柴油機(jī)微粒威爾克森WILKERSON過(guò)濾器研究
安全、節(jié)能、環(huán)保，是當(dāng)今世界汽車工業(yè)發(fā)展的三大主題。當(dāng)前世界各國(guó)生產(chǎn)的商業(yè)化汽車，大部分采用內(nèi)燃機(jī)。但是體積小、熱效率高的內(nèi)燃機(jī)帶來(lái)的大氣污染卻是不可忽視的。柴油車的微粒排放量大大高于汽油車的排放量。這些微粒對(duì)人體具有致突變性和DNA損傷性等危害，同時(shí)還會(huì)降低能見度，腐蝕建筑物和其他暴露在外的材料。

柴油機(jī)微粒威爾克森WILKERSON過(guò)濾器研究
在發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)中,泡沫陶瓷柴油機(jī)排氣微粒WILKERSON過(guò)濾器的性能隨柴油機(jī)工況變化的規(guī)律,為微粒WILKERSON過(guò)濾器的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了一些依據(jù)。文中的數(shù)據(jù)是利用485Q 柴油機(jī)在發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)中獲取的。此柴油機(jī)的排量為2.27L;壓縮比為20:1;標(biāo)定功率為37kW(當(dāng)轉(zhuǎn)速在3000r/min 時(shí))。因柴油機(jī)排氣微粒中含有部分未燃燃料的液態(tài)顆粒,這部分微粒不易被波許煙度計(jì)反映出來(lái),所以本驗(yàn)試用過(guò)濾式質(zhì)量濃度測(cè)量系統(tǒng)來(lái)測(cè)量微粒的數(shù)量。關(guān)于試驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及質(zhì)量濃度測(cè)量裝置,本文作者已有較詳細(xì)的報(bào)導(dǎo)。試驗(yàn)時(shí)所采用的過(guò)濾材料是泡沫陶瓷。建立了模擬柴油機(jī)顆粒物WILKERSON過(guò)濾器(DPF)再生過(guò)程的多通道模型并進(jìn)行模擬,模擬結(jié)果和試驗(yàn)結(jié)果吻合良好。在此基礎(chǔ)上考察了DPF進(jìn)口氣體不均勻性對(duì)熱再生性能的影響。結(jié)果表明:進(jìn)口處氣體流速不均勻分布會(huì)延長(zhǎng)再生時(shí)間、推遲和提高溫度峰值;進(jìn)口處氣體溫度不均勻分布會(huì)延長(zhǎng)再生時(shí)間、推遲并降低溫度峰值。因此,在設(shè)計(jì)DPF時(shí)應(yīng)力求進(jìn)口處氣體的溫度和速度均勻分布。由于在用車龐大的數(shù)量，如果對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)上——進(jìn)行整改是不現(xiàn)實(shí)的，我們可以選擇后處理技術(shù)來(lái)對(duì)微粒的排放進(jìn)行控制。袋濾器就是一種投資少、工作可靠性高、過(guò)濾效率高的柴油機(jī)微粒后處理技術(shù)。為了更好的使袋濾器投入到實(shí)際應(yīng)用中，進(jìn)行了如下工作：建立試驗(yàn)臺(tái)架，在SD1110柴油機(jī)上進(jìn)行柴油機(jī)微粒排放的臺(tái)架試驗(yàn)。制作一個(gè)取樣器，以便使用59型濾紙來(lái)對(duì)柴油機(jī)尾氣小的微粒進(jìn)行取樣。在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷不變的情況下冷卻排氣溫度，通過(guò)測(cè)量排放煙度的變化來(lái)分析發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣溫度對(duì)過(guò)濾效率的影響；發(fā)現(xiàn)排氣煙度會(huì)隨著排氣溫度的降低而降低。分析了排氣溫度對(duì)攔截、慣性碰撞、篩濾、擴(kuò)散和靜電吸附這五種捕集機(jī)理的影響。在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷不變的情況下，通過(guò)測(cè)量排放碳煙的變化來(lái)分析發(fā)動(dòng)機(jī)的背壓對(duì)過(guò)濾效率的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明，背壓的改變對(duì)袋濾器的過(guò)濾效率沒有影響。控制發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速以及取樣前的排氣溫度不變，通過(guò)測(cè)量排放碳煙的質(zhì)量濃度來(lái)分析發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷對(duì)過(guò)濾效率的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明，發(fā)動(dòng)機(jī)中速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷的變化對(duì)袋濾器的過(guò)濾效率基本沒有影響。

柴油機(jī)微粒威爾克森WILKERSON過(guò)濾器研究
為了更好的了解袋濾器對(duì)微粒中可溶有機(jī)成分(SOF—Soluble Organic Fraction)的過(guò)濾效果，試驗(yàn)用了超聲洗脫和GC-MS分析的方法對(duì)袋濾器過(guò)濾前后的排氣微粒成分進(jìn)行了分析。試驗(yàn)結(jié)果表明，經(jīng)過(guò)袋濾器過(guò)濾后，排氣微粒中的各種多環(huán)芳香烴質(zhì)量均有所降低，總的多環(huán)芳香烴的質(zhì)量減少89％以上。