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

WIJKERSON威爾克森微粒過濾器降低柴油機微粒分析
通過試驗對柴油機WIJKERSON微粒過濾器的過濾特性和再生特性進行了基礎(chǔ)研究。過濾試驗表明:壁流陶瓷具有良好的過濾效率,平均過濾效率在95%以上。壁流陶瓷的壓降近似線性增長。在6120柴油機臺架上,排氣煙度為3BSU時,單個過濾器持續(xù)工作時間達2個小時以上,兩個過濾器同時使用,具有較長的再生間隔時間,可以滿足實際車輛的需要。再生試驗表明:微粒沉積量對再生過程有重要的影響。微粒量多,再生溫度高,過多將導致陶瓷內(nèi)部熔融;微粒量少則再生溫度低,過少則導致再生不穩(wěn)定甚至終止。微粒物質(zhì)量在適當范圍內(nèi)時,具有的再生性能綜合指標。過濾器利用柴油機排氣作為再生氣流。再生氣流對再生過程有很大的影響,具體表現(xiàn)為再生氣流的氧含量對燃燒的影響和氣流流動對熱量傳輸?shù)挠绊?。再生氣流流量?由于氧氣不足再生緩慢;流量大,則因為排氣溫度低于燃燒溫度,再生氣流具有冷卻作用,也會導致再生困難。調(diào)節(jié)再生氣量是控制再生過程的關(guān)鍵問題,需要進一步的優(yōu)化。通過調(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濾器,過濾器再生性能綜合指標得到進一步提高。從多孔介質(zhì)理論出發(fā),推導了壁流陶瓷壓力降與柴油機運行參數(shù)間的關(guān)系。由試驗數(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轉(zhuǎn)速和排氣溫度的關(guān)系。由上述關(guān)系確定的再生時機能將微粒物質(zhì)量控制在適當?shù)姆秶鷥?nèi),解決了實際應(yīng)用中過濾器再生時機的確定這一關(guān)鍵技術(shù)難題。從流體力學基本原理出發(fā),結(jié)合柴油機的特點,推導出了再生調(diào)節(jié)閥開度與負荷、排氣溫度和背壓間的函數(shù)關(guān)系。實際應(yīng)用時,分兩步來確定再生調(diào)節(jié)閥開度。首先根據(jù)基準負荷調(diào)節(jié)閥開度MAP確定對應(yīng)基準負荷的再生調(diào)節(jié)閥開度,然后根據(jù)實測的負荷由開度修正公式進行修正。這樣確定的再生調(diào)節(jié)閥開度能實現(xiàn)再生時氧氣流量基本不變的目標,滿足實際應(yīng)用的要求,解決了實際應(yīng)用中過濾器再生廢氣量控制這一關(guān)鍵技術(shù)難題。由ECU自動控制再生調(diào)節(jié)閥開度時,在柴油機穩(wěn)態(tài)工況和瞬態(tài)工況下進行了再生試驗。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80%以上,再生過程穩(wěn)定,再生成功率97%以上。在WIJKERSON微粒過濾器的基礎(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EGR系統(tǒng)。用UEGO測得的空燃比作為反饋信號進行閉環(huán)控制,使EGR系統(tǒng)的控制與柴油機的混合比和燃燒狀況緊密地結(jié)合在了一起,基本消除了柴油機制造公差、磨損、燃油成分改變、以及環(huán)境條件的變化對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威爾克森微粒過濾器降低柴油機微粒分析
UEGO在柴油機上的應(yīng)用正順應(yīng)了的研究動向——柴油機的λ控制技術(shù),可以認為,基于UEGO的EGR系統(tǒng)是柴油機λ控制技術(shù)的一個重要組成部分。在柴油機穩(wěn)態(tài)工況下,通過試驗測定了不同空燃比時,NOx、HC、CO、煙度和油耗的變化。通過對測試數(shù)據(jù)的分析,確定了*空燃比MAP。