吉林大学学报(工学版) ›› 2016, Vol. 46 ›› Issue (1): 133-139.doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201601020

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微粒捕集器对高压共轨柴油机超细微粒捕集特性

孙万臣, 刘高, 郭亮, 杜家坤, 肖森林, 李国良   

  1. 吉林大学 汽车仿真与控制国家重点实验室,长春 130022
  • 收稿日期:2014-10-13 出版日期:2016-01-30 发布日期:2016-01-30
  • 通讯作者: 郭亮(1981-),男,副教授.研究方向:内燃机排放污染控制.E-mail:liang.guo.nn@gmail.com
  • 作者简介:孙万臣(1968-),男,教授,博士生导师.研究方向:内燃机燃烧与排放污染控制.E-mail:sunwc@jlu.edu.cn
  • 基金资助:
    国家自然科学基金项目(51176064); 吉林大学研究生创新基金项目(2014091)

Efficiency of DPF on ultrafine particles in a common-rail diesel engine

SUN Wan-chen, LIU Gao, GUO Liang, DU Jia-kun, XIAO Sen-lin, LI Guo-liang   

  1. State Key Laboratory of Automotive Simulation and Control,Jilin University,Changchun 130022,China
  • Received:2014-10-13 Online:2016-01-30 Published:2016-01-30

摘要: 针对高压共轨柴油机试验研究了不同转速及燃料种类下带催化剂涂层的微粒捕集器(DPF)安装前后的微粒粒度分布特征,分析了PDF对于不同粒径超细微粒捕集效率的影响规律。研究结果表明:燃用石化柴油和生物柴油(BTL)时,DPF安装前后微粒数量浓度分布曲线均呈双峰结构;DPF对微粒的捕集效率与发动机的转速及粒度分布特征相关,其对核态及超细微粒的捕集效果较好;中、小负荷工况下,DPF对超细微粒的捕集效率均达75%以上,随转速、负荷增加,对不同模态微粒的捕集效率降低,同时高捕集效率所对应的微粒粒径减小;与石化柴油相比,发动机燃用BTL时排气微粒中核态微粒所占比例较大,DPF具有较高的微粒捕集效率,尤其在大负荷工况下捕集效率明显高于石化柴油。

关键词: 动力机械工程, 高压共轨柴油机, 微粒捕集器, 微粒粒度分布, 捕集效率

Abstract: The particle size distribution characteristics in a common-rail diesel engine with and without catalyzed Diesel Particulate Filter (DPF) under different fuels and operation conditions were studied by experiments. The filtration efficiency of catalyzed DPF for different particle sizes was analyzed. Results show that the exhausted particle concentration distribution curve presents bimodal structure when burning BTL and petroleum diesel with and without DPF. The DPF filtration efficiency is related to engine operation conditions and particle size distribution characteristics that the trapping effect is better for nucleation mode and ultrafine particles. DPF filtration efficiency for ultrafine particles can reach 75% under medium and low loads. As the speed and load increase the efficiency gradually decreases for different modal particles, and as the particle size decreases the efficiency increases. Compared with burning petroleum diesel, the exhausted particles are mainly in nucleation mode when burning BTL. BTL has higher filtration efficiency than petroleum diesel, especially under heavy load condition.

Key words: power machinery and engineering, common-rail diesel engine, diesel particulate filter(DPF), particle size distribution, filtration efficiency

中图分类号: 

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[1] Bergmann M, Kirchner U, Vogt R, et al. On-road and laboratory investigation of low-level PM emissions of a modern diesel particulate filter equipped diesel passenger car[J]. Atmospheric Environment, 2009,43(11):1908-1916.
[2] 李国良,孙万臣,谭满志,等. GTL/柴油混合燃料发动机瞬态工况下微粒排放粒度分布特征[J]. 吉林大学学报:工学版,2011,41(6):1-4.
Li Guo-liang,Sun Wan-chen,Tan Man-zhi,et al. Effect of GTL-diesel blends fuel on particle size distribution in common-rail diesel engine transient emission[J]. Journal of Jilin University(Engineering and Technology Edition), 2011,41(6):1-4.
[3] Topi Rönkkö, Annele Virtanen , Jonna Kannosto. Nucleation mode particles with a nonvolatile core in the exhaust of a heavy duty diesel vehicle[J]. Environ Sci Technol, 2007, 41 (18): 6384-6389.
[4] Marie-Élise Parent,Marie-Claude Rousseau,Paolo Boffetta,et al. Exposure to diesel and gasoline engine emissions and the risk of lung cancer[J]. Epidemiol,2007,165(1):53-62.
[5] Raphaël Berthelin, Patrick Girot. The legislative impact of new particle number standards on the DPF operational efficiency[C]//SAE Paper,2010-01-0536.
[6] 田径,刘忠长,韩永强,等. 柴油机燃油催化微粒后处理器性能与再生[J]. 吉林大学学报:工学版,2011,41(1):1-4.
Tian Jing,Liu Zhong-chang,Han Yong-qiang,et al. Performance and regeneration of diesel particulate filter with fuel borne catalyst on diesel engine[J]. Journal of Jilin University(Engineering and Technology Edition), 2011,41(1):1-4.
[7] Lee Jin-ha, Goto Yuichi, Odaka Matsuo. Measurement of the diesel exhaust particle reduction effect and particle size distribution in a transient cycle mode with an installed diesel particulate filter (DPF)[C]//SAE Paper, 2002-01-1005.
[8] Koji Tsuneyoshi,Osamu Takagi. Effects of washcoat on initial pm filtration efficiency and pressure drop in SiC DPF[C]//SAE Paper, 2011-01-0817.
[9] Liu Zhi-hua, Shah Asad Naeem, Ge Yun-shan,et al. Effects of continuously regenerating diesel particulate filters on regulated emissions and number-size distribution of particles emitted from a diesel engine[J]. Journal of Environmental Sciences,2011,23(5): 798-807.
[10] 陈熊,李孟良,徐月云. 不同工况下DPF对柴油车颗粒物过滤特性的研究[J]. 汽车工程,2013,35(12):1-5.
Chen Xiong,Li Meng-liang, Xu Yue-yun. A study on the filtration characteristics of DPF for diesel vehicle particulates in different driving conditions[J]. Automotive Engineering,2013,35(12):1-5.
[11] Giakoumis E G,Rakopoulos C D,Dimaratos A M,et al.Exhaust emissions of diesel engine operating under transient conditions with biodiesel fuel blends[J]. Progress in Energy and Combustion Science, 2012,38(5):691-715.
[12] Buono D, Senatore A. Particulate filter behaviour of a diesel engine fueled with biodiesel[J]. Applied Thermal Engineering, 2012,49:147-153.
[13] 杜家坤,孙万臣,王晓丹,等. GTL 添加比例对高压共轨柴油机微粒排放粒度分布的影响[J]. 内燃机学报,2013,31(3):241-247.
Du Jia-kun,Sun Wan-chen,Wang Xiao-dan,et al. Effect of GTL ratio on particle size distribution in common-rail diesel engine[J]. Transactions of CSICE,2013,31(3):241-247.
[1] 董伟,宋佰达,邱立涛,孙昊天,孙平,蒲超杰. 直喷汽油机暖机过程中两次喷射比例对燃烧和排放的影响[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1755-1761.
[2] 林学东, 江涛, 许涛, 李德刚, 郭亮. 高压共轨柴油机起动工况高压泵控制策略[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(5): 1436-1443.
[3] 李志军, 汪昊, 何丽, 曹丽娟, 张玉池, 赵新顺. 催化型微粒捕集器碳烟分布及其影响因素[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(5): 1466-1474.
[4] 秦静, 徐鹤, 裴毅强, 左子农, 卢莉莉. 初始温度和初始压力对甲烷-甲醇裂解气预混层流燃烧特性的影响[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(5): 1475-1482.
[5] 宫洵, 蒋冰晶, 胡云峰, 曲婷, 陈虹. 柴油机主-从双微元Urea-SCR系统非线性状态观测器设计与分析[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(4): 1055-1062.
[6] 钟兵, 洪伟, 金兆辉, 苏岩, 解方喜, 张富伟. 进气门早关液压可变气门机构运动特性[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(3): 727-734.
[7] 席雷, 徐亮, 高建民, 赵振, 王明森. 厚壁矩形带肋通道内蒸汽流动及传热特性[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(3): 752-759.
[8] 李龙, 张幽彤, 左正兴. 变负载控制在自由活塞内燃发电机的缸压控制中的应用[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(2): 473-479.
[9] 田径, 刘忠长, 刘金山, 董春晓, 钟铭, 杜文畅. 基于燃烧边界参数响应曲面设计的柴油机性能优化[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(1): 159-165.
[10] 卫海桥, 裴自刚, 冯登全, 潘家营, 潘明章. 压电喷油器多次喷射对GDI汽油机颗粒物排放的影响[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(1): 166-173.
[11] 李志军, 何丽, 姜瑞, 申博玺, 孔祥金, 刘世宇. 柴油机微粒捕集器灰分分布对其压降的影响评价[J]. 吉林大学学报(工学版), 2017, 47(6): 1760-1766.
[12] 郭亮, 杨文昭, 王云开, 孙万臣, 程鹏, 李国良. 废气再循环对丁醇/柴油混合燃料发动机的影响[J]. 吉林大学学报(工学版), 2017, 47(6): 1767-1774.
[13] 虞浏, 刘忠长, 刘江唯, 杜宏飞, 许允. 直喷汽油机喷雾粒径特性[J]. 吉林大学学报(工学版), 2017, 47(5): 1482-1488.
[14] 刘忠长, 腾鹏坤, 田径, 许允, 亓升林, 于凯波. 二级增压柴油机旁通阀调节特性[J]. 吉林大学学报(工学版), 2017, 47(3): 796-803.
[15] 彭玮, 李国祥, 闫伟. 适用于发动机散热器的壁面函数改进[J]. 吉林大学学报(工学版), 2017, 47(3): 804-810.
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[1] 许思传,李荣庆,程钦,郭英男,张纪鹏,孙济美,王永富 . 边界条件对乙醇HCCI发动机燃烧的影响[J]. 吉林大学学报(工学版), 2007, 37(01): 74 -78 .
[2] 常国峰;郭英男;张纪鹏;唐辉;刘巽俊;许思传. 快速压缩机漏气量的计算方法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2007, 37(06): 1247 -1250 .
[3] 金振华;高大威;卢青春;阎东林 . 燃料电池汽车车载信息监控系统[J]. 吉林大学学报(工学版), 2006, 36(06): 876 -0880 .
[4] 徐云飞,金振华,卢青春,闫东林 . 能量混合型燃料电池城市客车
系统设计与性能测试
[J]. 吉林大学学报(工学版), 2007, 37(02): 296 -0300 .
[5] 常国峰,郭英男,张纪鹏,王永珍,刘巽俊,许思传 . 用快速压缩机研究异辛烷燃料均质压燃的燃烧特性
[J]. 吉林大学学报(工学版), 2009, 39(02): 310 -0314 .
[6] 田径, 刘忠长, 韩永强, 金华玉, 李骏, 李康, 徐振波. 喷油参数对车用发动机油气混合及燃烧的影响[J]. 吉林大学学报(工学版), 2010, 40(02): 370 -0375 .
[7] 解方喜, 洪伟, 段伟, 李小平. 近后喷对高压共轨柴油机燃烧过程影响的数值计算[J]. 吉林大学学报(工学版), 2010, 40(05): 1193 -1198 .
[8] 田径, 韩永强, 刘忠长, 李骏, 李康. 柴油机燃油催化微粒后处理器性能与再生[J]. 吉林大学学报(工学版), 2011, 41(01): 18 -0023 .
[9] 许思传, 张建华, 孙济美. 涡流比对直喷式柴油机缸内湍流流动规律的影响[J]. 吉林大学学报(工学版), 2000, 30(01): 11 -15 .
[10] 侯中军, 江洪春, 王仁芳, 胡军, 马由奇, 王克勇, 燕希强, 戚朋, 明平文. 轿车用燃料电池发动机示范应用稳定性[J]. 吉林大学学报(工学版), 2011, 41(增刊2): 131 -136 .