柴油機微粒捕集器再生技術(shù)的分析和研究

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1、性能與凈化柴油機微粒捕集器再生技術(shù)的分析和研究李忠華,杜傳進(武漢理工大學(xué)汽車工程學(xué)院,湖北武漢430070)摘要:柴油機微粒捕集器技術(shù)是柴油機微粒排放控制的有效手段,其關(guān)鍵技術(shù)是過濾材料和再生方法。詳細介紹了幾種過濾材料和不同的再生技術(shù),指出了各種技術(shù)的特點和主要問題。關(guān)鍵詞:柴油機;微粒捕集器;過濾材料;再生技術(shù)中圖分類號:TK421+.5文獻標(biāo)識碼:A文章編號:1001-4357(2006)06-0022-04TheAnalysisandStudyoftheRegenerationTechnologyforDieselParticulateFilterLIZhonghua,DUC

2、huanjin(SchoolofAutomotiveEngineering,WuhanUniversityofTechnology,HubeiWuhan430070)Abstract:Thetechnologyofdieselparticulatesfilter(DPF)isthemosteffectivetechnologytorealizedieselexhaustpartic-ulatesemissioncontrol.Thefiltermaterialandregenerationarethekeytechnologiesfordieselparticulatefilter.S

3、omefiltermaterialsandseveraldifferentkindsofregenerationtechnologyareintroduced.Theircharacteristicsandmainproblemsareanalyzedandstudiedcomparatively.Keywords:dieselengine;dieselparticulatefilter;filtermaterial;regenerationtechnology引言度等因素影響。隨著工作時間的增長,過濾體內(nèi)堆積的微粒增多,發(fā)動機的背壓將上升,影響柴油機的正常工作,須用燃燒等方法將這些微

4、粒除去,即過濾體的再生。DPF的關(guān)鍵技術(shù)是過濾材料及其再生方法的選擇。1柴油機由于有較高的壓縮比、稀混合氣燃燒以及無進氣節(jié)流損失等因素,具有油耗低、功率高、排放低等特點,其燃油經(jīng)濟性明顯好于汽油機,是今后車用發(fā)動機的一個主要發(fā)展方向。然2過濾材料過濾材料的結(jié)構(gòu)與性能對整個微粒捕集系統(tǒng)而,柴油機的微粒(PM)排放量卻是汽油機的幾十倍甚至更多,給人類健康和環(huán)境帶來巨大的危害,因此迫切需要控制柴油機的微粒排放[1]。柴油機微粒排放的控制分為機內(nèi)控制和機外控制。機內(nèi)控制主要采用以下一些措施來改善柴油在燃燒室內(nèi)的燃燒狀況,以達到控制微粒排放的目的。這些措施包括:提高柴油噴射壓力、改善燃燒室的形狀

5、使燃油能充分地混合、減少機油的用量、增大噴油提前角、增加點火延遲期內(nèi)燃油的噴射量、采用含硫量少的燃料。機外控制一般指在柴油機排氣管上安裝微粒捕集器(DPF)和催化轉(zhuǎn)化器來減少微粒的排放。的性能,如壓力降、過濾效率、強度、傳熱和傳質(zhì)特性等有很大的影響。DPF對過濾材料的要求是:高的微粒過濾效率、低的排氣阻力、高的機械強度和抗振動性能,并且還須具備抗高溫氧化性的耐熱沖擊性與耐腐蝕性。其中高的過濾效率與低的排氣阻力相互矛盾,選擇材料時要綜合考慮這兩方面的性能。國外在過濾材料上的研究已經(jīng)取得較大的突破,出現(xiàn)了一些商品化的產(chǎn)品。目前國內(nèi)外研究和應(yīng)用的過濾材料有陶瓷基、金屬基和復(fù)合基三大類[2]。

6、微粒捕集器(DPF)過濾技術(shù)的機理主要有:2.1陶瓷基過濾材料目前研究和應(yīng)用最多的是陶瓷基過濾材料,排氣通過時微粒經(jīng)過擴散、截流、慣性碰撞、重力沉降等原理被過濾體捕集。捕集效率主要受到微粒粒徑、過濾體微孔孔徑、排氣流速、氣流溫它們通常由氧化物或碳化物組成,具有多孔結(jié)構(gòu),在700℃以上能保持熱穩(wěn)定,比表面積大于1m2/g,收修改稿日期:2006-04-30作者簡介:李忠華(1982-),男,碩士,主要研究方向為發(fā)動機排放控制技術(shù)?！?3·2006年11月李忠華等:柴油機微粒捕集器再生技術(shù)的分析和研究主要結(jié)構(gòu)包括蜂窩陶瓷、泡沫陶瓷及陶瓷纖維氈。蜂窩陶瓷常用熱膨脹系數(shù)低、造價低廉的堇青石制成

7、,這種材料開發(fā)最早,使用最廣,有壁流式、泡沫式等多種結(jié)構(gòu)。目前在DPF過濾體研究和使用較多的是壁流式蜂窩陶瓷。它具有多孔結(jié)構(gòu),相鄰兩個通道中,一個通道進口被堵住,而另一通道的出口被堵住,為保證其機械強度和耐熱強度,孔道密度一般約為16孔/cm2,孔道截面約為2mm×2mm,壁厚約為0.4mm,這種結(jié)構(gòu)迫使排氣由入口敞開的通道進入,穿過多孔的陶瓷壁面進入相鄰的出口敞開通道,而微粒就被過濾在通道壁面上,這種DPF對微粒的過濾效率可達90%以上,可溶