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1、柴油机排放颗粒后处理装置设计开题报告 学 院 本 科 本 科 毕 业 设 计 开 题 报 告 题 目 柴油机排放颗粒后处理装置设计学生姓名 _学号 _ 所在学院机械工程学院 专业班级_指导教师_20_年 3月 27日题目柴油机排放颗粒后处理装置设计 一、选题的目的及研究意义目的：近年来，柴油机在汽车中的使用日益广泛，柴油机也将是未来汽车行业的发展趋势，因为它与汽油机相比，具有良好的经济性、动力性和可靠性，以及较高的热效和较低的C。HC排放，但较高的NO_和颗粒物排放成为限制柴油机发展的主要障碍。为了满足对车用柴油机不断提高的排放要求，柴油机排气后处理问题成为了人们研究的焦点。柴油机排放的 PM
2、 和 NO_ 对环境有十分恶劣的影响。NO_ 排放可形成光化学烟雾， PM 的排放则使人们致癌，降低其排放是当前热点。控制柴油机对环境污染的首要任务是降低其NO_ 和 PM 排放量。意义：随着人们对环境保护的重视，越来越严格的车用柴油机排放法规将会制定并实行。由于机内净化技术的潜力有限，排放物的进一部降低必然要通过机外净化技术的采用。油品质量的提高特别是硫含量的减少是降低柴油机PM 排放的必经之路。我国燃油硫含量过高限制了许多种类的颗粒物排放后处理技术的运用，因此我国应采用可靠性较高的主动再生柴油机颗粒物捕捉器。我国从上个世纪80 年代中期就开始了 DPF 问题的探索和研究工作，但进展缓慢，对
3、于 DPF 的材质和DPF 的再生问题的研究依然没有得到实质性的进展。目前，我国从事研发和生产DPF 的企业不多，国内基本无法提供具有成熟应用的 DPE 技术。柴油车排气污染在城市大气污染中的比重逐渐增加，人们对环境问题的重视，排放法规的限制也日趋严格，明确颗粒排放物的来并有针对性地采取控制是满足未来排放法规的需要。因此，建立颗粒排放物的组成与来分析Ap技术是颗粒放研究工作的重要一环。二、综述与本课题相关领域的研究现状、发展趋势、研究方法及应用领域等2.1 研究现状：（ 1）是根据柴油的馏程合理提高柴油的十六烷值，从而可以有效降低发动机排气PM, HC和NO_放；（ 2）是将柴油中的含硫量控制
4、在0.005 以下，这样不仅可以有效控制 PM排放，而且对各种后处理技术中的催化（ 3）是降低90 馏出点（T90） , 抑制成为重质成分的 PM 生成；（ 4）是减少芳香族成分，抑制成为相同成分的PM 生成；（ 5）是进行柴油的乳化处理，通过降温和加速燃烧分别控制NO_ 和 PM 排放；（ 6）是加入降污添加剂，可大幅降低柴油机碳烟排放；（ 7）是在柴油中加入活（HH-B 活性剂），可降低生成NO_ 的热分解活化能，加速 NO_ 热分解；（ 8）是掺烧消烟剂促进碳烟粒子再燃烧，可降低30 %50%碳烟排放4。机前处理的另一方面则是开发使用清洁替代燃料。（ 9）机内净化在燃烧室内部对有害排放物
5、的生成反应予以限制，而对它们的消失反应加以促进，从根本上达到减少排放污染物的目的。2.2 发展趋势：（1） 柴油机的大功率、低排放、良好的电子控制等显著优点将使柴油机发动机在新的时代有长足的发展。（2） 现在全球各大厂商正致力于新型绿色环保柴油机的研发，在NO_ 和颗粒物的排放方面将得到进一步改善。而关键点是燃油的精确配置和废弃的后处理，电子新科技将运用到新一代柴油机上，而且在混和动力方面柴油机也有其应用特点。尽管先后采用了高压共轨等电控喷油系统、冷 EGR系统、VGT VVT等先进技术， 但要满足国IV及以上排放标准和法规对排放限值的要求，还必须加装柴油机排放后 处理装置系统。特别是微粒捕捉
6、器（DPF有较大的发展，微粒捕捉器由收集排气 微粒的滤芯和各类周期性地把滤芯中集存在微粒烧掉或氧化掉的再生系统所组成。（3）DPF 的过滤机理主要包括：碰撞原理、截流原理、扩散原理和重力沉降原理等。其两大关键技术是过滤材料和过虑体的再生。2.3 研究方法：2.3.1 柴油机氧化催化器（DOC （1） DOC以铝和钳等贵金属作为催化剂，主要降低微粒排放中的 SOF 的含量，从而降低PM 的排放。其原理与汽油机三元催化器氧化HC和CO的原理基本一样，可以同时有效减少排气中的HC和CO,但是DOC对于纯碳粒几乎不起作用。2.3.2 柴油机微粒捕捉器（DPF）（ 1）催化再生技术：是利用化学催化的方法
7、降低微粒的反应活化能，使其能在柴油机正常排气度下进行燃烧，实现微粒过滤器的再生。提高了过滤器的寿命及工作可靠性。催化再生技术主要有两种：将催化剂提前浸渍在过滤器上，以降低过滤体上微粒的活化能；采用燃油添加剂，即在燃油中加入金属有机物，燃烧后生成的金属氧化物 对微粒起催化作用。（ 2）喷油助燃再生技术：是通过一套专门的系统，适时地向过滤体上游空间喷入一定量的燃油和供给一定的空气，由点火系统将喷入的燃油点燃，使过滤体的温度上升，颗粒着火燃烧，以实现过滤体的再生。（ 3）电加热再生技术：以电能代替燃油燃烧加热空气或废气来实现对过滤体的再生。（ 4）反吹再生技术：为了提高柴油机微粒过滤及再生系统的可靠
8、性和使用寿命，将过滤体与微粒燃烧分开，解决了不燃物在过滤体内积累的问题。（ 5）微波加热再生技术：是利用微波所独具的选择加热及体积加热特性，对沉积在过滤体上的微波具有极强吸收能力的微粒以及过滤体本身进行加热，使微粒迅速燃烧，减少了热应力引起过滤体破坏的可能。（ 6）连续再生技术：连续再生微粒捕集系统原理特点是在DPF 或开放式的微粒氧化器POC前有一个特殊的氧化催化器，将排气中的 NO转化成NO2,以提高排气中的 NO2 的浓度。利用活性很大的 NO2 中的一个氧来氧化 PM 中的碳烟，以达到再生的目的。（ .4 应用领域（1）微粒捕集器应用于直喷式柴油机上，比如戴姆勒. 克莱斯勒公司用于SM
9、ARTS的BENZOM-66机，大众的LUPO机等（2）微粒捕集器应用 于大型船用中，使发动机性能得到提高。（ 1）将微粒捕集器应用于车用柴油机上，使微粒迅速燃烧，减少了热应力引起过滤体破坏的可能，能有效的减少PM2.5 的排放，使空气质量得到改善。（ 2）将微粒捕集器应用于其他柴油机械中，我国大部分机械还是以柴油为动力的国家，比如卡车，工程机械，发电机，船舶等使用了微粒捕集器，可以减少颗粒物的排放；三、对本课题将要解决的主要问题及解决问题的思路与方法、拟采用的研究方法（技术路线）或设计（实验）方案进行说明（论文要写出相应的写作提纲）3.1 对本课题要解决的主要问题：（ 1）过滤体的选择；（
10、2）再生系统各装置的选择；（ 3）过滤体的总体设计；（ 4）微粒捕捉器的效核；（ 5）微粒捕集器的捕集效率计算；（ 6）微粒捕集器的结构设计；3.2 问题解决的思路（1）采用微粒捕捉器的结构初步设计， （2）然后通过微粒捕捉器的理论计算进行捕集效率初步计算；（ 3）然后设计微粒捕集器的结构；（ 4）最后效核计算，改进微粒捕集器；（ .3 设计方案的简要说明：本课题为柴油机排放颗粒后处理装置设计，现在 对其研究方法及设计方案进行初步的选择。研究方法：（ 1）柴油机氧化催化器（ 2）柴油机微粒捕捉器催化再生；喷油助燃再生；电加热再生；反吹再生；微波加热再生；连续再生；几种方法的比较之后， 选择最优
11、的的解决方法；（ 3）各主要零件的设计及优化四、检索与本课题有关【参考文献】：午资料的简要说明【参考文献】：Ap的简要说明：1 余乐 . 聂彦鑫 . 柴油机颗粒物排放后处理技术J. 汽车工程师.2021.（ 10）：41-44.2 张勇.张春玲.刘鲁宁.柴油机尾气处理装置（DPF的实当研究J.山东 建筑大学学报.2021.24 （1）： 27-30.3 高辉 . 郑明刚 . 张辉 . 鲍乐祥 .DPF 反吹加热再生装置的开发研究. 山东建筑大学学报 2021.26 （ 2）：30-33.4 葛云、蕴珊. 中国柴油机后处理装置评价技术现状M. 北京：北京理工大学 .2021 5 余明果 . 柴油
12、机旋转式过滤体DPF 设计及再生研究M . 湖南大学.2021.6 刘瑞祥 . 用微粒过滤器和 EGR 同时降低柴油机微粒和 NO_ 排放 M. 大连理工大学 .2021 7 余志生 . 汽车理论 .M. 北京：机械工业出版社， 20_.8 王望予 . 汽车设计 .M. 北京：机械工业出版社，20_4.9 张也影 . 流体力学 . 北京：高等教育出版设.1999.10 齐晓杰 . 吴涛 . 安永东 . 汽车液压与气压传动. 北京 . 机械工业出版社 .2021.11 周保龙 . 刘忠长，高宗英. 内燃机学 . 北京：机械工业出版社.20_.12 肖生发 . 赵树鹏 . 马荣朝 . 杨宗田等 .
13、 汽车构造 . 北京 . 北京大学出版 社.20_6.13 Reggie Zhao.Ph .D.DPF Control and Durability.USA: Southwest Research Institute.20_7.14 Zhihua liu Asad Naeem Shah.Yunshan Ge.Effects of continuously regenerating diesel particulate on regulated emissions and number-size distribution of particles.五、毕业设计进程安排20_ 年 12 月 9 日 -2 月 26 日 : 收集相关资料，完成前期准备工作。2 月 27 日-3 月 18 日：根据所收集的资料完成开题报告。3 月 19 日-4 月 17 日：各种处理方法的比较，设计出各种不同的方案，选 出最优的设计方案4 月 18 日-4 月 30 日：用 CAD 绘制总设计图以及零件图。5 月 1 日-5 月 18 日：撰写并完成
柴油机排放颗粒后处理装置设计开题报告
