【導(dǎo)讀】粒物過濾裝置系統(tǒng)。為滿足我國國情和設(shè)計要求，過濾體選用價廉實(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。體力學(xué)相關(guān)知識計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)匯總計算，以及單片機(jī)技術(shù)。最后本文中還設(shè)計了幾種實(shí)驗(yàn)，用以對本次設(shè)計的裝置進(jìn)行優(yōu)化。

　　

【正文】 6) 使用任何用電設(shè)備，均應(yīng)遵循一定的基本規(guī)則，包括： 如果身上有水、潮濕或者腳濕的時候不要身體任何部位接觸這些設(shè)備。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 第 25 頁 共 35 頁 不要拉電線。 如果不是適宜型號，不要將這些設(shè)備暴露在有危險的環(huán)境 (如雨天或陽光下 )。 不要讓孩子或不專業(yè)的人員操作這些設(shè)備。 (7) 客戶不得更換供電電纜。如果電纜損壞，停機(jī)，讓合格的技術(shù)人員進(jìn)行更換。 (8) 如果暫時不使用設(shè)備，則建議切斷系統(tǒng)向所有用電設(shè)備 (泵、燃燒器等 )的供電。 燃料供應(yīng) : 一般性注意事項(xiàng) : (1) 必須依照現(xiàn)行的法律和規(guī)則，由有資格的技術(shù)人員來安裝設(shè)備。安裝不當(dāng)可能引起對人員、動物或物品的傷害，這種情況制造商不負(fù)責(zé)任。 (2) 建議安裝前對燃料供應(yīng)系統(tǒng)管道進(jìn)行仔細(xì)的內(nèi)部清洗，清除任何可能影響燃燒器正常工作的殘渣。 (3) 如果是初次使用燃燒器，須由合格技術(shù)人員執(zhí)行以下檢查： a) 檢查鍋爐房內(nèi)外燃?xì)獾拿芊庑浴? b) 將燃料的流量設(shè)置為能夠保證鍋爐所需熱量的合適值。 c) 確認(rèn)供給燃燒器的燃料 流量與燃燒器要求的相符。 d) 確認(rèn)燃料進(jìn)口壓力與燃燒器銘牌上的標(biāo)示相符。 e) 確認(rèn)燃料供應(yīng)管直徑足夠大以保證供應(yīng)所需燃料量，并且根據(jù)現(xiàn)行規(guī)則，管路上要有安全裝置。 (4) 如果將有一段時間不使用設(shè)備，斷開燃料的供給。 使用燃?xì)獾奶貏e注意事項(xiàng)： (1) 須由合格技術(shù)人員根據(jù)現(xiàn)行規(guī)則執(zhí)行以下檢查： a) 供氣管路和閥組符合現(xiàn)行法律和規(guī)則。 b) 所有燃?xì)夤苈返穆?lián)接均密封良好。 (2) 如果聞到有燃?xì)猓? a) 不要使用任何開關(guān)、電話或其它任何可能產(chǎn)生火花的設(shè)備。 b) 立即打開門窗，讓新鮮空氣沖走室內(nèi)燃?xì)狻? c) 關(guān)閉燃?xì)忾y。 d) 向合格的技術(shù)人員求助。 (3) 不要利用燃?xì)夤軄碜鳛殡姎庠O(shè)備的接地。 (4) 設(shè)備不使用的時候要將其關(guān)閉，并且將燃?xì)忾y關(guān)閉。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 第 26 頁 共 35 頁 (5) 如果將有一段時間不使用設(shè)備，斷開主燃?xì)獾墓┙o。 (6) 如果室內(nèi)有燃?xì)夤苈罚蛘咭驗(yàn)槌霈F(xiàn)有毒氣體和易爆氣體而產(chǎn)生危險情況的環(huán)境須保持通風(fēng)良好。 鼓風(fēng)機(jī)的選擇 鼓風(fēng)機(jī)選擇的要素：（ 1）尺寸大??；鼓風(fēng)機(jī)大小應(yīng)在直徑 350mm 內(nèi)，對于車內(nèi)狹小的空間，我們要使用小的鼓風(fēng)機(jī)，而且鼓風(fēng)機(jī)還要輕。（ 2）功率大小；功率大小要 以上，風(fēng)量在 6m3/min。鼓風(fēng)機(jī)如圖 所示 圖 鼓風(fēng)機(jī) 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 第 27 頁 共 35 頁 7 安裝后試驗(yàn)方法 實(shí)驗(yàn)器材 SEMTECHDS 車載尾氣分析系統(tǒng) MAHAMPM4 顆粒物測量裝置 (如圖 ) 裝有DPF 反吹風(fēng)系統(tǒng) 的公交車 發(fā)動機(jī)臺架實(shí)驗(yàn)平臺 實(shí)驗(yàn)方法 在發(fā)動機(jī)實(shí)驗(yàn)臺架上，根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對實(shí)施效果進(jìn)行評價，顆粒物的基本測量方法是濾紙稱重法，其它方法只能作為輔助手段；因?yàn)槟壳案鞣N粒徑分布測量方法都是基于氣溶膠的測量原理進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，不同原理方法之間的差別較大，并 且都不能等同濾紙稱重法； 建議對技術(shù)改造后的非常規(guī)污染物進(jìn)行監(jiān)督評價，檢驗(yàn)是否有新生污染物；應(yīng)按照相關(guān)耐久性標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行耐久性實(shí)驗(yàn)。 實(shí)驗(yàn)步驟： （ 1）檢查準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)器材。 （ 2）在臺架試驗(yàn)上組裝發(fā)動機(jī)和 DPF準(zhǔn)備測試數(shù)據(jù)如圖 。 （ 3）連接好線路，打開設(shè)備。 （ 4）開啟發(fā)動機(jī)，檢查運(yùn)行情況，如果異常即可停止進(jìn)行問題探討和修改，甚至進(jìn)行設(shè)計上的修改。 （ 5）如果運(yùn)行情況正常則記錄測試數(shù)據(jù)。 （ 6）分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出 DPF對 PM的減少起多大作用，各 種排放物減少的量。 （ 7）當(dāng)完成臺架試驗(yàn)后，對整車安裝 DPF和各種實(shí)驗(yàn)器材 ,如圖 。 （ 8）測試運(yùn)行情況并記錄測試數(shù)據(jù)。 （ 9）綜合分析臺架試驗(yàn)和整車試驗(yàn)的不同并提出修改意見。 （ 10）當(dāng)該 DPF運(yùn)行良好并有良好的減少尾氣排放中的 PM后，則對汽車進(jìn)行各種路況下的測試。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 第 28 頁 共 35 頁 （ a）顆粒物測試裝置 (b) 柴油機(jī)臺架試驗(yàn) （ c）汽車整車試驗(yàn) 圖 各種實(shí)驗(yàn)形式 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 第 29 頁 共 35 頁 8 多空泡沫金屬新型過濾材料的介紹 泡沫金屬材料和陶瓷材料的對比分析 過去 , 由于價 格低廉、制作工藝簡單 , 國內(nèi)通常采用泡沫陶瓷材料作為過濾載體 , 但因 k下降率低、機(jī)械性能差、回?zé)岵痪嵩偕灼屏训纫蛩匾恢敝萍s了其發(fā)展。研究表明 , 具有一定孔隙尺寸的開孔金屬泡沫體可用作高溫氣體和液體過濾材料。 與陶瓷材料相比 , 金屬材料的強(qiáng)度、韌性、導(dǎo)熱性方面更勝一籌 , 此外它還具有同等尺寸下重量輕、 k下降率高、背壓低等優(yōu)點(diǎn) , 特別適于越野車、農(nóng)用機(jī)械設(shè)備、軍用移動電站等經(jīng)常在惡劣工況下作業(yè)的柴油機(jī) 。 再生方面 , 均勻的熱度分布使其不會在加熱過程中開裂或熔化 , 因其高熱傳導(dǎo)率還可用作熱再生裝置的輻射加熱 器 。 在成本上 , 應(yīng)用粉末冶金技術(shù) , 可以降低其成本。泡沫金屬目前已有應(yīng)用 , HJS與 SHW 等公司采用該材料制成的過濾體由泡沫合金骨架焊接而成 , 與壁流式蜂窩陶瓷的結(jié)構(gòu)相似 , 它們的 k下降率相當(dāng) 。 在鐵鉻鋁與堇青石的對比試驗(yàn)中 , 同等尺寸下 , 鐵鉻鋁制成的載體壁厚可減小 1 /3,大大降低了壓力損失 。 多孔泡沫金屬炭煙過濾機(jī)理分析 對于多孔材料而言 , 對炭煙顆粒的捕集機(jī)理主要分為攔截、慣性碰撞、擴(kuò)散及重力沉降等 4種它們與微粒和過濾纖維之間的相對大小及相對速度有很大的關(guān)系。 4種過濾機(jī)理在柴油機(jī)排放微粒 過濾中的作用是不盡相同的 , 較小的微粒由于擴(kuò)散作用而在纖維上沉積 。 較大的微粒 , 則主要通過攔截和慣性捕集效應(yīng)沉積 。 更大的微粒則以重力沉降方式沉積。事實(shí)上 , 柴油機(jī)排放微粒的過濾是幾種機(jī)理綜合作用的結(jié)果 , 而其中 , 慣性碰撞機(jī)理是主導(dǎo)方式 , 這是因?yàn)榻饘倮w維及各節(jié)點(diǎn)的尺寸都相對較大 , 微粒的流速較高 , 重量較輕等特點(diǎn) , 使得擴(kuò)散、攔截、沉降的作用相對較小。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 第 30 頁 共 35 頁 9 幾種過濾體分析方法 HappelKuwabara單元模塊分析 在不考慮顆粒與纖維碰撞時發(fā)生的反彈以及由于顆粒吸附形成纖維表面增厚等復(fù)雜的 物理過程時，一般認(rèn)為纖維捕獲顆粒的機(jī)理主要有 :顆粒布朗運(yùn)動、直接碰撞、慣性碰撞。通過分析選定的顆粒尺寸、密度、纖維尺寸、流場情況，本文假定模擬過程中顆粒的捕獲完全由于慣性碰撞機(jī)理引起，即由于慣性作用，顆粒在飛近纖維時偏離流線而與纖維發(fā)生碰撞并吸附。模擬計算通過對纖維截面形狀的寬高比、纖維角、顆粒尺寸等的研究與分析，確立纖維過濾器設(shè)計的指導(dǎo)原則。并且，將通過運(yùn)行于中型計算機(jī)或工作站的數(shù)值算法，通過 Fortran 90語言在微型機(jī)上得以實(shí)現(xiàn)，以利于推廣。 過濾體效率測試 顆粒過濾體效率測試的試驗(yàn)系 統(tǒng)布置如圖 ， NISSAN TD23型 4缸柴油機(jī)的廢氣經(jīng)由排氣管和過濾體后通往實(shí)驗(yàn)室的通風(fēng)系統(tǒng)，在過濾體的上游和下游布置了溫度計、壓力計和采樣管路。管路中閥門 A、 B控制過濾體上游和下游采樣的切換。排氣經(jīng)過稀釋器后，流向顆粒尺寸分析儀（ TSITM SMPS3310，測量范圍： ）。 SMPS將這段尺寸范圍分割成 64個區(qū)間并測量每個區(qū)間的顆粒濃度（個 /cm3）。稀釋器用于將采樣的發(fā)動機(jī)排氣稀釋到 SMPS測量允許的濃度。計算機(jī)用于保存和處理 SMPS測得的數(shù)據(jù)。 圖 系統(tǒng)布置圖 4 缸柴油機(jī) 過濾器下游 P、 T 通風(fēng)系統(tǒng) 過濾器上游 P、 T 顆粒過濾器 稀釋器 SMPS 計算機(jī) 閥 B 閥 A 排氣 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 第 31 頁 共 35 頁 過濾體的改進(jìn) 在試驗(yàn)中觀察發(fā)現(xiàn) ,經(jīng)過一段時間 ,過濾器不銹鋼纖維表面沉積著數(shù)量甚多的碳煙顆粒。沉積的顆粒增加了過濾體的體積和表面積 ,因而對過濾效率有增強(qiáng)作用。因模型未考慮顆粒沉積時，在慣性和攔截捕捉效應(yīng)明顯的顆粒尺寸范圍 ,計算結(jié)果遠(yuǎn)低于試驗(yàn)結(jié)果。因此推斷在模型中考慮顆粒的沉積效應(yīng)是模型改進(jìn)的方向之一。 顆粒在纖維表面的沉積在對過濾器試驗(yàn)的整個過程中都在進(jìn)行 ,顆粒的沉積情況和發(fā)動機(jī)工況、試驗(yàn)持續(xù)時間和過濾器中排氣流量相關(guān) ,另外顆粒濃度亦隨過濾器內(nèi)深度方向變化 ,因此有必要對顆粒沉積量的計算進(jìn)行簡化。在試驗(yàn)中 ,測得顆粒集中在～ ? m尺寸范圍內(nèi) ,按對數(shù)正態(tài)分布。計算表明 ,由于顆粒體積甚小且單纖維收集效率較低 (dp? m時 ,? 5%),這部分顆粒在纖維表面的積累和增長作用較小。另一方面 ,通過 APS尺寸分析儀對尺寸范圍 12～ 0? m顆粒進(jìn)行測量 ,得到在各種發(fā)動機(jī)工作條件 下 ,過濾器上游的顆粒濃度約在 0～ 10個 /cm3范圍內(nèi)波動。在對顆粒的沉積效果的初步估計時 ,取前述各影響參數(shù)的中間值 ,并取 5? m為 120? m尺寸區(qū)間 (設(shè)該區(qū)間上對數(shù)正態(tài)分布 )的中等尺寸 ,在半試驗(yàn)周期內(nèi) ,計算得到流過每個單元的該尺寸范圍的顆?？倲?shù)約在 5103個。模擬計算得到沉積在纖維表面的顆粒數(shù)約為 4? 102～ 5? 102左右。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 第 32 頁 共 35 頁 10 關(guān)于我國未來 DPF 的應(yīng)用思考 我國經(jīng)濟(jì)在經(jīng)過高速發(fā)展的十年后逐步進(jìn)入中等速度的發(fā)展，以前的經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式在改變，今后將重視經(jīng)濟(jì)發(fā)展的質(zhì)量而不是數(shù)量，經(jīng)濟(jì)的重點(diǎn)將集中在科技和綠色經(jīng)濟(jì)，今后汽車排放法規(guī)將更加嚴(yán)格。 鑒于我國人口總量的龐大所以環(huán)境的壓力將是很大的，尤其是中東部地區(qū)人口密集環(huán)境破壞嚴(yán)重，加之工業(yè)密集使得污染問題成為近幾年人們關(guān)注的熱點(diǎn)，新聞中頻現(xiàn)污染問題。今年春節(jié)過后京津翼地區(qū) 思，接著山東、陜西、河南等地也出現(xiàn)此類情況。在其后政府迅速出臺 各種政策來減少污染，大批工廠停產(chǎn)，汽車限行，天氣預(yù)報加入各種污染指數(shù)。更有境外媒體夸大污染影響對我國國際形象產(chǎn)生負(fù)面影響。所有的這些都促使中國將更加重視生態(tài)環(huán)境，人們將從發(fā)達(dá)國家過去的經(jīng)驗(yàn)中尋找中的治理之路。 柴油汽車和其他柴油機(jī)械在我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占有很大比重，但是柴油燃燒后產(chǎn)生的沒有充分燃燒的顆粒物使得它成為 ，但是減少柴油機(jī)械又不是可行辦法，所以人們必須想出減少顆粒物排放的辦法， DPF系統(tǒng)是減少顆粒物排放的辦法之一，簡單可靠的 DPF將在未來得到廣泛應(yīng)用，隨著我國對環(huán)境的重視，人 們對 DPF的研究越來越活躍，這主要是基于它在未來的廣大市場，盡管國外技術(shù)成熟但是我國國情不同，國外的產(chǎn)品雖然先進(jìn)高效但是價格大、適應(yīng)性差，這主要是我國燃油的標(biāo)準(zhǔn)低含硫量高。所以國內(nèi)的公司期望研發(fā)簡單，有可觀捕捉能力的 DPF。這不僅可以占據(jù)我國市場也可以擴(kuò)大到廣泛的第三世界國家。因?yàn)檫M(jìn)入 21世紀(jì)，整個世界對于環(huán)境關(guān)注度有很大提高，氣候論壇對于污染問題不斷擴(kuò)大，而我國對外界做過一定承諾，這也使得我們有很大的緊迫感。 今年在北京上海優(yōu)先進(jìn)行了歐Ⅴ標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)現(xiàn)，燃油也有較大的提高。這是對于很多種類 DPF是有利的。但我 國的公司研發(fā)的 DPF集中在公交等車輛，更廣大的像卡車、工程機(jī)械、發(fā)電廠、船舶等柴油燃料機(jī)械卻沒有相配套 DPF。這和采購能力有關(guān)，所以政府必須向研發(fā)單位進(jìn)行獎勵或補(bǔ)貼，對于采購能力不強(qiáng)的行業(yè)進(jìn)行補(bǔ)貼或無償提供。作為研發(fā)部門應(yīng)該積極擴(kuò)展各種有前景的環(huán)保行業(yè)從不同的柴油機(jī)械出發(fā)，研究不同的 DPF，迅速使產(chǎn)業(yè)鏈建立起來，形成成熟行業(yè)。 對于世界先進(jìn)概念顆粒物捕捉器我們要關(guān)注，像電磁捕捉、微波加熱再生、催化及捕捉集成模塊化、先進(jìn)的電控技術(shù)