柴油机排放颗粒后处理装置设计_毕业论文(编辑修改稿)

柴油机排放颗粒后处理装置设计_毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

的 NO2中的一个氧来氧化 PM中的碳烟，以达到再生的目的。 同时 CRT系统带来排放中的 NO2比例升高问题，虽然排放法规是限定氮氧化合物总量，但是国外研究表明 NO2毒性是 NO的 5～ 8倍，因此从真正清洁空气保护环境而不仅仅是追求排放法规要求角度，应用这一技术路线应考虑如何降低 NO2。 陕西理工学院毕业设计论文 第 7 页 共 35 页 4 固定式反吹再生 DPF 总体设计 过滤体的选择 过滤体材料的要求有四点：（ 1)高的微粒过滤效率；（ 2)低的排气阻力；（ 3)高的机械强度和抗振动性能；（ 4)具备抗高温氧化的耐热冲击与耐腐蚀性。 其中，高的过滤效率与低的排气阻力是一对矛盾，选择材料时要综合考虑这两方面的性能。 目前，常用的过滤材料主要有壁流式蜂窝陶瓷、泡沫陶瓷、编织陶瓷纤维、金属丝网与金属纤维毡等。 本设计过程过滤体材料选择金属丝网，为了进一步提高 DPF的碳烟捕集率，提出了增加碳烟通过金属丝网的捕集路程、减少金属丝网线的间隙、以及 改变金属丝网的编制方法等方案。 本设计过程采用由高密度带状铁丝网卷起制成的筒式滤芯，如图。 图 过滤体实物图 再生系统各装置的选择 以 LPG为加热源 ,以市场上出售的 LPG燃烧器燃烧、专用辅助风机与大容量鼓风机为基本构成 ,并配以电控单元 ( ECU)。 将 LPG燃烧放出的热功率设为 23kW,为了帮助燃烧 ,燃 陕西理工学院毕业设计论文 第 8 页 共 35 页 烧器用辅助风机用的风量是 0. 6m3 /m in,燃烧后形成的高温燃烧气体进一步在混合室内与大容量鼓风机压入的空气进一步均匀混合 (稀释 ) ,以设定的 800℃的高温流出 ,并进入DPF。 当开发金属丝网 DPF 安装在公交车后 ,必须预防的问题之一是假如流入高温空气中央导管被堵塞或者是由于何种原因 DPF没有及时再生时 ,捕集的大量碳烟将使得金属丝网 DPF的排气背压变的过高而导致公交车熄火。 为了防止这种突发故障 , 在 DPF上设置了旁通阀以及旁通管路 ,其旁通阀和旁通管路如图 ,当排气背压大于旁通阀的弹簧所设定的压力时 ,旁通阀自动打开 ,使尾气经旁通阀→旁通管路排除。 同时旁通管路内部结构就是一个消音器 ,以保证从旁通阀管路排出的尾气不产生过大噪声。 图 DPF及旁通管路 再生系统工作过程 它由 LPG燃烧器、燃烧控制器、燃烧器用辅助风机、混合空气用鼓风机、变频器和电控单元 (ECU)等基本单位构成。 燃烧控制器系统中使用限位、联锁限制安全动作范围，通过检测燃烧装置火焰的火焰监测器，监视燃烧状态。 来自火焰监视器的信号，经过烧嘴控制器，转换成操作部必要的信号，使安全切断阀动作。 万一，因燃烧装置发生某种故障，导致烧嘴不着火或者断火等异常情况产生的场合，火焰监视器检测到燃烧火焰异常，传送信号至烧嘴控制器，使安全切断阀关闭，防止燃料流人燃烧室内。 火焰检测器或者烧嘴控制器发生故障的场 陕西理工学院毕业设计论文 第 9 页 共 35 页 合 ，燃料切断阀动作，但具有不起动烧嘴的安全回路功能。 燃烧控制器的作用是使燃料安全燃烧。 打开总开关，鼓风机 l以初始频率 30Hz，鼓风机 2以频率 50Hz开始工作，此时 ECU开始计时时间为 t1，压力传感器检测风室压力，当风室压力大于 P1， (设定工作的最小压力为一个大气压 )时，由 ECU给出控制信号，打开燃烧控制器，给定 i为 1，给定鼓风机 1的频率为 40Hz，给定目标温度 400℃，由出口热电偶检测温度 T，热电偶把模拟温度信号给温控仪表，温控仪表把温度信号转变为数字信号给 ECU，当热电偶检测到的温度达到加400℃时，给定 i加 1，给定鼓风机 1的频率为 45Hz，给定目标温度 500℃，当达到要求，继续循环，当 i为 4时，给定鼓风机 l的频率为 60Hz。 检测出口温度 T是否小于容许的最大温度 Tmax，当出口温度 T小于 Tmax时，再次检测出口温度并与容许的最大温度比较，当 T仍小于 Tmax时，比较 T与目标温度 Tg(设定为 800℃ )之间温度差值，当差值大于 Tz(温度差值设定值 50℃ )时，给定 A为 5，当差值小于 Tz (温度差值设定值 50℃ )时，给定 A为 l，利用频率修正公式 F=F179。 (1+i179。 (T一 Tg)／ Tg)，给定鼓风机 l频率 F，测试时间 t2， 当 t2与 t1的差值大于工作时间 ts(设定工作时间 20min)时，停止工作，再生结束。 在工作过程中，当所测风压 PP1时，说明有可能漏风，此时风机报警，错误计数器加 1，停止工作。 当所测温度T大于 Tmax时，说明燃烧温度过高，有可能损坏设备，此时风机关，停止燃烧，过热报警，错误计数器加 1，停止工作。 整个装置由 ECU控制，燃烧控制器控制燃烧， LPG燃烧生成的热空气从如图 DPF下端的小口进入 DPF，对 DPF中的 PM进行加热，使 DPF中的 PM燃烧，从而实现 DPF的再生。 陕西理工学院毕业设计论文 第 10 页 共 35 页 图 系统结构示意图 变频器 1 启动信号 变频器 2 启动信号 ECU 压力检镜 IO 控制 AI: 05V 0MRON 温控仪表 AI: 05V 报警状态 变频器 1 变频器 2 鼓风机 1 鼓风机 2 压力传感器 LPG 减压阀 安全切断阀 烧 嘴 控 制 器 燃烧 室 点火变压器 火焰检测杆 副阀 混合室 鼓风机 2 鼓风机 1 高温混合气 陕西理工学院毕业设计论文 第 11 页 共 35 页 图 DPF结构示意图 开始 风机开 F=F1 时间 t1 PP1 燃烧器开 i=1,TG=TG(i),F=F2(i) 出口温度 T TTG N N Y 陕西理工学院毕业设计论文 第 12 页 共 35 页 i=i+1(i4), TG=TG(i),F=F2(i) Y i 4 Y 风机频率 F3 N T Tmax 出口温度测量 T T Tmax TTg Tz i=A1 F=F (1+i (TTg)/Tg) 风机频率 F 测量时间 t2 N N Y N Y Y i=A2 N 风机关 过热报警 风机报 警 陕西理工学院毕业设计论文 第 13 页 共 35 页 图 控制流程程序图 t2t1ts 停止处理 结束 ERRCNT=ERRCNT+1 ERRCNT=ERRCNT+1 Y N 陕西理工学院毕业设计论文 第 14 页 共 35 页 5 各主要零件设计 过滤体总成设计 过滤体尺寸设计 过滤体孔隙过大不利于过滤效率，过小排气背气压增大，所以要选择合适的孔隙。 结合对排放颗粒直径的研究选择孔隙为 的铁丝网。 在微粒捕集器的实际应用中 ,微粒捕集器与发动机排量之间的关系为： Vcot=(l～ 2)Vp （ Vp为排量） 选取柴油机排量 Vp=,取 Vcot=，计算得 Vcot=13L 一般排气压力在 ～ 才可以不影响发动机的正常工作本实验选择的发动机排气压为 ，最终排气压力为 Mpa 由公式 P1/P2=A2/A1=D22/D12得 过滤体大概外直径： D2= 2  =250mm,内直径因反吹管而定 d2=30mm。 由体积和直径可以得出过滤体长度： L1=4Vcot/(  2502  302)=304mm， 考虑到过滤材料对尾气的阻力选 L1=280mm 过滤体壳体的选择 过滤体壳体由圆柱部分和圆锥部分构成，壁厚  =5mm 和发动机排气管一致。 进气端设计为突然扩大以达到涡旋有利于扩散过滤，出气端设计为 45o逐渐缩小以利于排气。 圆柱部分内直径 d3=250mm,外直径 D3=260mm。 长度由过滤体长度而定中和考虑L2=410mm。 锥形部分大圆和圆柱部分螺栓连接，小圆部分和排气管螺栓连接。 壁有开口朝内是由反吹管插上连接，外部与反吹管由螺栓连接。 排气管设计 排气管的长度和流通截面积越小 ,越有利于排气能量的利用 ,但也不能过小。 定义排气管长度影响系数  L 为压力波在排气管中从一端传到另一端并返回起点的时间和 陕西理工学院毕业设计论文 第 15 页 共 35 页 曲轴每转 1176。 CA 所需的时间之比 ,则 :  L=12Ln/aT （ L—— 排气管长度 ,m； n—— 发动机转速 ,r/min ； aT—— 当地声速 ,m/s； 一般  L =30～ 50176。 CA） 即 L= L .aT/12n （ n=2020 r/min, aT=340 m/s） 计算得 L为 2550mm～ 4250mm 所以本次设计的尺寸应该在排气管范围内。 旁路系统的设计 旁路管尺寸设计 旁路管直径选择较小于排气管，以利于加工和排气压力波增大，选择外径 D=50mm,壁厚 5mm。 旁路管长度按照过滤装置长度定，尺寸合适即可，初选 1070mm。 计算旁路的排气压力差： （ 1）排气管到旁路管的突然间小压力损失： △ P=Hf g, Hf=g22v,2212 54AA = 查表得 。 由与测量得排气流速在 MP 时平均流速在 50m/s,代入上式得 : △ P=  502/2= (2)旁路排气管长度对排气压的影响： 首先计算 Re、选择指数 n。 vdR e =    =  是湍流 查表得 101n max = sm /  根据 22  dydL x 求 L的计算公式。 因   RyRr Oo 1 , 101m  Ryax 陕西理工学院毕业设计论文 第 16 页 共 35 页 所以 L=     RyRyRRyRRydyoox110101d109m a x109m a x 将 lpd4o 代入，则   RylpdR。