DOC+CDPF配方對(duì)柴油公交車顆粒物排放特性影響

樓狄明,萬(wàn) 鵬,譚丕強(qiáng),胡志遠(yuǎn) (同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院,上海 201804)

DOC+CDPF配方對(duì)柴油公交車顆粒物排放特性影響

樓狄明,萬(wàn) 鵬*,譚丕強(qiáng),胡志遠(yuǎn) (同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院,上海 201804)

為研究不同DOC+CDPF(催化型連續(xù)再生顆粒捕集器)配方對(duì)公交車顆粒物排放特性的影響,以一輛滿足國(guó)Ⅲ排放的柴油公交車為試驗(yàn)樣車,在重型底盤測(cè)功機(jī)上分別進(jìn)行了加裝3種不同DOC+CDPF的柴油機(jī)在中國(guó)典型城市公交車循環(huán)(CCBC)中的排放特性試驗(yàn),分析了不同貴金屬負(fù)載量對(duì)柴油機(jī)顆粒物排放特性的影響. 結(jié)果表明：在相同貴金屬配比情況下,當(dāng)DOC+CDPF催化劑配方中貴金屬負(fù)載量較高時(shí),顆粒物濃度降幅較大.3種方案的顆粒物質(zhì)量濃度綜合減排率分別為99.3%、98.8%、96.4%,平均降幅達(dá)到98.2%;當(dāng)使用DOC+CDPF后,柴油機(jī)顆粒物粒徑分布由雙峰對(duì)數(shù)分布變?yōu)槿鍖?duì)數(shù)分布,但不同催化劑配方下對(duì)應(yīng)的粒徑最大峰值點(diǎn)會(huì)偏移;采用 DOC+CDPF裝置后,發(fā)動(dòng)機(jī)排放背壓略有增加.且當(dāng)貴金屬負(fù)載量越高時(shí),裝置壓降增量越少,被動(dòng)再生性能越優(yōu)異.

柴油機(jī)；催化型連續(xù)再生顆粒捕集器；顆粒排放；催化劑

柴油機(jī)由于高熱效率、低油耗、高轉(zhuǎn)矩輸出等優(yōu)點(diǎn),近些年來(lái)在商用車領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用[1].然而,柴油機(jī)的顆粒物(PM)排放是汽車有害排放的主要來(lái)源.由于顆粒物本身含有有毒重金屬元素和多環(huán)芳烴類化合物,在影響能見(jiàn)度的同時(shí),這些顆粒還能夠穿透肺泡參與血?dú)饨粨Q,被血液和人體組織吸收,對(duì)人體健康造成危害[2-3].因此,為滿足日益嚴(yán)格的排放法規(guī),通過(guò)尾氣后處理技術(shù)控制柴油機(jī)顆粒物排放已經(jīng)成為減少柴油機(jī)顆粒物排放的主要手段[4-5].

顆粒捕集器(Diesel Particulate Filter, DPF)是公認(rèn)的能大幅降低柴油機(jī)顆粒排放且技術(shù)成熟的后處理裝置[6-7],而催化型顆粒捕集器(Catalyzed Diesel Particulate Filter,CDPF)通過(guò)在DPF過(guò)濾體內(nèi)部涂覆催化劑,可以同時(shí)具備顆粒捕集及催化再生兩大功能.降低碳粒的起燃點(diǎn),使得CDPF對(duì)柴油機(jī)顆粒物具有很高的過(guò)濾效率[8-9].本文所使用的連續(xù)再生顆粒捕集器(CCRT)由氧化催化轉(zhuǎn)化器(Diesel Oxidation Catalyst, DOC)與催化型顆粒捕集器(CDPF)耦合而成[10-11].DOC 氧化NO得到NO2, NO2的氧化性能比O2更強(qiáng),更易于碳粒的低溫燃燒以實(shí)現(xiàn) CDPF的被動(dòng)再生[12]. York等[13]在CR-DPF的基礎(chǔ)上研究了CR-CDPF

(CCRT)技術(shù)對(duì)柴油機(jī)顆粒物排放特性的影響.本課題組[14-17]主要研究了在臺(tái)架和實(shí)際道路試驗(yàn)下,燃用不同燃料(生物柴油和純柴油)柴油機(jī)加裝后處理(DOC、DPF、CCRT)后的顆粒物排放特性.結(jié)果表明, CCRT裝置對(duì)柴油機(jī)尾氣中的核態(tài)顆粒及聚集態(tài)顆粒均有90%以上的減排效果,對(duì)生物柴油多環(huán)芳烴顆粒物的毒性和排放均有顯著降低.國(guó)內(nèi)外關(guān)于 CCRT裝置的應(yīng)用研究主要集中在柴油機(jī)的實(shí)際道路試驗(yàn)和臺(tái)架試驗(yàn),而關(guān)于不同催化劑配方的 CCRT在重型轉(zhuǎn)轂試驗(yàn)下對(duì)柴油機(jī)顆粒物的排放特研究鮮見(jiàn)報(bào)道.

重型車底盤測(cè)功機(jī)試驗(yàn)可以根據(jù)特定的駕駛循環(huán),在特定的環(huán)境下對(duì)公交車進(jìn)行排放性能試驗(yàn).底盤測(cè)功機(jī)法相比于發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架測(cè)試,考慮了整車屬性和真實(shí)的道路運(yùn)行條件,模擬準(zhǔn)確性和一致性較好,同時(shí)減少發(fā)動(dòng)機(jī)的拆裝工作,縮短了測(cè)試周期,節(jié)約了成本[18].底盤測(cè)功機(jī)法相比于車載道路測(cè)試,提供了更容易控制的條件,從而排除天氣和其他交通量的影響,提高測(cè)量的準(zhǔn)確性、特殊性、重復(fù)性和可比性. 由于其具有試驗(yàn)結(jié)果穩(wěn)定性、一致性和代表性好的特點(diǎn),底盤測(cè)功機(jī)法已成為國(guó)外學(xué)者研究重型車排放和油耗性能的主要手段.

催化劑配方對(duì) CCRT的顆粒凈化效果以及CCRT 的成本有重要影響[19-21].為研究不同CCRT催化劑貴金屬涂層配方對(duì)柴油機(jī)顆粒的凈化效果,本文以某國(guó)Ⅲ柴油公交車為研究對(duì)象,采用重型車底盤測(cè)功機(jī)(轉(zhuǎn)轂)試驗(yàn)方法,對(duì)不同CCRT催化劑配方下的柴油機(jī)顆粒排放特性進(jìn)行了研究.通過(guò)試驗(yàn),探尋CCRT催化劑配方對(duì)柴油機(jī)顆粒排放的影響機(jī)制.

1 試驗(yàn)方案和設(shè)備

底盤測(cè)功機(jī)實(shí)驗(yàn)室設(shè)備主要包括3個(gè)系統(tǒng)：測(cè)功系統(tǒng)、轉(zhuǎn)轂試驗(yàn)系統(tǒng)和CVS排放測(cè)試系統(tǒng).結(jié)構(gòu)示意圖如圖1.

圖1 試驗(yàn)系統(tǒng)示意Fig.1 Schematic diagram of experimental system

(1) 測(cè)功系統(tǒng)包括交流動(dòng)態(tài)測(cè)功單元、交流電機(jī)、滾筒、車速傳感器等組成.

(2) 轉(zhuǎn)轂試驗(yàn)系統(tǒng)主要包括有道路模擬系統(tǒng)、功率吸收裝置、慣性模擬系統(tǒng)、冷卻風(fēng)機(jī)以及轉(zhuǎn)轂主控電腦等組成.實(shí)驗(yàn)室中,主要利用滾筒來(lái)模擬實(shí)際的道路情況.汽車在運(yùn)行過(guò)程中所受的空氣阻力、非驅(qū)動(dòng)輪的滾動(dòng)阻力及爬坡阻力等,采用功率吸收加載裝置來(lái)模擬. 使用各種水力、電渦流和電力式功率吸收裝置,依據(jù)道路載荷曲線,模擬在汽車實(shí)際行駛過(guò)程中所受到的阻力.同時(shí),通過(guò)慣性模擬裝置去模擬汽車實(shí)際行駛過(guò)程和與底盤測(cè)功機(jī)上之間的慣量差,在底盤測(cè)功機(jī)上利用飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量或電子慣量來(lái)模擬兩者之間的慣量差.通過(guò)控制系統(tǒng)可以對(duì)加載裝置以及慣性模擬系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)或手動(dòng)控制,實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛的動(dòng)力性,如加速性能、整車凈功率、整車驅(qū)動(dòng)力、滑行性能、以及排放和燃油消耗量等的檢測(cè).

(3) 排放測(cè)試系統(tǒng)主要包括主控計(jì)算機(jī)(含軟、硬件)、氣體污染物分析系統(tǒng)、顆粒物取樣

系統(tǒng)(ELPI)、排煙測(cè)量系統(tǒng)、車輛油耗測(cè)試系統(tǒng)、氣體(標(biāo)準(zhǔn)氣體及標(biāo)定氣體)、溫度和壓力采集系統(tǒng)和設(shè)備標(biāo)定用裝置以及其他必須的管路及附件等輔助設(shè)備.

1.1 試驗(yàn)車輛

試驗(yàn)車輛為一輛排放滿足國(guó)Ⅲ標(biāo)準(zhǔn)的柴油公交車,發(fā)動(dòng)機(jī)為直列6缸7.1L排量的增壓中冷柴油機(jī),其主要技術(shù)參數(shù)如表1所示.試驗(yàn)燃油為市售滬V柴油.

表1 試驗(yàn)車輛主要技術(shù)參數(shù)Table 1 The main technical parameters of test vehicle

1.2 試驗(yàn)設(shè)備

試驗(yàn)設(shè)備主要包括 MAHA重型車轉(zhuǎn)鼓和EEPS3090顆粒粒徑儀.美國(guó)TSI公司生產(chǎn)的顆粒粒徑分析儀(engine exhaust particle size, EEPS3090)測(cè)量范圍為 5.6～560nm,它可在 0.1s內(nèi)快速測(cè)取一個(gè)完整的顆粒粒徑分布圖譜,并同步輸出 32個(gè)粒徑通道的顆粒數(shù)量和粒徑分布數(shù)據(jù).

1.3 后處理系統(tǒng)

轉(zhuǎn)轂試驗(yàn)的后處理系統(tǒng)為催化型連續(xù)再生后處理系統(tǒng),由 DOC與CDPF串聯(lián)組成.為考察不同催化劑配方的 CCRT對(duì)柴油機(jī)顆粒排放特性的影響,設(shè)計(jì)了3種不同的CCRT催化劑配方.其中,3種CCRT的DOC部分均相同;3種CDPF載體參數(shù)、催化劑種類、涂層以及配比均相同,但貴金屬負(fù)載量不同. DOC及CDPF載體具體參數(shù)見(jiàn)表2,催化劑配方具體參數(shù)見(jiàn)表3.表3所示3種CDPF配方均采用Pt/Pd/Rh(鉑/鈀/銠)作為貴金屬催化劑,其中 A配方的貴金屬負(fù)載量為35g/ft3,配比為10：2：1(Pt：Pd：Rh);B配方保持3種貴金屬的配比不變,但將負(fù)載量下調(diào)至 25g/ft3;C配方則將負(fù)載量進(jìn)一步下調(diào)至 15g/ft3,同時(shí)保持3種貴金屬的配比不變. 此外3種配方中催化劑涂層均為Al2O3+TiO2.

表2 DOC及CDPF載體參數(shù)Table 2 The carrier parameters of DOC and CDPF

表3 DOC及CDPF催化劑組分參數(shù)Table 3 The catalyst parameters of DOC and CDPF

1.4 試驗(yàn)方案

試驗(yàn)依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 19754-2005《重型混合動(dòng)力電動(dòng)車能量消耗量試驗(yàn)方法》[22],試驗(yàn)循環(huán)采用 CCBC(中國(guó)典型城市公交測(cè)試循環(huán)),循環(huán)共持續(xù)1314秒,最高車速60km/h.試驗(yàn)時(shí)重復(fù)5次,每次試驗(yàn)時(shí)間間隔5min,發(fā)動(dòng)機(jī)怠速.在相同條件下,分別對(duì)加裝 3種不同催化劑配比CCRT裝置的公交車,在不同行駛工況下的顆粒物排放特性進(jìn)行研究.并與原車排放進(jìn)行對(duì)比,分析CCRT裝置對(duì)柴油機(jī)顆粒物排放特性的影響.

2 試驗(yàn)結(jié)果分析

2.1 顆粒物質(zhì)量濃度

為研究試驗(yàn)車輛在不同行駛工況下的瞬態(tài)

排放特性,將CCBC循環(huán)按加速度分為怠速(車速v＜0.5km/h,加速度|a|≤0.1m/s2)、減速(加速度a＜0.1m/s2)和加速(加速度a＞0.1m/s2)三種行駛工況.其中再按車速將加速工況再進(jìn)一步細(xì)分為低速(0.5≤v＜20)、中速(20≤v＜40)和高速(40≤v＜60)行駛工況.由圖2可見(jiàn),當(dāng)試驗(yàn)車輛不使用DOC+ CDPF后處理系統(tǒng)(即原車)時(shí),其排氣顆粒物質(zhì)量濃度約為1.8×105μg/m3;而采用DOC+ CDPF裝置作為后處理系統(tǒng)后,其顆粒物質(zhì)量濃度在各工況點(diǎn)均有明顯下降.

圖2 不同行駛工況下的顆粒物質(zhì)量濃度Fig.2 Particulate mass concentrations under different driving conditions

此外,催化劑中貴金屬涂敷量的不同對(duì)后處理裝置顆粒物捕集效果的影響很大. 在采用相同貴金屬配比的情況下(Pt/Pd/Rh,10：2：1),采用 A型CCRT后處理方式,顆粒物質(zhì)量濃度平均下降99.3%;采用B型CCRT后處理方式,顆粒物質(zhì)量濃度平均下降98.8%;采用C型CCRT后處理方式,顆粒物質(zhì)量濃度平均下降 96.4%.造成這種現(xiàn)象的原因是,A型CCRT中CDPF貴金屬的負(fù)載量最高,而較高的貴金屬負(fù)載量可以提升催化劑的活性,達(dá)到較好的顆粒催化效果.

2.2 顆粒物數(shù)量濃度

由圖3可見(jiàn),在使用后處理系統(tǒng)后,試驗(yàn)車輛顆粒物數(shù)濃度在各工況下均有非常明顯的降低.其中采用A型CCRT后處理方式,顆粒物數(shù)濃度平均下降99.6%;采用B型CCRT后處理方式,顆粒物數(shù)濃度平均下降99.5%;采用C型CCRT后處理方式,顆粒物數(shù)濃度平均下降 99.0%.由此可見(jiàn),催化劑中貴金屬負(fù)載量的不同對(duì)顆粒物數(shù)濃度的影響也很明顯.在涂層相同、貴金屬相同、配比相同的情況下,貴金屬負(fù)載量越高,顆粒物數(shù)濃度減排效果越好.

圖3 不同行駛工況下的顆粒物數(shù)濃度Fig.3 Particulate number concentrations under different driving conditions

2.3 顆粒物粒徑分布特性

圖4為試驗(yàn)車輛按不同行駛工況運(yùn)行時(shí),不同 CCRT催化劑配方下尾氣顆粒粒徑分布變化趨勢(shì).

由圖4可見(jiàn),在使用CCRT后處理系統(tǒng)后,在所有行駛工況下,不同粒徑顆粒物數(shù)濃度均明顯低于原車.本文在數(shù)據(jù)處理時(shí)將粒徑在 50nm以下的顆粒視為核態(tài)顆粒,粒徑在 50nm以上的顆粒視為聚集態(tài)顆粒.從圖中還可以看到,5種行駛模式下,原車的顆粒物粒徑分布趨勢(shì)相同呈雙峰對(duì)數(shù)分布,第 1個(gè)峰值粒徑在核態(tài)顆粒區(qū)域(10nm附近),第2個(gè)峰值粒徑在聚集態(tài)顆粒區(qū)域(100～110nm之間).采用CCRT后處理系統(tǒng)后,試驗(yàn)車輛顆粒物粒徑分布呈三峰對(duì)數(shù)分布,兩個(gè)峰值粒徑在核態(tài)顆粒區(qū)域,一個(gè)峰值粒徑在聚集態(tài)顆粒區(qū)域.A型CCRT第1個(gè)峰值粒徑在12.4nm附近,第2個(gè)峰值粒徑在19.1nm附近,第3個(gè)峰值粒徑在52.3nm附近,對(duì)核態(tài)顆粒物的捕集效率為99.59%,對(duì)聚集態(tài)顆粒物的捕集效率為99.73%;B型CCRT第1個(gè)峰值粒徑在9.3nm附近,第2個(gè)峰值粒徑在 16.5nm附近,第 3個(gè)峰值粒徑在69.8nm 附近,對(duì)核態(tài)顆粒物的捕集效率為99.10%,對(duì)聚集態(tài)顆粒物的捕集效率為99.65%;C型CCRT第1個(gè)峰值粒徑在10.8nm附近,第2個(gè)峰值粒徑在 25.5nm附近,第 3個(gè)峰值粒徑在

80.6nm 附近,對(duì)核態(tài)顆粒物的捕集效率為97.66%,對(duì)聚集態(tài)顆粒物的捕集效率為99.22%.

圖4 不同行駛工況下的顆粒物粒徑分布Fig.4 Particulate matter size distribution under different driving conditions

這說(shuō)明 CCRT系統(tǒng)對(duì)聚集態(tài)顆粒物的捕集效率高于核態(tài)顆粒物,且A型CCRT的凈化效果最好. 造成這種現(xiàn)象的原因,一方面是由于催化劑的作用：DOC及CDPF孔道表面的催化劑將聚集態(tài)顆粒表面的SOF氧化,使顆粒向小粒徑方向移動(dòng),促進(jìn) SO2氧化,增加了硫酸鹽的生成量. 同時(shí)又促進(jìn)排氣中氧化成分對(duì)碳顆粒進(jìn)行氧化,不僅使長(zhǎng)碳鏈斷開成短碳鏈,還使排氣中碳核心數(shù)濃度下降,其吸附揮發(fā)性組分的吸附能力下降,導(dǎo)致顆粒均質(zhì)形核作用增強(qiáng);另一方面,雖然聚集態(tài)顆粒粒徑大于核態(tài)顆粒,導(dǎo)致CDPF對(duì)其捕集的擴(kuò)散機(jī)理作用下降,但與此同時(shí),其慣性碰撞和攔截機(jī)理作用增強(qiáng),因此,CCRT系統(tǒng)對(duì)聚集態(tài)顆粒物捕集效率要高于核態(tài)顆粒物.

2.4 不同貴金屬負(fù)載量對(duì)CCRT壓差影響分析

CCRT裝置的再生問(wèn)題一直是國(guó)內(nèi)外專家研究的重點(diǎn),這是由于CCRT在使用一段時(shí)間之后,顆粒及灰分沉積導(dǎo)致裝置背壓上升、碳煙容

量降低、發(fā)動(dòng)機(jī)油耗增高,從而降低裝置的使用壽命.因此我們需要選擇背壓增量低、再生性能優(yōu)異、灰分容量高的CCRT裝置.圖5所示的3種后處理裝置,由于其貴金屬負(fù)載量不同,其進(jìn)出口壓差也有所差異,A型CCRT進(jìn)出口壓差最小.其中,A型CCRT在CCBC循環(huán)中的平均壓差為7.9kPa,B型CCRT平均壓差為8.9kPa,C型CCRT平均壓差為 12.3kPa.這說(shuō)明催化劑涂敷量越多,則貴金屬活性組分的有效表面積越大,催化劑活性越強(qiáng),反應(yīng)速率越快,CDPF中的碳煙轉(zhuǎn)化效率越高,從而壓降越小.由此可見(jiàn),使用CCRT裝置后,發(fā)動(dòng)機(jī)排放壓降會(huì)略有增加;且當(dāng)貴金屬負(fù)載量越多時(shí),壓降增量越少,被動(dòng)再生性能越優(yōu)異.

圖5 不同CCRT進(jìn)出口壓差Fig.5 The pressure drop of different CCRT

2.5 不同CCRT的PM及PN減排率效益對(duì)比

圖6是采用不同CCRT配方下,試驗(yàn)車輛顆粒物質(zhì)量(PM)及顆粒物數(shù)量(PN)減排率.

由圖6可見(jiàn),A型CCRT對(duì)PM的綜合減排率達(dá)到99.3%,對(duì)PN的綜合減排率達(dá)到99.6%;B型CCRT對(duì)PM的綜合減排率達(dá)到98.8%,對(duì)PN的綜合減排率達(dá)到99.5%;C型CCRT對(duì)PM的綜合減排率達(dá)到 96.4%,對(duì) PN的綜合減排率達(dá)到99.0%. 這說(shuō)明貴金屬負(fù)載量越多,顆粒物捕集效果越好.然而考慮到CCRT的成本問(wèn)題,A型、B型和C型CCRT貴金屬負(fù)載量分別為35g/ft3、25g/ft3和15g/ft3,其中A型CCRT比B型CCRT貴金屬負(fù)載量多涂敷40%,而PM、PN減排率僅分別提高 0.5%和 0.1%,由此可見(jiàn)雖然貴金屬催化劑負(fù)載量提高但利用率有所降低.因此在這三種催化劑配方中,B型CCRT為最優(yōu)方案.

圖6 顆粒物PM及PN減排率Fig.6 The PM and PN emission reduction efficiency of particulate matter

3 結(jié)論

3.1 CCRT催化劑配方中,在相同貴金屬配比、相同貴金屬類型的情況下,貴金屬負(fù)載量對(duì)柴油機(jī)排氣顆粒物質(zhì)量濃度、數(shù)濃度均有明顯影響.貴金屬負(fù)載量越多,顆粒物凈化效果越好.在本次試驗(yàn)選取的3個(gè)樣本中,A型CCRT配方中貴金屬負(fù)載量最多,達(dá)到 35g/ft3,對(duì)顆粒物凈化效果最好.

3.2 不采用CCRT后處理系統(tǒng)的原車,其顆粒物粒徑分布呈雙峰對(duì)數(shù)分布,核態(tài)、聚集態(tài)區(qū)域各有一個(gè)粒徑峰值;采用CCRT后處理系統(tǒng)后,其顆粒物粒徑分布呈三峰對(duì)數(shù)分布,于核態(tài)顆粒區(qū)域

有兩個(gè)粒徑峰值,與聚集態(tài)顆粒區(qū)域有一個(gè)粒徑峰值.說(shuō)明CCRT裝置對(duì)聚集態(tài)顆粒的捕集能力優(yōu)于核態(tài)顆粒.

3.3 采用CCRT裝置后,發(fā)動(dòng)機(jī)排放背壓略有增加;且貴金屬負(fù)載量越多,CCRT裝置壓降增量越少,被動(dòng)再生性能越優(yōu)異.

3.4 盡管貴金屬負(fù)載量越多,CCRT顆粒物捕集能力越強(qiáng).但是其負(fù)載量達(dá)到一定程度后會(huì)出現(xiàn)一個(gè)效益峰值,達(dá)到這個(gè)峰值后雖然繼續(xù)增加貴金屬負(fù)載量仍然能夠提高其捕集能力,但是效益已不明顯.在本次試驗(yàn)選取的三個(gè)樣本中,B型CCRT配方為最優(yōu)方案.

[1] 李 新,資新運(yùn),姚廣濤,等.柴油機(jī)排氣微粒捕集器燃燒器再生技術(shù)研究 [J]. 內(nèi)燃機(jī)學(xué)報(bào), 2008,26(6)：539-542.

[2] 樓狄明,趙可心,譚丕強(qiáng),等.不同后處理裝置對(duì)柴油車排放特性的影響––基于行駛里程的后處理裝置對(duì)柴油公交車氣態(tài)物排放特性的影響 [J]. 中國(guó)環(huán)境科學(xué), 2016(8)：2282-2288.

[3] Tao T, Zhang J, Cao D, et al. Experimental study on filtration and continuous regeneration of a particulate filter system for heavy-duty diesel engines [J]. Journal of Environmental Sciences, 2014,26(12)：2434-2439.

[4] 資新運(yùn),張衛(wèi)鋒,徐正飛,等.柴油機(jī)微粒捕集器技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀[J]. 環(huán)境科學(xué)與技術(shù), 2011,34(12H)：143-147.

[5] 李 倩,謝云龍,鐘依均,等.柴油機(jī)碳顆粒物凈化技術(shù)的研究進(jìn)展 [J]. 浙江師范大學(xué)學(xué)報(bào), 2009,32(1)：97-102.

[6] Bardon S, Bouteiller B, Bonnail N. Asymmetrical channels to increase DPF Lifetime[C]. SAE Paper, 2004-01-0950,2004.

[7] Ingram-Ogunwumi R S, Dong Q, Murrin T A. Performance evaluations of aluminum titanate diesel particulate filters [C]. SAE Paper 2007-01-0656, 2007.

[8] 楊士超.柴油機(jī) CPF捕集及主被動(dòng)再生性能的數(shù)值模擬 [D].天津：天津大學(xué), 2014.

[9] 譚丕強(qiáng),張曉鋒,胡志遠(yuǎn),等.DOC+CDPF對(duì)生物柴油燃燒顆粒排放特性的影響 [J]. 中國(guó)環(huán)境科學(xué), 2015,35(10)：2978-2984.

[10] Gardner T, Yetkin A, Shotwell R, et al. Evaluation of a DPF Regeneration System and DOC Performance Using Secondary Fuel Injection [C]// SAE 2009Commercial Vehicle Engineering Congress & Exhibition, 2009：2500-2503.

[11] Nagar N, He X, Iyengar V, et al. Real Time Implementation of DOC-DPF Models on a Production-Intent ECU for Controls and Diagnostics of a PM Emission Control System [J]. Journal of Neurochemistry, 2009,2(2)：222-233.

[12] 左青松,鄂加強(qiáng),龔金科,et al. Performance evaluation on field synergy and composite regeneration by coupling cerium-based additive and microwave for a diesel particulate filter [J]. Journal of Central South University of Technology, 2014,21(12)：4599-4606.

[13] York A P E, Ahmadinejad M, Watling T C, et al. Modeling of the Catalyzed Continuously Regenerating Diesel Particulate Filter (CCR-DPF) System： Model Development and Passive Regeneration Studies [C]// Fuels and Emissions Conference, 2007：77810C-77810C-9.

[14] 樓狄明,溫 雅,譚丕強(qiáng),等.連續(xù)再生顆粒捕集器對(duì)柴油機(jī)顆粒排放的影響 [J]. 同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2014,42(8)：1238-1244.

[15] 樓狄明,溫 雅,王家明.催化型連續(xù)再生顆粒捕集器對(duì)生物柴油發(fā)動(dòng)機(jī)排放顆粒理化特性的影響 [J]. 環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào), 2014, 34(8)：1900-1905.

[16] 樓狄明,高 帆,姚 笛,等.不同后處理裝置生物柴油發(fā)動(dòng)機(jī)顆粒多環(huán)芳烴排放 [J]. 內(nèi)燃機(jī)工程, 2014(4)：31-35.

[17] 樓狄明,錢思蒞,馮 謙,等.基于DOC+CDPF后處理技術(shù)的公交車實(shí)際道路顆粒物排放特性 [J]. 環(huán)境工程, 2013(s1)：348-353.

[18] 高 章.基于底盤測(cè)功機(jī)法的公交車整車排放和油耗測(cè)試研究[D]. 武漢：武漢理工大學(xué), 2011.

[19] 王 曉.堿金屬負(fù)載的氧化物在催化碳煙燃燒中的機(jī)理研究[D]. 濟(jì)南：濟(jì)南大學(xué), 2013.

[20] 王 斌,吳曉東,冉 銳,等.稀土在機(jī)動(dòng)車尾氣催化凈化中的應(yīng)用與研究進(jìn)展 [J]. 中國(guó)科學(xué)：化學(xué), 2012,42(9)：1315-1327.

[21] 方奕棟,樓狄明,譚丕強(qiáng),等.催化型顆粒捕集器配方對(duì)柴油機(jī)顆粒排放特性的影響 [J]. 內(nèi)燃機(jī)工程, 2014,9(1).

[22] GB/T 19754-2005《重型混合動(dòng)力電動(dòng)車能量消耗量試驗(yàn)方法》[S].

Effects of formulations of DOC+CDPF on characteristics of particle emission from a diesel bus.

LOU Di-ming, WAN Peng*, TAN Pi-qiang, HU Zhi-yuan (School of Automotive Studies, Tongji University, Shanghai 201804, China ). China Environmental Science, 2016,36(11)：3280～3286

To study the impacts of formulations of DOC+CDPF on characteristics of particle emission from a Diesel Bus, a China-Ⅲ diesel bus with three different DOC+CDPF diesel engines were tested on heavy chassis dynamometer under China typical cities bus driving cycle (CCBC). The results showed that the mass concentration of PM was lower when precious medal load in DOC+CDPF catalyst was increased with the same ratio of proportion. The decrease of mass concentration of three recipes are 99.3%, 98.8% and 96.4% respectively, by an average of 98.2%. After using DOC+CDPF, particle size distribution of particulate matter changed from bimodal lognormal distribution to tri-modal lognormal distribution and the maximum peak point of corresponding particle size shifted with different catalyst formulations. At the same time, backpressure of engines emission increased slightly. In addition, while the precious metal load went higher, the pressure drop increment became less and the passive regeneration performance improved.

diesel engine；DOC+CDPF；particle emission；catalyst

X511

A

1000-6923(2016)11-3280-07

樓狄明(1963-),男,浙江東陽(yáng)人,教授,博士生導(dǎo)師,工學(xué)博士,主要研究方向?yàn)槠嚢l(fā)動(dòng)機(jī)替代燃料應(yīng)用技術(shù)、發(fā)動(dòng)機(jī)CAD/CAE技術(shù)和發(fā)動(dòng)機(jī)排放控制后處理技術(shù).發(fā)表論文160余篇.

2016-04-12

上海市科委科研計(jì)劃項(xiàng)目(14DZ1202702)

* 責(zé)任作者, 碩士, wanpeng_tongji@163.com