柴油機(jī)微粒捕集器流通性與微粒加載特性數(shù)值模擬

王?特，黃豪中，李之華，王?輝，黃?榮，陳英杰

柴油機(jī)微粒捕集器流通性與微粒加載特性數(shù)值模擬

王?特1，黃豪中1，李之華2，王?輝2，黃?榮1，陳英杰1

(1. 廣西大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，南寧 530004；2. 廣西玉柴機(jī)器股份有限公司工程研究院，玉林 537005)

使用AVL-Fire軟件建立柴油機(jī)微粒捕集器(DPF)三維計(jì)算模型，模擬DPF內(nèi)的壓降損失、深層微粒沉積、濾餅層微粒沉積和總微粒沉積特性．研究不同的排氣流量、排氣溫度、初始灰分、灰分分布和微粒分布對(duì)DPF流通性與微粒加載特性的影響．結(jié)果表明：在微粒加載過程中(考慮微粒再生的影響)，DPF壓降主要由壁面壓降損失、微粒深層壓降損失和微粒濾餅層壓降損失組成，壁面壓降損失呈現(xiàn)主要作用；當(dāng)排氣溫度超過610K時(shí)，壁面壓降上升速率與深層壓降上升速率之和大于濾餅層壓降上升速率；升高排氣溫度和增加初始灰分，DPF壓降損失增加；增加排氣流量，深層微粒沉積速度和濾餅層微粒沉積速度加快，導(dǎo)致DPF壓降損失增加；層狀灰分對(duì)DPF壓降損失升高作用大于堵塞段灰分；微粒在入口孔道表面呈拋物線分布(最小在DPF載體中間)時(shí)DPF壓降最小；提高排氣溫度，有利于微粒與O2進(jìn)行再生反應(yīng)，但C與NO2反應(yīng)速率沒有明顯變化；當(dāng)排氣溫度升高到710K時(shí)，深層微粒沉積量先上升后下降，濾餅層微粒沉積量先保持不變后緩慢上升．

柴油機(jī)；微粒捕集器；DPF壓降；深層微粒沉積；濾餅層微粒沉積

柴油機(jī)由于其良好的燃料經(jīng)濟(jì)性、高輸出功率和高熱效率的優(yōu)點(diǎn)而被廣泛用于船舶、汽車、發(fā)電等領(lǐng)域．然而，其尾氣排放也給城市環(huán)境帶來(lái)嚴(yán)重污染問題，尤其微粒排放是相同排量汽油機(jī)的30～80倍[1].隨著我國(guó)國(guó)六標(biāo)準(zhǔn)即將實(shí)施，尋找減少柴油機(jī)微粒排放的最佳措施具有重要意義[2]．柴油機(jī)微粒捕集器(DPF)是目前用于捕集柴油機(jī)廢氣微粒物質(zhì)的最有效的設(shè)備之一[3]．但是，隨著顆粒物的逐漸累積，DPF會(huì)造成堵塞的風(fēng)險(xiǎn)，從而導(dǎo)致排氣背壓增加和燃油消耗增加[4]，所以DPF載體內(nèi)部累積的微粒需要及時(shí)采用再生處理．研究表明，過早或過晚啟動(dòng)DPF再生將導(dǎo)致燃油經(jīng)濟(jì)性損失或系統(tǒng)可靠性問題[5]．因此，DPF中微粒的負(fù)荷量應(yīng)該精確估計(jì)，以支持選擇適當(dāng)?shù)脑偕鷷r(shí)間[6]．

目前，DPF壓降以及微粒沉積特性研究主要集中在臺(tái)架試驗(yàn)方面[7-8]，為了獲得關(guān)于微粒加載和再生動(dòng)力學(xué)等更詳細(xì)的信息，測(cè)試的復(fù)雜性和成本將成倍地增加．由于DPF載體的幾何結(jié)構(gòu)具有大量小而細(xì)的孔道，因此對(duì)DPF進(jìn)行詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)測(cè)試比較困難，需要運(yùn)用三維仿真方法進(jìn)行研究．Yi[9]建立三維仿真模型，研究微粒累積和發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣流動(dòng)速度之間的關(guān)系．Schejbal等[10]研究微粒累積特征與氧化特性．Bensaid等[11]使用歐拉-歐拉方法建立三維模型研究了DPF內(nèi)部控制微粒沉積的機(jī)理，并預(yù)測(cè)了DPF載體性能隨時(shí)間的變化趨勢(shì)．

然而，由于DPF內(nèi)微粒沉積的過程非常復(fù)雜，到目前為止，人們對(duì)DPF內(nèi)各部分壓降與微粒沉積量之間的關(guān)系尚不完全清楚．DPF在正常的運(yùn)行周期內(nèi)如何同時(shí)保證低背壓和高過濾效率，是目前面臨的主要問題之一．基于此，本文通過三維數(shù)值模擬研究DPF壓降特性的影響因素；同時(shí)從NO2轉(zhuǎn)化率、O2消耗率、深層微粒沉積、濾餅層微粒沉積和總微粒沉積等角度研究不同排氣流量和排氣溫度下的微粒沉積特性，為進(jìn)一步優(yōu)化DPF工作性能提供參考．

1?數(shù)學(xué)模型

1.1?DPF流動(dòng)模型

DPF載體內(nèi)部進(jìn)出口孔道的流動(dòng)滿足一維穩(wěn)態(tài)連續(xù)性方程

DPF載體內(nèi)部進(jìn)出口孔道的流動(dòng)同時(shí)滿足穩(wěn)態(tài)動(dòng)量守恒方程

1.2?DPF壓降模型

圖1為DPF載體單一進(jìn)出口孔道結(jié)構(gòu)[12]．尾氣沿方向(軸向DPF載體方向)流入進(jìn)口孔道，沿出口孔道流出，尾氣中的微粒沉積在多孔壁面上．

發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的尾氣流經(jīng)DPF載體，產(chǎn)生微粒濾餅層壓降、灰分濾餅層壓降、微粒深層壓降和壁面層壓降等壓降損失．DPF壓降損失服從達(dá)西定律[13]，即：

式中：sc、ac、sd和w分別表示微粒濾餅層、灰分濾餅層、微粒深層和載體壁面層的滲透率；sc、ac、sd和w分別表示各層壓降；sc、ac、sd和w分別表示各層厚度；w,1指進(jìn)出壁面流速；g,1和g,2指進(jìn)出口壓強(qiáng)；nfw,A和nfw,B指孔道壁面因子；1和2指進(jìn)出口孔道直徑．

圖1?DPF載體單一進(jìn)出口孔道[12]

由于微粒再生過程會(huì)產(chǎn)生灰分，這些灰分除了部分被氣流帶出DPF外，一部分聚集在進(jìn)口孔道的后端形成灰分堵塞段，剩下的一部分沉積在DPF壁面上形成層狀灰分．計(jì)算灰分壓降的模型如下．

灰分堵塞段壓降計(jì)算模型[14]：

式中：指孔道形狀參數(shù)，對(duì)于方形孔道為0.89；plug指堵頭長(zhǎng)度；ash-plug指灰分堵塞段長(zhǎng)度．

層狀灰分的壓降計(jì)算模型[15]：

式中：tot為微粒層和灰分層總厚度．

1.3?微粒加載模型

DPF載體在過濾微粒的過程中，分為深層過濾和濾餅層過濾兩個(gè)階段，根據(jù)質(zhì)量守恒原理，深層沉積守恒方程為

濾餅層沉積守恒方程為

不同微粒層化學(xué)反應(yīng)源項(xiàng)為：

深層厚度方程為：

濾餅層厚度方程為：

式中：1為入口孔道總數(shù)目．

DPF內(nèi)部微粒隨時(shí)間變化由化學(xué)反應(yīng)氣相連續(xù)性方程和物質(zhì)守恒方程表示：

1.4?邊界條件

求解DPF流動(dòng)模型和壓降模型時(shí)，進(jìn)口速度(in)和DPF背壓(out)為已知．進(jìn)口孔道末端的速度和出口孔道始端的速度為零．

仿真計(jì)算使用AVL-Fire軟件后處理模塊，該模型由進(jìn)口邊界、載體段和出口邊界組成．仿真計(jì)算邊界條件根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)設(shè)定，即排氣中微粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5×10-4，載體溫度為500K，出口壓力恒為0.1MPa．

2?三維計(jì)算模型

試驗(yàn)采用玉柴某機(jī)型后處理系統(tǒng)，幾何模型如圖2所示，包括氧化型催化轉(zhuǎn)化器(DOC)、DPF、選擇性催化還原器(SCR)和氨逃逸催化器(ASC)．其中，DPF由大量進(jìn)出口孔道組成的蜂窩陶瓷載體．發(fā)動(dòng)機(jī)排出的廢氣流經(jīng)管道進(jìn)入陶瓷壁面，廢氣中的微粒被捕獲并沉積在DPF多孔壁面上．

圖2?玉柴某機(jī)型后處理系統(tǒng)幾何模型

運(yùn)用AVL-Fire軟件建立DPF模型，然后進(jìn)行網(wǎng)格劃分．為同時(shí)保證數(shù)據(jù)精度和計(jì)算量，對(duì)網(wǎng)格獨(dú)立性進(jìn)行驗(yàn)證．DPF載體軸向網(wǎng)格尺寸分別選取5mm、3mm和1mm，對(duì)應(yīng)的網(wǎng)格數(shù)量分別為658248、980556、1310468．經(jīng)模擬計(jì)算，最終選取載體段網(wǎng)格尺寸為3mm．DPF計(jì)算網(wǎng)格如圖3所示，具體的結(jié)構(gòu)參數(shù)見表1．

圖3?DPF計(jì)算網(wǎng)格

表1?DPF結(jié)構(gòu)參數(shù)

Tab.1?Structural parameters of DPF

3?反應(yīng)機(jī)理

本研究所用的DPF為涂覆貴金屬催化劑的催化型DPF，其中累積的微粒主要通過O2和NO2進(jìn)行氧化．DPF的貴金屬催化劑可以使柴油機(jī)尾氣中NO轉(zhuǎn)化為NO2，進(jìn)而有C-NO2反應(yīng)，因此，采用C-O2-NO-NO2反應(yīng)機(jī)理來(lái)描述DPF中微粒的氧化過程，具體反應(yīng)如下[16]：

相應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率基于阿累尼烏斯公式計(jì)算：

表2?微粒氧化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)[17]

Tab.2 Kinetic parameters of oxidation reaction of parti-cles[17]

4?模型驗(yàn)證

為了驗(yàn)證計(jì)算模型的準(zhǔn)確性，做了5次微粒加載試驗(yàn)．試驗(yàn)時(shí)，為了研究DPF中的微粒加載特性和減少試驗(yàn)過程中微粒加載時(shí)間，排氣溫度定為510K，而沒有采用更高的排氣溫度進(jìn)行驗(yàn)證．模型驗(yàn)證計(jì)算邊界條件與試驗(yàn)一致，排氣流量為500kg/h，初始微粒沉積量為0g/L，初始灰分為0g/L.因?yàn)闉V餅層壓降、深層壓降和壁面壓降等壓降損失在試驗(yàn)過程中很難測(cè)量，因此本文僅驗(yàn)證DPF總壓降．圖4給出了模擬值與試驗(yàn)值的對(duì)比，可見模擬值與試驗(yàn)值基本吻合，DPF總壓降誤差在5%以內(nèi)，說明所采用的仿真模型可以研究DPF壓降和微粒沉積特性．

圖4 微粒加載過程中DPF壓降模擬值與試驗(yàn)值對(duì)比

5?DPF壓降特性模擬

DPF壓降由壁面壓降損失、微粒深層壓降、微粒濾餅層壓降、入口孔道壓降、出口孔道壓降、入口壓降和出口壓降組成．DPF壓降影響發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣中的微粒在流場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)和分布，同時(shí)也會(huì)造成發(fā)動(dòng)機(jī)油耗增加．

5.1?排氣溫度對(duì)DPF壓降的影響

圖5和圖6給出了排氣流量為500kg/h時(shí)不同排氣溫度下的DPF總壓降和各部分壓降隨時(shí)間的變化．如圖6所示，在初始微粒沉積量為0g/L時(shí)，DPF總壓降主要由壁面壓降損失、微粒深層壓降損失和微粒濾餅層壓降損失組成，壁面壓降損失呈現(xiàn)主要作用．在微粒沉積開始時(shí)期，DPF總壓降和深層壓降不斷上升，當(dāng)深層壓降趨于穩(wěn)定時(shí)，濾餅層壓降才開始增加．這是因?yàn)?，?duì)于一個(gè)干凈的DPF，微粒首先沉積在過濾體孔道周圍，導(dǎo)致DPF孔隙率下降[18]，深層壓降急劇增加．微粒逐漸累積，開始形成濾餅層，濾餅層厚度不斷增加，濾餅層壓降隨之升高．當(dāng)排氣溫度為510K時(shí)，壁面壓降不變，而深層壓降上升速率小于濾餅層壓降上升速率，因而DPF總壓降變化分為深層沉積階段和濾餅層沉積階段．

當(dāng)排氣溫度超過610K時(shí)，與深層壓降類似，壁面壓降在微粒沉積初期也增加，300s之后保持穩(wěn)定．這是因?yàn)闅怏w有熱脹冷縮的性質(zhì)，增加排氣溫度，氣體受熱膨脹，加速微粒無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，碰撞幾率變大，同時(shí)氣體黏度增加，導(dǎo)致流動(dòng)阻力變大[19]，所以壁面壓降和DPF總壓降都相應(yīng)增加．由于壁面壓降上升速率與深層壓降上升速率之和大于濾餅層壓降上升速率，所以DPF總壓降曲線在300s時(shí)有明顯的轉(zhuǎn)折點(diǎn)．

當(dāng)排氣溫度為710K時(shí)，壁面壓降先升高后趨于穩(wěn)定．在深層沉積后階段，由于溫度升高微粒再生速率加快，而且此時(shí)微粒主要沉積在濾餅層，所以深層壓降先升高后緩慢下降，濾餅層因?yàn)楹穸仍黾佣鴫航瞪仙?/p>

從圖5和圖6還可以觀察到，隨著排氣溫度的升高，壁面壓降、深層壓降和濾餅層壓降都升高，所以DPF總壓降也升高．因此，在開發(fā)柴油機(jī)時(shí)，應(yīng)綜合考慮排氣溫度，盡可能減小DPF在使用過程中的壓降，進(jìn)而控制再生頻率．

圖5?不同排氣溫度下DPF總壓降

5.2?排氣流量對(duì)DPF壓降的影響

排氣流量隨著發(fā)動(dòng)機(jī)工況的變化而變化．本文在DPF進(jìn)口溫度為510K和初始微粒沉積量為0g/L時(shí)分析排氣流量對(duì)DPF總壓降和各部分壓降的影響．圖7和8為3種排氣流量下的DPF總壓降和各部分壓降變化．如8圖所示，在800s前，壁面壓降占主導(dǎo)作用；深層壓降和濾餅層壓降曲線都有一個(gè)明顯的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，深層壓降在400s后趨于穩(wěn)定；濾餅層壓降隨時(shí)間不斷增加，在800s后超過壁面壓降成為最主要的壓降．隨著排氣流量的增加，DPF總壓降增加，這是因?yàn)樵黾优艢饬髁?，DPF載體內(nèi)部氣流速度增大，導(dǎo)致通過載體段的摩擦阻力增大．

圖7?不同排氣流量下DPF總壓降變化

5.3?灰分及灰分分布對(duì)DPF壓降的影響

為研究灰分分布對(duì)DPF各部分壓降特性的影響，在初始灰分為20g/L條件下，引入灰分分布比例因子．＝0時(shí)，表示所有灰分都累積在入口孔道末端；＝1時(shí)，表示所有灰分都累積在入口孔道表面；在0～1之間時(shí)，兩種灰分沉積形式同時(shí)存在，隨著灰分分布比例因子的增大，灰分逐漸向入口孔道表面分布，形成層狀灰分，入口孔道末端處的灰分慢慢減少．圖9為不同灰分分布下層狀灰分、出口孔道和DPF壓降變化曲線．如圖9(a)所示，當(dāng)初始微粒為0g/L時(shí)，灰分分布比例因子增大，出口孔道壓降減小.原因是當(dāng)所有灰分都沉積在入口孔道末端逐漸向入口孔道表面沉積，相當(dāng)于增加了DPF載體有效過濾長(zhǎng)度，所以出口孔道壓降降低．而當(dāng)所有灰分都累積在入口孔道表面時(shí)，相當(dāng)于減小了入口孔道的有效流通面積，發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣的流動(dòng)速度加快，流動(dòng)阻力增大，所以層狀灰分壓降逐漸增大，導(dǎo)致DPF總壓降升高(見圖9(b))．

圖9 不同灰分分布下層狀灰分、出口孔道和DPF壓降變化

圖10給出了不同灰分分布時(shí)3種初始灰分量對(duì)DPF壓降的影響，排氣流量為500kg/h，排氣溫度為510K．如圖所示，初始灰分量增加，所有灰分都沉積在入口孔道末端形成的DPF總壓降(見圖10(a))和所有灰分都沉積在入口孔道表面形成的DPF總壓降(見圖10(b))均相應(yīng)變大．這是因?yàn)榛曳忠远氯涡问匠练e時(shí)，增加初始灰分量使得有效過濾長(zhǎng)度變短，進(jìn)氣阻力增大，灰分堵塞段形成的DPF壓降也隨之增大．而層狀灰分含量的增加則相當(dāng)于減小DPF入口孔道有效流通面積，氣體流動(dòng)阻力和壓降損失增大，導(dǎo)致總壓降逐漸升高．從圖10的分析可知，灰分和灰分分布對(duì)DPF壓降有很大影響，僅以壓降作為觸發(fā)碳煙再生的方法是不精確的．

5.4?微粒分布對(duì)DPF壓降的影響

發(fā)動(dòng)機(jī)在實(shí)際工作過程中，工況的改變及DPF再生都會(huì)造成微粒層在孔道內(nèi)部分布不均勻．微粒分布采用因子來(lái)表示．圖11示出5種典型的微粒分布類型，當(dāng)＝0時(shí)，微粒均勻分布；＝1時(shí)，微粒線性增加；＝2時(shí)，微粒線性遞減；＝3時(shí)，微粒呈拋物線分布(最小在DPF載體中間)；＝4時(shí)，微粒呈拋物線分布(最大值在DPF載體中間)．

圖11?微粒分布類型

圖12示出初始灰分為0g/L時(shí)，微粒分布對(duì)DPF壓降的影響．＝0時(shí)，壓降最高；＝3時(shí)，壓降最低．這是因?yàn)槲⒘３蕭佄锞€分布(最小在DPF載體中間)相比微粒均勻分布，中間微粒比較少，深層微粒和濾餅層微粒對(duì)氣體流動(dòng)阻力最小，尾氣更容易通過壁面．＝4時(shí)的DPF壓降略小于＝0時(shí)的壓降，微粒沉積量為2g/L時(shí)二者壓降幾乎一致．

圖12?不同微粒分布下壓降變化

6?DPF微粒沉積特性模擬分析

6.1?不同排氣流量下DPF內(nèi)微粒沉積量變化

圖13為3種排氣流量下DPF內(nèi)微粒沉積量變化曲線．可以看到，在1000s之后，3種排氣流量下深層沉積微粒沉積量趨于一個(gè)穩(wěn)定值，即2.38g/L，但是，它們達(dá)到穩(wěn)定值的時(shí)間稍有不同．排氣流量越大，微粒累積速度越快，達(dá)到穩(wěn)定值時(shí)間越早．微粒深層沉積階段結(jié)束之后，進(jìn)入濾餅層沉積階段．排氣流量越小，濾餅層沉積階段開始時(shí)刻越晚，微粒沉積量與排氣流量呈正相關(guān)．

圖13?不同排氣流量下DPF內(nèi)微粒沉積量變化曲線

6.2?不同排氣溫度下DPF內(nèi)微粒沉積量變化

圖14為不同排氣溫度下排氣中O2和NO2轉(zhuǎn)化率變化曲線．由圖可知，當(dāng)排氣溫度低于610K時(shí)，微粒與O2幾乎沒有發(fā)生再生反應(yīng)．當(dāng)排氣溫度提高到710K時(shí)，O2消耗率升高，說明C與O2的反應(yīng)速率增大．微粒在催化劑的作用下，能在較低的溫度與NO2進(jìn)行被動(dòng)再生反應(yīng)，提高排氣溫度對(duì)NO2消耗率影響不大．因此，不同排氣溫度下NO2消耗率曲線幾乎重合．

圖15為不同排氣溫度下微粒沉積量變化．可以看出，在整個(gè)微粒加載過程中，雖然也存在微粒的再生反應(yīng)(見圖14)，但由于排氣中的O2和NO2含量較低，且載體初始溫度為500K，升高溫度需要一定的時(shí)間，所以微粒加載速度仍然大于再生速度，3種排氣溫度下總微粒沉積量在0～1000s區(qū)間段呈線性增加．在0～400s區(qū)間中，3條曲線幾乎重合，說明微粒加載初期排氣溫度對(duì)微粒沉積量的影響較小，原因可能是DPF載體初始溫度較低，沒有達(dá)到微粒點(diǎn)火臨界值．當(dāng)排氣溫度為710K時(shí)，在NO2和O2的協(xié)同作用下(見圖14)，深層微粒沉積量在600s之后逐漸減少，濾餅層微粒沉積量和總微粒沉積量增加明顯變緩．由此可知，提高排氣溫度能使碳煙顆粒的氧化速率提高．

圖15?不同排氣溫度下微粒沉積量變化

7?結(jié)?論

(1) DPF各部分壓降中，壁面壓降呈現(xiàn)主要作用．當(dāng)排氣溫度超過610K時(shí)，壁面壓降與深層壓降在微粒沉積初期增加，300s之后保持穩(wěn)定．由于壁面壓降上升速率與深層壓降上升速率之和大于濾餅層壓降上升速率，所以DPF總壓降曲線在300s時(shí)有明顯的轉(zhuǎn)折點(diǎn)．

(2) 增加排氣溫度，DPF壓降變大，微粒被氧化速度加快；當(dāng)排氣溫度超過710K時(shí)，在NO2和O2的協(xié)同作用下，微粒持續(xù)被氧化，深層微粒沉積量在600s之后逐漸減少，濾餅層微粒沉積量和總微粒沉積量增加明顯變緩．

(3)隨著排氣流量的增加，微粒沉積速度變快，DPF壓降增加．

(4) 初始灰分的存在，使DPF壓降整體升高；當(dāng)灰分全部沉積在入口孔道末端逐漸向入口孔道表面沉積，DPF壓降升高，從而影響柴油機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性和DPF使用壽命．

(5)當(dāng)初始微粒呈均勻分布時(shí)，DPF壓降最高；初始微粒呈拋物線分布(最小在DPF載體中間)時(shí)，DPF壓降最低．

(6) 催化劑的存在能夠使微粒在低溫下與NO2發(fā)生反應(yīng)，進(jìn)行被動(dòng)再生．被動(dòng)再生對(duì)DPF載體起到保護(hù)作用，避免因熱損壞而對(duì)DPF使用壽命造成影響，但由于發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣中NO2含量比O2含量低很多，因此被動(dòng)再生比主動(dòng)再生慢很多．

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Numerical Simulation of Flow Capability and Soot Particle Accumulation Performance of Diesel Particulate Filter

Wang Te1，Huang Haozhong1，Li Zhihua2，Wang Hui2，Huang Rong1，Chen Yingjie1

(1. School of Mechanical Engineering，Guangxi University，Nanning 530004，China；2. Engineering Research Institute，Guangxi Yuchai Machinery Co.，Ltd，Yulin 537005，China)

The overall pressure drop loss，deep particle accumulation，filter cake layer particle accumulation and total soot particle accumulation performance of a diesel particulate filter (DPF) were studied through numerical simulations. A 3-D computational model of DPF was built using the AVL-Fire software to investigate the effects of outlet mass flow rate，outlet temperature，initial ash content，ash distribution，and soot distribution on the DPF’s flow capability and soot particle accumulation characteristics. Results show that during the soot particle accumulation (considering the effect of particle regeneration)，the overall pressure drop is mainly composed of wall pressure drop loss，deep soot particle pressure drop loss and filter cake layer soot particle pressure drop loss，among which the wall pressure drop loss plays a major role. When the outlet temperature exceeds 610K，the sum of the wall pressure drop rate and the deep layer drop rate is greater than the filter cake layer drop rate. Increasing the outlet temperature and increasing the initial ash will increase the DPF pressure drop loss. In addition，increasing the exhaust flow rate will accelerate the accumulation rate of deep layer particles and filter cake layer particles，which results in an increase in the DPF’s pressure drop loss. Layered ash has a greater effect on the DPF’s pressure drop loss than the ash in the blocked section. When the particles are parabolically distributed on the surface of the inlet channel (the smallest is in the middle of the DPF carrier)，the DPF’s pressure drop is the smallest. Increasing the outlet temperature is beneficial to the regeneration reaction of particles and O2，but the reaction rate of C and NO2does not change significantly. When the outlet temperature rises to 710K，the deposition amount of deep layer particles first rises and then decreases，while the accumulation amount of filter cake layer particles keeps unchanged first and then rises slowly.

diesel engine；particulate filter；DPF pressure drop；deep particle accumulation；filter cake layer particle accumulation

TK421.5

A

1006-8740(2021)03-0303-10

10.11715/rskxjs.R202005001

2020-05-01．

國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃資助項(xiàng)目(2018YFB0105902)．

王?特（1993—??），男，碩士研究生，1013178071@qq.com．

黃豪中，男，博士，教授，hhz421@gxu.edu.cn．

(責(zé)任編輯：武立有)