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    柴油機(jī)顆粒捕集器的怠速再生性能試驗(yàn)研究

    2021-12-10 06:48:14孟忠偉陳世堯毛佳偉
    內(nèi)燃機(jī)工程 2021年6期
    關(guān)鍵詞:噴油量來流空速

    孟忠偉,王 維,蔣 淵,譚 杰,陳世堯,毛佳偉

    (1.西華大學(xué) 流體及動(dòng)力機(jī)械教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,成都 610039;2.西華大學(xué) 汽車與交通學(xué)院 汽車測控與安全四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,成都 610039;3.內(nèi)江職業(yè)技術(shù)學(xué)院 智能制造系,內(nèi)江 641199; 4.重慶凱瑞偉柯斯環(huán)??萍加邢薰?,重慶 401122;5.四川省產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢測院,成都 610031)

    0 概述

    柴油機(jī)作為傳統(tǒng)內(nèi)燃動(dòng)力,以其優(yōu)良的燃油經(jīng)濟(jì)性、可靠性和動(dòng)力性受到青睞,廣泛應(yīng)用于各類輕重型車輛[1],但其顆粒物排放遠(yuǎn)高于汽油機(jī),是大氣可吸入顆粒物的主要來源之一[2]。顆粒物內(nèi)含有毒有害物質(zhì),危害人體呼吸系統(tǒng)和心血管系統(tǒng)健康[3]。顆粒物排放的控制技術(shù)主要分為缸內(nèi)燃燒優(yōu)化技術(shù)和缸外尾氣后處理技術(shù)[4],催化型柴油機(jī)顆粒捕集器(catalytic diesel particulate filter, CDPF)是目前缸外降低微粒物排放最有效的裝置之一,其過濾效率可達(dá)95%以上[5]。CDPF的工作循環(huán)主要包括捕集階段和再生階段[6]。在捕集階段,顆粒物被載體內(nèi)部攔截從而沉降,但隨著載體內(nèi)捕集的顆粒數(shù)量增加,載體內(nèi)壓降增加,當(dāng)壓降增加到一定程度時(shí)會影響發(fā)動(dòng)機(jī)的正常工作,因此需要對載體進(jìn)行再生,進(jìn)入CDPF的再生階段[7]。CDPF再生技術(shù)又分為主動(dòng)再生和連續(xù)再生兩種[8],由于主動(dòng)再生效率較高,且對原排溫度要求不高,目前被廣泛采用[9]。

    文獻(xiàn)[10]中研究了排氣流量與孔形結(jié)構(gòu)等對柴油機(jī)顆粒物捕集器(diesel particle filter, DPF)壓降的影響,發(fā)現(xiàn)排氣質(zhì)量流量越大,DPF壓降越大,流場均勻性越差;大小孔和六邊形結(jié)構(gòu)均能有效降低DPF背壓損失,提高流暢均勻性和碳煙及灰分擔(dān)載量。文獻(xiàn)[11]中研究了排氣管噴油主動(dòng)再生時(shí)起噴溫度、噴油速率等對柴油機(jī)氧化催化器(diesel oxidation catalyst, DOC)的影響規(guī)律,發(fā)現(xiàn)隨著DOC入口溫度和貴金屬涂層含量的提高,DOC對碳?xì)浠衔锏霓D(zhuǎn)化能力提高,且貴金屬涂層含量提高,達(dá)到DPF目標(biāo)再生溫度所需要的起噴溫度減小。文獻(xiàn)[12]中研究了DOC起燃溫度和DPF主動(dòng)再生時(shí)內(nèi)部溫度場分布規(guī)律,發(fā)現(xiàn)DPF的主動(dòng)再生可以分三個(gè)階段:起燃階段DPF入口至出口溫度依次快速升高;再生階段DPF內(nèi)部和出口溫度高于入口約50 ℃;再生結(jié)束DPF入口至出口溫度迅速降低。該研究為DPF的主動(dòng)再生溫度安全控制提供了依據(jù)。文獻(xiàn)[9]中研究了主動(dòng)再生時(shí)排氣流量、炭載量、噴油量對DPF來流溫度的影響,發(fā)現(xiàn)主動(dòng)再生最佳目標(biāo)溫度為600 ℃,再生溫度為600 ℃時(shí)的安全再生炭載量為 4 g/L,終止再生炭載量為 1 g/L。文獻(xiàn)[6-7,13-15]中研究了來流參數(shù)對CDPF壓降的影響及主動(dòng)再生時(shí)顆粒物的排放特性,結(jié)果表明壓降隨來流溫度呈線性增加,且來流空速越高,增長率越高。在主動(dòng)再生期間,DPF出口顆粒物濃度和粒徑分布會因?yàn)樘枯d量和再生溫度的協(xié)同作用而表現(xiàn)出差異。文獻(xiàn)[16]中從微觀角度研究了DPF載體的壓降變化,從流體動(dòng)力學(xué)方面提出了一種基于穩(wěn)流試驗(yàn)臺模擬和試驗(yàn)相結(jié)合的測量DPF壓降的評價(jià)方法。文獻(xiàn)[17]中通過在用車試驗(yàn)研究了怠速再生期間顆粒物質(zhì)量濃度、顆粒物數(shù)量濃度的變化。文獻(xiàn)[18]中研究了降怠速主動(dòng)再生時(shí)DPF載體不同位置處溫度場及載體內(nèi)部峰值溫度和最大溫度梯度的變化。文獻(xiàn)[5, 19-22]中研究了主動(dòng)再生時(shí)來流參數(shù)(流量和溫度)、再生溫度、炭載量等對再生效率的影響,結(jié)果表明:主動(dòng)再生時(shí),再生效率隨著再生溫度的上升而增加;隨再生時(shí)間的增加,能一定程度上提高再生效率;隨炭載量增加,再生效率增加,2.5 g/L炭載量時(shí)再生效率隨著流量的增加而增加,而5.0 g/L炭載量時(shí)再生效率隨流量的增加出現(xiàn)先增加后降低的趨勢。關(guān)于被動(dòng)再生時(shí)的再生效率方面,文獻(xiàn)[23]中通過研究不同材料CDPF極限被動(dòng)再生特性中指出:堇青石材質(zhì)CDPF的再生效率均高于碳化硅,兩種材質(zhì)的被動(dòng)再生效率均隨著炭載量的增加而逐漸降低。

    上述研究探索了流量、溫度、炭載量、催化劑、降怠速再生等對DPF再生性能及其顆粒排放特性的影響規(guī)律,為掌握CDPF的工作性能及優(yōu)化CDPF再生性能奠定了基礎(chǔ)。然而在CDPF駐車怠速再生時(shí),判斷合理的再生時(shí)機(jī)及CDPF主動(dòng)再生時(shí)溫度和壓降的變化趨勢方面,現(xiàn)有研究尚不充分,不足以全面揭示CDPF怠速再生性能,有必要深入開展相關(guān)性能試驗(yàn)研究,為該技術(shù)的可靠應(yīng)用和優(yōu)化奠定試驗(yàn)基礎(chǔ)。

    1 試驗(yàn)設(shè)備與方法

    1.1 試驗(yàn)設(shè)備

    試驗(yàn)樣機(jī)是一臺2.5 L排量直列4缸廢氣渦輪增壓中冷的國六輕型柴油機(jī),標(biāo)定功率為 105 kW(3 200 r/min),最大轉(zhuǎn)矩為360 N·m。測功機(jī)型號為電渦流DW250,標(biāo)定功率250 kW(7 000 r/min),最大轉(zhuǎn)矩1 100 N·m。本次試驗(yàn)中采用的后處理裝置具體參數(shù)見表1,其催化劑成分主要為貴金屬鉑。試驗(yàn)所用顆粒為德固賽商業(yè)炭黑顆粒PU(Printex-U),是一種常用的柴油機(jī)模擬炭黑,文獻(xiàn)[6,10,13,22]中均采用PU炭黑模擬柴油機(jī)顆粒物開展試驗(yàn)研究。

    表1 本試驗(yàn)所用后處理裝置的參數(shù)

    試驗(yàn)測試儀器主要有K型熱電偶、壓力傳感器、LabVIEW數(shù)據(jù)采集程序、干燥箱、發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣質(zhì)量流量計(jì)及電子秤。K型熱電偶和壓力傳感器分別用于測量系統(tǒng)不同位置處的溫度(發(fā)動(dòng)機(jī)原排、DOC入口、CDPF入口、CDPF出口)和壓力(CDPF入口)。LabVIEW數(shù)據(jù)采集程序用于采集CDPF再生時(shí)的溫度和壓力變化,其中溫度的采集頻率為1 Hz,壓力的采樣頻率為5 Hz。干燥箱用于烘干CDPF載體內(nèi)的水分,為確保封裝體內(nèi)的水分完全去除,每次烘干時(shí)長不得低于3 h。發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣質(zhì)量流量計(jì)采用的是TOCEIL的20N150型熱膜式發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣質(zhì)量流量計(jì),采樣頻率設(shè)定為1 Hz,精度為±1%。電子秤用于稱量加載前后和再生前后CDPF的質(zhì)量,精度為0.1 g,質(zhì)量差即炭黑顆粒加載量或再生量。再生量與加載量之比即為載體的再生效率。

    本次試驗(yàn)中主要使用顆粒加載裝置和發(fā)動(dòng)機(jī)臺架,前者的作用僅是對CDPF載體進(jìn)行炭黑顆粒的加載。研究來流溫度、空速對CDPF壓降的影響,燃燒器噴油量對CDPF入口溫度的影響及CDPF怠速再生時(shí)壓降和溫度的變化規(guī)律的試驗(yàn)均在發(fā)動(dòng)機(jī)臺架上完成,其中顆粒加載裝置示意圖和實(shí)物圖分別如圖1和圖2所示。裝置主要分為顆粒發(fā)生段、加載主體段和抽氣段三部分??諌簷C(jī)提供高壓干燥空氣,在流量調(diào)節(jié)閥的作用下,高壓空氣進(jìn)入顆粒發(fā)生器內(nèi)部,將內(nèi)部的炭黑顆粒揚(yáng)起,形成均勻混合的氣溶膠;在抽氣段的作用下,氣溶膠進(jìn)入CDPF載體內(nèi),使得顆粒在載體內(nèi)的沉積,實(shí)現(xiàn)顆粒的加載[6]。文獻(xiàn)[6-7,13,22]中均采用此裝置對顆粒物進(jìn)行快速加載,通過上述文獻(xiàn)可以反映此裝置對顆粒物加載具有較大的穩(wěn)定性和重復(fù)性。試驗(yàn)臺架示意圖和實(shí)物圖如圖3和圖4所示。在該系統(tǒng)中,智能溫度控制(intelligent temperature control, ITC)系統(tǒng)主要是控制從油泵中噴出的燃油,提高DOC入口的溫度,從而提高CDPF的入口溫度,實(shí)現(xiàn)主動(dòng)再生。

    圖1 顆粒加載裝置示意圖

    圖2 顆粒加載裝置實(shí)物圖

    圖3 試驗(yàn)臺架示意圖

    圖4 試驗(yàn)臺架實(shí)物圖

    1.2 試驗(yàn)方法

    文中試驗(yàn)分為三部分,均在發(fā)動(dòng)機(jī)臺架上完成。試驗(yàn)工況點(diǎn)如表2所示。為適用于不同規(guī)格的CDPF載體,文中將發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩?fù)Q算成對應(yīng)的來流空速vsp和來流溫度T。首先為了判斷合理的再生時(shí)機(jī)(即炭載量的判斷),研究了不同的炭載量條件下來流空速(工況1~15)對CDPF壓降的影響;然后研究了不同的炭載量條件下,來流溫度(工況16~30)對CDPF壓降的影響;探究了在不同來流溫度時(shí),達(dá)到主動(dòng)再生目標(biāo)溫度(≥500 ℃)[11]所需最低噴油量(工況點(diǎn)31~50);最后探索了CDPF怠速再生時(shí)壓降和溫度的變化規(guī)律(工況51)。

    1.2.1 計(jì)算方法

    表2中來流空速vsp的計(jì)算方法如式(1)所示,來流空速的單位為h-1。

    表2 試驗(yàn)工況表

    (1)

    式中,Q為進(jìn)氣質(zhì)量流量,kg/h;ρ為空氣密度,kg/m3;V為CDPF載體體積,m3。

    由于實(shí)驗(yàn)室無排氣質(zhì)量流量計(jì),因此采用進(jìn)氣質(zhì)量流量作近似計(jì)算;因?yàn)榭諝饷芏葧S著溫度的變化而變化,為統(tǒng)一計(jì)算,取空氣密度ρ為1.27 kg/m3;進(jìn)氣質(zhì)量流量取發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)定后60 s內(nèi)的平均值;計(jì)算后的來流空速取整到千位。

    穩(wěn)態(tài)試驗(yàn)時(shí),CDPF載體前后端通常會出現(xiàn)一個(gè)溫度差。試驗(yàn)中,盡量保證CDPF進(jìn)出口溫度穩(wěn)定,并定義CDPF進(jìn)出口溫度的平均值為來流溫度。

    試驗(yàn)中,CDPF載體出口直接排空,出口處壓力與大氣壓相當(dāng),而測量的CDPF入口壓力是相對于大氣壓的壓力,因此可以認(rèn)為測得的CDPF載體入口壓力即為載體前后的壓降。

    壓降擬合線斜率的升高率r計(jì)算公式如式(2)所示。

    (2)

    式中,K1、K2分別為CDPF炭載量為X1和X2時(shí)的壓降斜率,且X1>X2。

    氣體經(jīng)過孔道產(chǎn)生的沿程壓力損失Δpf如式(3)所示。

    (3)

    式中,l為孔道的特征長度;dh為孔道的水力直徑;v1為孔道內(nèi)氣體的平均速度;ν為運(yùn)動(dòng)黏度;g為重力加速度。

    流體流經(jīng)多孔介質(zhì)產(chǎn)生的壓力損失可由達(dá)西定律表示,如式(4)所示。

    (4)

    式中,ωs為多孔介質(zhì)的厚度;K為多孔介質(zhì)的滲透率;v2為流體流經(jīng)多孔介質(zhì)時(shí)的速度;ρ2為流體密度。

    2 結(jié)果與討論

    2.1 來流空速對CDPF壓降的影響

    當(dāng)來流溫度為200 ℃時(shí),不同的來流空速對CDPF壓降的影響如圖5所示。由圖可知,CDPF壓降隨炭載量、來流空速的增加而增加,且炭載量越大,壓降增量越大。當(dāng)來流空速從11 000 h-1上升至 29 000 h-1時(shí),不同炭載量(0 g/L、4 g/L、8 g/L)的CDPF壓降增量分別為2.6 kPa、3.6 kPa、4.0 kPa。CDPF壓降對碳煙沉積較為敏感。4 g/L和8 g/L的壓降擬合直線斜率分別為1.9×10-4kPa/h-1和2.2×10-4kPa/h-1,均大于無炭載量時(shí)的情況(斜率為1.5×10-4kPa/h-1)。當(dāng)炭載量由0 g/L升至4 g/L和由4 g/L升至8 g/L時(shí),其壓降擬合線斜率升高率分別為26.7%和15.8%,升高率逐漸降低。根據(jù)文獻(xiàn)[24-29]分析其原因可知:空速和炭載量均是CDPF壓降的影響因素。CDPF的壓降主要由尾氣流經(jīng)CDPF出入口孔道產(chǎn)生的沿程壓力損失和其通過顆粒層和CDPF通道壁面產(chǎn)生的壓力損失4項(xiàng)組成,其中沿程壓力損失可由式(3)表示。而尾氣通過顆粒層和壁面的流動(dòng)近似看成流體通過多孔介質(zhì)的流動(dòng),其產(chǎn)生的壓力損失可由式(4)表示。當(dāng)來流空速增加時(shí),尾氣在CDPF孔道內(nèi)的流速v1和其經(jīng)過多孔介質(zhì)(即顆粒層和CDPF通道壁面)的速度v2均增加,由式(3)和式(4)可知,上述CDPF壓降的4項(xiàng)組成均增加。綜上,隨著空速的增加,CDPF的總壓降增加。而隨著炭載量的增加,CDPF載體通道壁面沉積的顆粒層厚度ωs增加,滲透率K降低[30]。由式(4)可知,當(dāng)顆粒層厚度ωs增加及滲透率K降低時(shí),尾氣經(jīng)過顆粒層產(chǎn)生的壓力損失會增加,所以隨著炭載量的增加,CDPF的總壓降也增加。兩者共同作用下CDPF的壓降增加得更加明顯。隨炭載量增加,CDPF內(nèi)部沉積顆粒物數(shù)量增加,沉積顆粒層厚度增加,根據(jù)文獻(xiàn)[31-32]可知壓降變化呈現(xiàn)深床過濾期—過渡期—顆粒層期三階段,尤其在第一階段期間壓降增加較為明顯,即隨顆粒沉積量增加,壓降增加較為迅速,而過渡期和顆粒層期壓降隨沉積量的變化較平緩。

    圖5 來流溫度為200 ℃時(shí),不同炭載量下來流空速對 CDPF壓降的影響

    2.2 來流溫度對CDPF壓降的影響

    當(dāng)來流空速為11 000 h-1時(shí),不同的來流溫度對CDPF壓降的影響如圖6所示。由圖可知,不同炭載量的CDPF壓降均隨來流溫度的升高而升高,基本呈線性關(guān)系。分析其原因:當(dāng)炭載量和來流空速一定時(shí),尾氣在CDPF孔道內(nèi)的流速v1和通過多孔介質(zhì)時(shí)的速度v2、CDPF孔道長度l、滲透率K及多孔介質(zhì)的厚度ωs等均不變。當(dāng)溫度上升時(shí),根據(jù)流體力學(xué)的基本規(guī)律,分子本身無規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)加劇,碰撞更加頻繁,從而導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)黏度ν的增加。由式(3)和式(4)可知,CDPF總壓降的4項(xiàng)組成(即尾氣經(jīng)過CDPF入口、出口孔道產(chǎn)生的沿程壓力損失及尾氣經(jīng)過顆粒層和CDPF通道壁面產(chǎn)生的壓力損失)均會增加,所以CDPF的總壓降Δp增加。而在不同炭載量和來流空速時(shí),上述各參數(shù)(如K、v1等)也隨之發(fā)生變化,但這一變化趨勢是相同的,即當(dāng)炭載量和來流空速一定時(shí),隨來流溫度升高CDPF壓降增加。

    圖6 來流空速為11 000 h-1時(shí),不同炭載量下來流溫度對 CDPF壓降的影響

    2.3 燃燒器噴油量與CDPF入口溫度的關(guān)系

    當(dāng)來流空速為1 1000 h-1、CDPF炭載量為 0 g/L 時(shí),在不同來流溫度T條件下,燃燒器噴油量對CDPF入口溫度的影響如圖7所示。由圖可知,燃燒器噴油量與CDPF入口溫度基本呈線性關(guān)系。不同來流溫度下,CDPF入口溫度升高率在 1.74 ℃/(mg·s-1)~2.20 ℃/(mg·s-1) 范圍內(nèi)變化,即燃燒器噴油量平均增加10 mg/s(9.1 mg/s~11.5 mg/s),CDPF入口溫度增加20 ℃左右。當(dāng)來流溫度由180 ℃上升至 200 ℃ 時(shí),達(dá)到主動(dòng)再生目標(biāo)溫度所需的燃燒器噴油量分別為 170 mg/s 和 120 mg/s,燃燒器噴油量降低50 mg/s。燃燒器噴油量大幅降低。主要原因是當(dāng)來流溫度升高時(shí),提升來流到相同溫度所需投入的能量也將逐漸降低。當(dāng)來流溫度達(dá)到200 ℃時(shí),極大地增強(qiáng)了DOC中催化劑的活性[15],氧化了來流尾氣中總碳?xì)浠衔?total hydrocarbon, THC)、可溶性有機(jī)物(soluble organic fraction, SOF)等成分,釋放出了大量的熱,進(jìn)一步降低了所需的能量。

    圖7 來流空速為11 000 h-1時(shí),不同來流溫度T下燃燒器 噴油量對CDPF入口溫度的影響

    獲得燃燒器噴油量與CDPF入口溫度的關(guān)系后,通過測量DOC入口、CDPF入口和CDPF出口溫度,自動(dòng)控制燃燒器噴油量,逐漸升高CDPF入口溫度,實(shí)現(xiàn)其主動(dòng)再生。

    2.4 CDPF怠速再生時(shí)壓降和溫度的變化規(guī)律

    空速11 000 h-1、來流溫度T=120 ℃、炭載量8 g/L時(shí),CDPF怠速再生過程中溫度和壓降變化如圖8所示。試驗(yàn)采用鋸齒形的方式進(jìn)行升溫,如圖8所示,在下達(dá)再生指令后,ITC系統(tǒng)采用比例-微分-積分(proportional-integral-differential, PID)控制方式實(shí)時(shí)監(jiān)控并反饋DOC入口、CDPF入口和CDPF出口溫度,同時(shí)控制燃燒從油氣泵集成中噴出的燃油,燃燒器噴油量采用“定噴+反饋”的控制模式,即每次的噴油量是由一個(gè)固定值和一個(gè)反饋值共同決定,其中反饋值是由實(shí)時(shí)監(jiān)控的CDPF入口溫度和出口溫度決定。燃燒器燃燒燃油,會釋放出大量的THC和熱量,以此提高后方尾氣流溫度。例如當(dāng)DOC入口溫度為450 ℃時(shí),CDPF出口溫度較低,為避免載體出現(xiàn)較大的溫差,需在一段時(shí)間內(nèi)降低噴油量甚至停止噴油,使得CDPF前端的熱量逐步傳遞到后端,減小載體的溫差,此段時(shí)間即為噴油間隔期。如圖8所示,DOC入口溫度曲線上每相鄰峰值點(diǎn)和低谷點(diǎn)之間歷經(jīng)的時(shí)間即為噴油間隔期,圖8中示范性地標(biāo)注了3個(gè)。在間隔期間,由于載體的傳熱滯后效應(yīng),CDPF出口溫度仍然是逐漸上升的,當(dāng)CDPF前后溫差較小時(shí),采用上述控制策略繼續(xù)提升CDPF出入口溫度。因此在圖8中,DOC和CDPF的入口溫度均呈現(xiàn)鋸齒形波動(dòng),而CDPF出口溫度出現(xiàn)緩慢上升的趨勢。此種控制方式相對于常規(guī)噴油輔助主動(dòng)再生控制策略有兩點(diǎn)好處:一方面有利于降低CDPF前后溫差,避免載體內(nèi)部出現(xiàn)較大的溫度梯度及載體損壞等情況,提升安全性;另外一方面也可以適當(dāng)?shù)亟档陀秃模嵘?jīng)濟(jì)性。

    圖8 CDPF怠速主動(dòng)再生時(shí)的溫度和壓降曲線

    炭載量對CDPF的主動(dòng)再生性能具有較大影響,為了考察ITC系統(tǒng)的溫度控制效果,在極限情況(空速為11 000 h-1、來流溫度T=120 ℃和炭載量為 8 g/L)下,開展了排氣管噴油輔助的CDPF的怠速主動(dòng)再生試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果如圖8所示。

    從圖8中可知:CDPF主動(dòng)再生存在快速氧化期。當(dāng)再生時(shí)間持續(xù)1 000 s即CDPF出口溫度達(dá)到478 ℃后,CDPF出口溫度明顯快速上升,并達(dá)到峰值579 ℃,整個(gè)過程持續(xù)約84 s。溫度快速上升是因?yàn)槌练e的顆粒物迅速氧化燃燒,熱量得到快速釋放,使得CDPF出口溫度快速上升。此階段即為CDPF內(nèi)部沉積炭黑的快速氧化期。此后出口溫度逐漸下降至550 ℃,直到再生結(jié)束,這是由于沉積的顆粒物數(shù)量逐漸減少,進(jìn)入顆粒物的緩慢氧化期。CDPF出口高溫(≥500 ℃)時(shí)長約為534 s。

    由圖8還可看出,伴隨著快速氧化期,CDPF壓降開始明顯下降,也進(jìn)一步印證了快速氧化期[31]可將大量的沉積顆??焖傺趸箟航笛杆傧陆?,最終再生效率為90.55%。

    此外,由圖8還可以看出,在升溫到500 ℃之前,控制CDPF入口溫度鋸齒形上升,使得當(dāng)CDPF入口溫度下降時(shí),由于CDPF前端熱量逐漸傳遞至后端的滯后性,其出口溫度并未立即下降,而只是減緩上升趨勢,這有利于降低進(jìn)出口溫度差,避免載體內(nèi)部產(chǎn)生較大的溫度梯度。

    3 結(jié)論

    (1) 來流空速和來流溫度與CDPF的壓降基本近線性相關(guān),隨來流空速、溫度的增加而增加。

    (2) CDPF壓降對碳煙沉積較為敏感??账僮兓膲航禂M合線的斜率隨著炭載量的增加而上升,但其斜率的升高率逐漸降低。

    (3) CDPF入口溫度與燃燒器噴油量基本線性相關(guān),即噴油量平均增加約10 mg/s,CDPF入口溫度可以提高20 ℃左右,提高來流溫度可以明顯降低燃燒器噴油量。

    (4) 高炭載量載體的主動(dòng)再生存在明顯的快速氧化期,炭黑顆粒會在此階段快速氧化燃燒,CDPF壓降迅速下降。鋸齒形溫度控制有利于降低CDPF進(jìn)出口溫度差,CDPF主動(dòng)再生效率可達(dá)90.55%。

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