％ 右 ，根 据排 气 背压 的变 化控 ０左
制 再 生 装 置 的 ］ 作 ，再 生 装 置 起 到 了预 期 的 效 果 。 二 【 键 词 】 柴 油 机 ； 微 粒 过 滤 器 ；再 牛 关
烧 ，使排 气 背压恢 复 正常 。再 生 时 ，阀 门 ｌ 闭 ， 关
同￣ ｔ 开 阀门 ２ ｔＴ ， ，以避免再 生 时气 流 对过 滤 体 的直 接 冲击 ，以确保 过滤 体再 生稳 定 、有 效 地进 行 。
再 生能 力 ，为 进一 步 改善排 放性 能 提供 了依 据 。
２ 系 统 的 总 体 结 构 及 工 作 原 理
系统 主要 由柴油 机排 气微 粒后 处 理收 集器 （ 过
３ 过滤 器及 再 生装 置 的研 制
柴油 机排气 微粒 捕 获装 置 主要 由过 滤体 、玻璃
【 稿 日期 １ ２ ０ — ３ ２ 收 ０２０—７ 【 者 简 介 １ 严 降 龙 （１７ 一） 作 ９ ３ ．男 ，湖南 岳 阳 人 ，浙 江 大 学 动 力 机 械 及 车 辆 工 程 研 究 所 在 读 硕 ： ，主要 从 事 内燃 机 的 排 放 净 化 技 术 研 究 工 作 。 士
一
个 重要 位 置 。因此 ，有 必 要加 快研 究步 伐 ，将机
动 车排 放控 制技 术提 高 到新 的水 平 。
对 柴油 机微 粒 排放 的控 制 是机 动车 排放 控制 的
一
１ 放 ｆ ． 度 计 ３ 阀 门 ４６ＩＯ ． 排 Ｊ 烟 ２ ． ． Ｂ柴 油 机 ５温 度 计 ６排 气 管 ｌ ． ．
须定期 清 除 已沉积 在过 滤体 中的微 粒 ，使 排 气背 压
柴油机微粒捕集器再生技术研究
在壁面 的 ＨＣ成分将 在排温升高 时 和薄骨 架结构 ，泡沫合 金表面容易 ＤＰ Ｆ的再生 ， 这是 Ｄ Ｆ Ｐ 能否在柴油 重新挥发 出来 ，并排 向大气 ；发动 被熔 融铝液浸透 并覆盖 ，退火处理 机上 正常使 用的关键。在 Ｄ Ｆ Ｐ 开发
（ Ｐ 安装在柴油机排 气管 上 ， Ｄ Ｆ） 过
多 孔 堇 青 石
排气 出口
滤技术 的机理 主要有 ：排气通 过时 微粒经过扩散 、截流 、惯性碰 撞和
重力沉 降等 原理 被过滤体捕集 。捕 集效率主要受 到微 粒粒径 、过滤 体 微孔孔径 、排 气流 速及气流温度 等
陶瓷封堵
机排 气微粒 由不 可溶炭粒 （ＤＦ） Ｉ 、 排气 阻力 ，高 的机械强度 和抗震 动 体上 研究和使用较多 的是壁流式蜂 未燃液体碳 氢化合物 （ＯＦ Ｓ ）和硫 性能 ，并且还须具备抗高温 氧化性 窝陶瓷。它具有多孔结构 ，相邻两 一个通道进 口被堵住 ， 而 酸 盐 组 成 ，微 粒 粒 径 小 ，主 要 为 的耐热冲击性与耐腐蚀性 。其 中高 个通道 中， 的过滤效率与低 的排气 阻力是 相互 另一通道的 出 口被堵住 ，为保证其 ０ Ｏ ～２ ｍ， ．ｌ 质量 轻 ， 长时间悬 能 浮在大气 中 ，容易被人体 吸入并沉 矛盾 的，选择材料 时要综合 考虑这 机械强度和耐热强度 ，孔道密度一 ６孔 ｃ 时 积在肺泡 中 ，对 人体健康 造成极大 两方面 的性 能。国外在过 滤材 料上 般约为 １ ／ ｍｚ ，孔道截 面为 的研究 已经取得 较大的突破 ，出现 ２ ｍｍ ×２ ｎ ｍｒ 左右 ， 壁厚 为０４ ｍｍ ． 的危 害。 见 ， 日益严格 的汽车排放法规 的实 了一些商 品化 的产 品。 目前国 内外 左 右 ， 图 １ 这种结构迫使排气 由 施迫使人们 寻求解决汽车排 气污染 研究 和应 用 的过 滤材料 有 陶瓷基 、 入 口敞开的通道进入 ，穿过多孔 的 陶瓷壁面进入相邻的出口敞开通道 ， 的有效途径 和技术 。自２ 世纪 ７ 年 金属基和复合基三大类 。 ０ ０ １ １陶瓷基过滤材料 ． 而微粒就被过滤在通道壁面上 ，这 代 以来 ，人 们对柴油机排 气微粒 后 目前研究和应用最多的是陶瓷基 种 Ｄ Ｆ对微粒 的过滤效率可达 ９ ％ Ｐ ０ 它们通常由氧化物或碳化 以上 。可溶性有 机成分 Ｓ Ｆ也能被 Ｏ 微粒捕集 技术是 目前公认 的最为有 过滤材料 ， 物组成 ，具有多孔结构 ，在 ７０ ０￣ Ｃ以 部分捕集 ，近年来在制造技术上取 效 的微粒净化 技术 ，也是 目前商 用 处理技术进行了广泛而深入地研究 。 前景最好 的技术 之一 。微粒捕集 器
国四后处理技术之DOCPOC详解（绝密）
国四后处理技术之DOCPOC详解（绝密）导言在把化学能转化为机械能方面，柴油机的热效率显然要高于其他内燃机。
柴油的高热效率以及良好的机械耐久性能保证了在为新型车选择一种先进的动力设备时，柴油机应当是首选。
柴油机在欧洲的市场份额很快就翻了一番。
在德国，五年内所占比例从20%上升到了40%。
近年来，柴油发动机长足发展。
西方国家逐渐淘汰了冒着黑烟的卡车，而柴油发动机越来越广泛地应用于新型环保型旅行车。
可见黑烟的问题解决了，但小颗粒物成为了关注的焦点。
当研究出新的测量技术来分析这些微粒并逐渐加深它们对人类影响的了解以后，颗粒污染物就成为在车辆高度集中的城市里最大的污染源。
柴油发动机的正常排气情况是：稀燃，排气温度低。
柴油机排气情况和汽油机排气情况有很大的区别，同样，排气后处理系统不一定同时适用于汽油机和柴油机。
总的来说，对于先进的柴油机，其原始排放中HC 和CO 的含量很少，主要污染物是氮氧化物和颗粒污染物。
柴油氧化型催化器的特点是减少HC，CO ，显著降低颗粒物的排放，氮氧化物平均可以减少10%-15%。
排放法规欧洲和日本计划在2004年和2005年达到更高的排放标准。
使用先进的发动机制造技术和柴油氧化型催化器可以达到这个标准。
重型柴油车也有类似趋势，最困难的一步是达到US07标准。
技术要求柴油机的发展潜力远远高于专家在几年前所做的预测。
采用柴油机排气后处理技术，不必在排气系统里安装任何其他装置就可以达到新的排放限值。
但是，同其他燃烧技术一样，如果要使排气污染物尽可能地降低为0的话，就要破坏发动机的其他性能。
比如使用高效废气再循环系统减少氮氧化物的排放，就会降低发动机的燃油经济性。
排气后处理技术可以减少尾气污染物的排放，因此，发动机生产商有更大的自由空间开发更为经济的发动机。
现在，许多奇特新颖的柴油机排气控制技术都在研发之中。
目前用于商业上的是选择性催化还原（SCR）系统；柴油颗粒捕集器（DPF/CRT），氧化型催化器以及采用上述技术相结合的综合治理技术路线，组成不同的模块。
内燃机排放与控制第6章 柴油机后处理净化技术
（二）燃油中S的影响
（1）硫酸盐覆盖
（2）生成稳定的BaSO4 （3）NH3排放增加
（三）H2O的影响
影响载体Al2O3的活性；但H2O有助于H2与Ba(NO3)2的还原反应生成 N2+Ba(OH)2。
•6.2.2 NOX的选择性催化还原
SCR原理－含义
Selective（选择性） Catalytic（催化） Reduction（还原）
4NO 4HC 5O2 2N2 4CO2 2H2O
6.2.3 等离子辅助催化还原法
离子、激发态分子、原子和 自由基等都是化学活性极强的物 种。首先利用这些活性物种把NO 和HC氧化为NO2和部分氧化的高 选择性含氧HC类还原剂，然后再 在催化剂作用下促使新产生的高 选择性活性物质还原NO2，生成无 害的N2。
标准配备AdBlue的重卡挂车，行驶7200公里，大约需要 100升AdBlue，一般90升的AdBlue缸，行驶6500公里无 需添加，110升的AdBlue缸可以行驶7950公里。所以跑长 途的司机也无需太多担心。拥有SCR系统的商用车上，皆 含有AdBlue的计量表，提供车主尽早加AdBlue 。
100%
SV F VR
排气体积流量（换算到标准状态）与催化器容积之比 催化器容积与发动机排量之比约为0.5-1.0。
200 ℃-400 ℃ 催化剂选择 铂Pt、钯Pd等贵金属，稀土元素
5万英里（约8万公里）
② DOC的老化寿命
高温失活、化学中毒、结焦与机械损伤四类 HC氧化、连续大负荷、紧靠发动机安装
优势：一是不影响发动机燃油经济性，二是易于改装，且反应温度较低，催化剂不含 贵金属，寿命长，对硫不敏感等。
HC-SCR
高压共轨柴油机低微粒排放控制研究
之 间的优化 匹配 ， 柴油机可满 足更高 的排 放标准 ， 使
为柴 油机 低 排 放 尤 其 是 低 微 粒 排 放 的 研 究 和 开 发 工
收 稿 日期 ：２ １ 一 ２ ２ ０ ｌ０ — ３
喷 油提 前 角／ 。Ａ）７４ （Ｃ ：１
பைடு நூலகம்
功率点转速／ｒ ｍｎ １ ０ ・ ｉ～： ９ ０
图 １中 ， 烧 室型 线 １的 凹坑 最 深 ， 烧 室 型 线 ２ 燃 燃 的 凹坑 最 浅 ， 烧 室 型 线 ３的缩 口程 度 最 小 ， 烧 室 燃 燃
型 线 ４的缩 口程 度最 大 。 通 过 分析 计算 ， 出 了 ４种 燃 烧 室 的 Ｎ ｘ和 Ｓ ｏ 得 Ｏ ｏｔ
快， 从而减少了高温缺氧的范 围， 使得 Ｓｏ生成下降 ， ｏｔ
都有直接与决 定性影 响。喷油系 统参数包 括喷油 时 刻、 喷油压力 、 预喷喷油量 、 喷喷油量 以及 喷雾夹角 后
等 ； 气 系 统 参 数 主要 是 进 气 道 几 何 结 构 ； 烧 系 统 进 燃
最主要参数是 燃烧室 型线。在欧 、 、 美 日等 发动机 技
术先 进 国家 ， 通过 优 化 电控 共 轨 系统 的 喷油 规 律 等 方
了燃 烧 过程 ， 因此 优 化后 缸 内燃 烧 初 期 的放 热 率 要 远
远大于原机 ， 峰值要高出 ３ ％左右。７０ Ｃ ０ ４ 。 Ａ之后 ， 由 于喷油提前结束 ， 使得后期的放热率低 于原 机。具体
所示 ） 。其中 ， 燃烧室型线 ３ 对应的 Ｎ ｘ排放最大 ， Ｏ 型
线 ４对 应 Ｎ ｘ排 放 最 小 ； 线 ３所 对 应 Ｓｏ 排 放 最 Ｏ 型 ｏｔ
小， 型线 １ ４的 Ｓｏ排放最大； 和 ｏｔ 型线 ３的 Ｐｗ值最大 ｏ 且 大于原机 ， 其他型线 Ｐｗ值均低于原机 。具体数据 ｏ 如表 １所示 。
柴油机微粒袋滤器电控系统的研制
摘
要 ： 行 了 柴 油 机 微 粒 袋 滤 器 电 控 系 统 的 研 制 ， 将 该 进 并
工 作 ， 献 ［ ］ 计 了 柴 油 机 排 气 冷 却 器 ， 气 先 经 文 ５设 排 过 冷 却 器 冷 却 ， 后 进 入 袋 滤 器 。 为 减 少 冷 却 器 的 然
制造 成 本 ， 大 效 率 过 滤 是 以 保 证 柴 油 机 大 多 数 工 最 况 范 围 内能 使 用 袋 滤 器 为 依 据 的 。 因而 不 能排 除 在
且 装在 黄 河 牌 ＤＤ ８ ６ ０型 长 途 客 车 上 进 行 了道 路 实
验 。 实 验 证 明其 捕 集 效 率 高 （ ９ ％ 以上 ） 工 作 可 在 ０ ， 靠 ， 构 简 单 ， 本 较 低 ， 控 制 柴 油 机 微 粒 污 染 提 结 成 为 供 了新 途 径 。 但 其 不 足 之 处 是 ： 构 紧凑 性 差 ， 且 结 而
柴 油 机 较 少 工 况 范 围 内 ， 排 气 经 冷 却 器 降 温 后 温 其 度仍 高 于 袋 滤 器 的 工 作 限 值 ， 因此 ， 须 对 袋 滤 器 进 必
行过热保护 ； 同时 ， 由于 柴 油机 排 气 微 粒 袋 滤 器 的结
袋 滤 器 是 一 种 利 用 纤 维 作 为 过 滤 介 质 ， 气 体 将 中 的粉 尘 过 滤 出来 的 净 化 设 备 ， 袋 都 作 成 袋 形 ， 滤 其 过 滤 效 率 高 ， 半 径 ＞ ０ １ ｍ 的 粉 尘 ， 滤 效 率 达 对 ．ｌ ｌ 过 到 ９ ０％以上 。 设 备 投 资少 ， 作 可 靠 性 好 。 自 １ ８ ｃ 工 ８１ 年 贝特 工 厂 振 动 清 灰 首 次 获 得 专 利 开 始 ， 滤 器 的 袋 发 展 经 历 了 １３ ９ ０年 逆 流 清 灰 ； ９ ０年 的 气 环 清 灰 ； １５ １５ ９ ７年 的 脉 冲清 灰 。 目前 ， 滤 器 广 泛 应 用 于 冶 金 、 材 、 山 、 工 袋 建 矿 化
GW4D20轿车柴油机微粒捕集器内部气流运动分析
对 于新 鲜 Ｄ Ｐ Ｆ载体来 说 ， 影 响其 压 降的 因素 主要 为 载体壁 面渗 透性 ｋ 。本研 究利 用 ＡＶＬ Ｂ ＯＯ Ｓ Ｔ 软 件 建 立 ＧＷ４ Ｄ２ ０后 处 理 系统 （ Ｄ Ｏ Ｃ＋Ｄ Ｐ Ｆ） 一 维模 型（ 见图 １ ） ， 对 ｋ 进 行 标 定 。图 １中 ， Ｃ ＡＴ１为 ＤＯ Ｃ模块 ， Ｄ Ｐ Ｆ １ 为Ｄ Ｐ Ｆ模块 ， ＡＴＢ １为 ＤＯＣ入 口
优 化设计 提供 一定 的依 据 。
压降 校核所 用工 况见 表 ２ 。研究 中 ， 忌 选 取若
干组数 值进 行标 定 ， ｋ 一９ ． ２ ×ｅ 时 的计 算 结 果
见图 ２ 。从 图中可 以看 出 ， Ｄ Ｐ Ｆ压 降在 ８ ５ Ｓ 左 右趋
１ ＤＰ Ｆ压 降 校 核
第 ２ 期（ 总第 ２ ０ ５期 ）
２ ０ １ ３年 ４月
车
用
发
动
机
Ｎｏ ．２（ Ｓｅ ｒ ｉ ａ ｌ Ｎｏ． ２０ ５）
Ａ ｐｒ ．２ ０１ ３
Ｖ ＥＨ Ｉ ＣＬＥ ＥＮＧ Ｉ ＮＥ
Ｇ Ｗ４ Ｄ ２ ０轿 车柴 油机 微 粒 捕 集器 内部 气 流 运 动分 析
秦 岩 ，李 君 ，刘 宇 ，屈 伟 ，王 庆 党。 ，吴 超
收 稿 日期 ：２ ０ １ ２ — １ ２ — １ ８ ；修 回日期 ：２ ０ １ ３ — ０ ３ — ２ ８
柴油 车必须 加装 后 处理 装 置 ， 而 柴 油 机微 粒 捕集 器 （ Ｄ Ｐ Ｆ ） 是 目前 公认 的 、 最 为有 效 的柴 油 机 微 粒排 放
边 界条 件 ， Ａ ＴＢ ２为 Ｄ Ｐ Ｆ出 口边界 条件 。
表 １ Ｄ Ｐ Ｆ相 关 参 数
DPF再生
主动再生
被动再生
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3
主动再生
燃烧器喷油加热再生
电加热再生
微波加热再生 红外加热再生
Page
4
燃烧加热再生
燃烧器加热再生即在过滤器的入口处设臵燃烧器，喷入柴油和二 次空气，燃烧后引燃微粒进行再生的方法。 采用这种方法要求提供额外的燃油，并且，要求恒定燃烧器的温 度。因此， 需要一套调节燃料和二次空气供给量的自动调节控制系 统。这种燃烧器对司机驾驶有一定要求，要求再生时， 不能急加速 等。如果再生急加速就会使气流扑灭再生的火焰，使燃油未完全燃烧 ，造成车辆冒白烟的现象。
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8
被动再生
燃料添加剂催化再生过滤器系统
CRT系统 CCRT系统
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9
燃料添加剂催化再生过滤器系统
燃料添加剂催化再生过滤器系统燃料添加剂是一种溶于燃料的
催化剂。 在发动机中燃烧后进入排气，和微粒一起由过滤器捕集。这使 得微粒和催化活性成分密切接触，相当于在微粒中加入催化剂，来降 低微粒的再生温度。 缺点是催化剂随着机动车辆排气进入大气中会危害人类健康。
DPF特性分析
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17
设备及再生系统介绍
整个系统由喷油系统、控制系统、DOC(氧化型催化转化器)、 DPF(柴油机颗粒物捕集器)、排气背压传感器、排气温度传感器组成 。喷油系统包括：喷油器、滤芯、油泵、油箱、进油管和回油管。控 制系统将各个部分连成一个有机整体。为使整个系统能较好的匹配工 作，确定系统各个组成部分的关键技术指标。下图为再生系统结构示 意图：
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20
冷却水温对柴油机排放的影响
资料上通过多组试验做出了水温对排放影响的数据
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柴油机微粒过滤系统的研究
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10.7666/d.y1565979
为满足日益苛刻的排放法规，仅凭机内净化措施来减少柴油机的微粒排放是极其困难的。
另外，尽管机内净化技术使微粒物的质量排放总量得以削减，但微粒的个数却没有减少，而且生成了粒径更小的排放物。
越来越多的研究表明，柴油车排放的小微粒对人体健康危害更大，而未来的法规很可能会对柴油机微粒物排放的数量进行限制。
因此越来越多的国家关注机动车的小微粒排放，而微粒过滤器是未来解决小微粒排放问题的最有效措施之一。
基于此点，本文围绕柴油机微粒过滤系统进行了如下研究： 1．柴油机微粒过滤器对柴油机微粒组分特性影响的研究。
运用自行设计、制作的柴油机微粒取样器，对未安装过滤器、安装袋滤器、安装陶瓷过滤器三种情况下的柴油机排气微粒进行采集，分析柴油机工况对微粒组分特性的影响，以及微粒中可溶有机组分（SOF-Soluable Organic Fraction）中烷烃和芳香烃等成分的排放特性等。
研究结果表明：在相同转速下微粒排放量随负荷的增加而增大。
随着负荷的增加，微粒中SOF的百分含量在逐渐减少，不可溶有机成分（IOF-Insoluble Organic Fraction）的百分含量在逐渐增加。
SOF的含量从低负荷时的15％到高负荷时的45％左右，其对微粒特性的影响不能忽略。
微粒中可溶性有机物SOF中正烷烃的总含量占到了70％～80％；支链烷烃的总含量在2％～22％之间；多环芳香烃的总含量在1％～13％之间。
柴油机在不同运行工况下，其排出SOF
碳原子数分布稍有不同。
另外，袋滤器过滤后微粒中SOF的百分含量比陶瓷过滤器过滤后的略低；袋滤器过滤后微粒SOF 中各组分百分含量均在20％以下，各组分过滤比较均匀；陶瓷过滤器过滤后个别工况个别组分的相对含量达到近40％；袋滤器对多环芳香烃的过滤效率要高于陶瓷过滤器。
综合来看，袋滤器是一种过滤效果较好的后处理装置。
2．柴油机排气微粒燃烧特性的分析研究。
对采集的柴油机排气微粒，利用热重分析技术，研究了微粒在氧气浓度分别为10％、20％、30％，升温速率分别为10℃/min、20℃/min、30℃/min、40℃/min，微粒质量分别为>5mg、3．5mg～3mg、<1．5mg的燃烧性能。
结果表明：微粒的燃烧明显分为挥发份析出（低温段）和固定碳（高温段）的燃烧两个阶段。
低温段的失重占总失重的20％左右；高温段的失重占总失重的70％左右，说明微粒燃烧过程主要是固定碳的燃烧。
氧气浓度较低的时候，燃烧需要较高的温度；反应温度较低的时候，需要较高的氧气含量。
综合起来看，在氧浓度较低时，随着氧气浓度增大，燃烧性能呈现良好的趋势。
但同时也表现出，氧气浓度为20％、30％时的情况比较接近，与氧气浓度为10％时的差距比较明显。
说明提高空气中氧气浓度对微粒燃烧性能影响不大。
另外研究还发现，当氧气浓度在20％、30％时的反应平均活化能为60kJ/mol左右。
目前采用燃油添加剂可以使微粒的活化能降低到这个数值，也就是说如果用空气或含氧量更高的气体来做燃烧反应气氛的话，可以满足过滤器被动再生时对微粒活化能的要求。
3．根据理想流体质点的声传播控制方程，建立了考虑流速、热传导和粘性时，微粒过滤器内的声传播控制方程。
以此为基础，利用达西定律求解微粒过滤器相邻单元孔壁的压降，进而建立了微粒过滤器的传播常数和传递矩阵的计算模型。
以此模型计算了发动机在特定工况下的插入损失，并和试验测量的数值进行了对比分析，验证了理论分析的正确性。
4．建立了微粒过滤器气体流动的三维数值模型。
以k-ε紊流模型理论为基础，把过滤单元作为多孔介质，模拟了袋滤器内的排气流动特性，并用FLUENT软件进行求解。
最后将数值计算值与试验值进行对比，验证了所建模型的正确性。
计算结果表明：在袋滤器内部，压力是层层递减的，而在过滤单元处突然降低，说明过滤单元是产生压力损失的主要原因。
另外，入口壁面附近也是产生压力损失比较集中的一个位置。
袋滤器结构参数会影响整个袋滤器的压力损失。
5．设计了适用于固定式柴油机以及公交车等对场地要求不严的设备，利用袋滤器技术来控制微粒排放的固定式卸灰系统，解决了再生难的问题。
作者：
刘丽萍
学科专业：热能工程
授予学位：博士
学位授予单位：山东大学
导师姓名：田茂诚
学位年度：2009
语种：chi
分类号：TK421.5
关键词：柴油机排气微粒袋滤器陶瓷过滤器微粒过滤系统在线出版日期：2010年2月1日。