【正文】 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文柴油機(jī)排放顆粒后處理裝置設(shè)計(jì)[摘要]本次設(shè)計(jì)的目標(biāo)是運(yùn)用柴油機(jī)排放相關(guān)知識設(shè)計(jì)出過濾效率在98%以上的柴油機(jī)顆粒物過濾裝置（DPF）系統(tǒng)。為滿足我國國情和設(shè)計(jì)要求，過濾體選用價(jià)廉實(shí)用的鐵絲網(wǎng)卷合成圓柱狀，再生系統(tǒng)選用反吹加熱再生，加熱源來自液化石油氣(LPG)。結(jié)合流體力學(xué)相關(guān)知識計(jì)算管長和管徑等尺寸。再生系統(tǒng)選擇成熟的氣體燃燒器和鼓風(fēng)機(jī)，在合適的尺寸下與過濾裝置進(jìn)行裝配。接著結(jié)合汽車電子相關(guān)知識對整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行電控化以達(dá)到最優(yōu)化工作，這牽扯到大量的傳感器應(yīng)用知識，參數(shù)匯總計(jì)算，以及單片機(jī)技術(shù)。最后本文中還設(shè)計(jì)了幾種實(shí)驗(yàn)，用以對本次設(shè)計(jì)的裝置進(jìn)行優(yōu)化。[關(guān)鍵詞]柴油機(jī)顆粒物過濾裝置（DPF） 過濾體 反吹加熱 液化石油氣(LPG) 排氣管 Diesel discharged particulate aftertreatment device designed。（。）Tutor : Abstract：The design goal is to use the knowledge to design diesel exhaust filtration efficiency of 98% or more of the diesel particulate filter (DPF) system. In order to meet China39。s national conditions and design requirements, the filter body use inexpensive and practical synthesis of cylindrical roll of barbed wire, recycled renewable heating system selected blowback, liquefied petroleum gas from the heating source (LPG). Knowledge of fluid dynamics calculations bined length and tube diameter and other dimensions. Regeneration System Selection mature gas burners and blowers, at the right sizes and filtering devices for assembly. Then bine the knowledge of the entire automotive electronic control systems in order to achieve optimal work, which involves a large number of sensor applications knowledge, parameter summary calculations, and microcontroller technology. Finally, this paper also designed several experiments to the design of the device to be optimized. Key words：Diesel particulate filter (DPF) Filter body Blowback heating Liquefied petroleum gas (LPG) Exhaust Pipe II目 錄1 緒論 12 機(jī)顆粒物的組成及生成機(jī)理 23 油機(jī)顆粒物排放后處理技術(shù)介紹 3 柴油機(jī)氧化催化器（DOC） 3 柴油機(jī)微粒捕捉器（DPF） 3 催化再生 4 噴油助燃再生 5 電加熱再生 5 反吹再生 5 微波加熱再生 6 連續(xù)再生 64 固定式反吹再生DPF總體設(shè)計(jì) 7 過濾體的選擇 7 再生系統(tǒng)各裝置的選擇 7 再生系統(tǒng)工作過程 85 各主要零件設(shè)計(jì) 14 過濾體總成設(shè)計(jì) 14 過濾體尺寸設(shè)計(jì) 14 過濾體殼體的選擇 14 排氣管設(shè)計(jì) 14 旁路系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 15 旁路管尺寸設(shè)計(jì) 15 旁路單向閥的設(shè)計(jì) 16 旁路消聲器設(shè)計(jì) 16 反吹風(fēng)管設(shè)計(jì)校核 186 燃燒器和鼓風(fēng)機(jī)選擇 22 燃燒器選擇和說明 22 22 鼓風(fēng)機(jī)的選擇 267 安裝后試驗(yàn)方法 27 實(shí)驗(yàn)器材 27 實(shí)驗(yàn)方法 278 多空泡沫金屬新型過濾材料的介紹 29 泡沫金屬材料和陶瓷材料的對比分析 29 多孔泡沫金屬炭煙過濾機(jī)理分析 299 幾種過濾體分析方法 30 HappelKuwabara單元模塊分析 30 過濾體效率測試 30 過濾體的改進(jìn) 3110 關(guān)于我國未來DPF的應(yīng)用思考 32致謝 33參考文獻(xiàn) 341 緒論近年來，柴油機(jī)在汽車中的使用日益廣泛，轎車柴油機(jī)化也將是未汽車行業(yè)的發(fā)展趨勢，因?yàn)樗c汽油機(jī)相比，具有良好的經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性和可靠性，以及較高的熱效率和較低的CO、HC 排放，但較高的NOx和顆粒物( PM) 排放成為限制柴油機(jī)發(fā)展的主要障礙。為滿足對車用柴油機(jī)不斷提高的排放要求，柴油機(jī)排氣后處理問題成為了人們研究的焦點(diǎn)。柴油機(jī)排放的PM和NOx對環(huán)境有十分惡劣的影響?？茖W(xué)研究表明，NOx排放可形成光化學(xué)煙霧，PM 的排放則使人們致癌，降低其排放是當(dāng)前熱點(diǎn)?？刂撇裼蜋C(jī)對環(huán)境污染的首要任務(wù)是降低其NOx和PM 排放量。目前，世界各國都在致力于減少柴油機(jī)NOx和PM排放的技術(shù)研究。隨著人們對環(huán)境保護(hù)的重視，越來越嚴(yán)格的車用柴油機(jī)排放法規(guī)將會制定并實(shí)行。由于機(jī)內(nèi)凈化技術(shù)的潛力有限，排放物的進(jìn)一步降低必然要通過機(jī)外凈化技術(shù)的采用。油品質(zhì)量的提高特別是硫含量的減少是降低柴油機(jī)PM排放的必經(jīng)之路。我國燃油硫含量過高限制了許多種類的顆粒物排放后處理技術(shù)的運(yùn)用，因此我國應(yīng)采用可靠性較高的主動(dòng)再生柴油機(jī)顆粒物捕捉器。我國從上世紀(jì)80年代中期就開始了DPF問題的探索和研究工作,但進(jìn)展緩慢,對于DPF的材質(zhì)和DPF的再生問題的研究依然沒有得到實(shí)質(zhì)性進(jìn)展。目前,我國從事研發(fā)和生產(chǎn)DPF 的企業(yè)不多,國內(nèi)基本無法提供具有成熟應(yīng)用的DPF 產(chǎn)品。奧運(yùn)前夕,北京政府招標(biāo)100臺DPF,安裝在公交、環(huán)衛(wèi)、郵政等系統(tǒng)的柴油車上作試點(diǎn),其中標(biāo)單位全為外企。本次畢設(shè)以公交車為實(shí)驗(yàn)對象。2 機(jī)顆粒物的組成及生成機(jī)理柴油機(jī)顆粒物組成主要由三部分組成，即固態(tài)的未燃碳顆粒聚合物（DS）、可溶有機(jī)物（SOF）、無機(jī)鹽類及其它的一些聚合物。柴油機(jī)微粒的主要成分是碳煙。碳煙形成的條件是高溫和缺氧。由于柴油機(jī)的油氣混合并不均勻，盡管總體上是富氧燃燒，但局部的缺氧還是導(dǎo)致了碳煙的生成。一般認(rèn)為碳煙形成的過程是：烴類燃料中的烴分子在高溫缺氧的條件下熱裂解形成部分乙烯和聚合烯；乙烯和聚合烯在不斷的脫氧后聚合成以碳為主的直徑為2nm左右的碳煙核心；氣體中的烴在這個(gè)碳煙核心表面的凝聚以及碳煙核心之間的凝聚使得碳煙核心的表面增大，成為直徑為20——30nm左右的碳煙基元。至此，碳煙的質(zhì)量已經(jīng)基本確定。最后，碳煙基元堆積成微粒。碳煙核心2nm碳煙基元20——30nm碳煙PM乙烯聚合物烴類燃料 碳煙PM的形成過程柴油機(jī)微粒中的硫化物主要來源于柴油中硫的氧化，因此降低燃油中的硫含量是非常重要的。根據(jù)英國Ricardo研究所的研究，柴油機(jī)微粒中的有機(jī)HC成分主要來源于潤滑油，這個(gè)來源約占微粒有機(jī)成分的74%。在我國，由于我國化工煉油工業(yè)和內(nèi)燃機(jī)制造工業(yè)的相對落后，柴油機(jī)排氣中有較多硫化物成分，而且相當(dāng)部分潤滑油也形成為未燃烴類排出發(fā)動(dòng)機(jī)。3 油機(jī)顆粒物排放后處理技術(shù)介紹 柴油機(jī)氧化催化器（DOC）DOC以鉑和鈀等貴金屬作為催化劑，主要降低微粒排放中的SOF的含量，從而降低PM的排放。其氧化原理與汽油機(jī)三效催化器氧化HC和CO的原理基本一樣，可以同時(shí)有效減少排氣中的HC和CO。DOC能夠氧化排氣中的30%——80%的氣態(tài)HC和40%——70%的CO，以及除去微粒物總量的30%——50%，這主要氧化了50%——80%吸附在碳粒表面的可溶性有機(jī)成分。DOC對于純碳粒幾乎不起作用。氧化催化器同時(shí)對于目前排放法規(guī)還未限制的有害成分（如多環(huán)芳香烴、乙醛等）都能凈化。研究表明DOC可以使有毒的部分減少68%，多環(huán)芳香碳?xì)浠衔锱欧艤p少56%，乙醛減少70%。自1995年以后，全世界至少有50萬輛卡車和公共汽車加裝了DOC系統(tǒng)。DOC在氧化掉PM中的一部分SOF的同時(shí)也將尾氣中的部分SO2氧化成硫酸鹽，所以對于含硫量較高的柴油來說，使用氧化催化器將使微粒物排放中的硫酸鹽比例增大，這樣就降低了氧化SOF的效果，甚至使PM的排放增加。另外燃料中的硫還會引起催化劑中毒，所以使用高硫柴油會極大的影響氧化催化器的凈化效果，還會降低催化器的壽命。因此，選擇合適的催化器和使用低硫燃油就顯得尤為重要。 氧化催化器存在的主要問題是高溫老化和催化器中毒。高溫老化主要是由于貴金屬在高溫下發(fā)生了燒結(jié)而導(dǎo)致了催化劑活性點(diǎn)減少、性能下降；催化器中毒主要是由于排氣中的硫酸鹽及顆粒等成分覆蓋了載體表面活性點(diǎn)而導(dǎo)