一种车用催化器物性参数对再生时刻影响的优化分析方法技术

一种车用催化器物性参数对再生时刻影响的优化分析方法，该优化分析方法包括：步骤一、搭建仿真模型；步骤二、设置仿真模型的初始参数；步骤三、得出滤饼层碳烟压降曲线与深床层碳烟压降曲线的交点，定义该交点发生的时刻为最佳再生时刻T

【技术实现步骤摘要】
一种车用催化器物性参数对再生时刻影响的优化分析方法
本专利技术涉及建模仿真
，尤其是一种车用催化器物性参数对再生时刻影响的优化分析方法。
技术介绍
目前我国的国六排放法规已逐步实施，之前国五标准只针对柴油车和汽油直喷汽车有PM(ParticulateMatter)限值要求，但在国六中要求所有点燃式汽车均满足PM以及新增的PN(Particlenumbers，粒子数量，即去除了挥发性物质的稀释排气中，所有粒径超过23nm的粒子总数)限值要求。因此不管是柴油车还是汽油车，都面临着严格的PM和PN排放限值要求。大量研究表明，壁流式颗粒捕集器目前是车用催化器中减少颗粒排放最有效的手段。汽油机GPF(GasolineParticulateFilter)和柴油机DPF(DieselParticulateFilter)均以壁流式颗粒捕集器为其核心部件如图1所示，且已经成为其后处理系统的标准配置。壁流式颗粒捕集器的载体如图2所示，由具有一定孔密度的蜂窝状陶瓷组成，蜂窝状多孔陶瓷过滤体的孔道被交替封堵，排气流中的颗粒物被迫从孔道壁面通过从而被捕集过滤。车用催化器即微粒捕集器的再生是世界各个国家围绕其展开的一项主要工作。由此可见，相关物性参数对车用催化器的捕集和再生有着重要的影响，但是当前在制定DPF主动再生策略时，通常依据固定压降来确定DPF的再生时刻。根据不同工况下碳载量和DPF压降的对应关系确定再生背压，设定为碳烟累积的安全限值。当DPF的背压达到此预设的数值后，DPF即进行主动再生。因此，本领域技术人员需要一种更优化的分析方式，确定再生时刻TR的最优到来时间。经对公开专利进行检索，发现与本技术方案最相关的如下专利文献：一种固定式颗粒捕集器再生系统(CN110206617B)公开了一种固定式颗粒捕集器再生系统，该系统包括：加热装置、燃烧室、尾气净化装置和控制器；燃烧室为具有上下开口且内部中空的腔室，用于放置颗粒捕集器；加热装置与燃烧室的下开口通过管件连接，用于加热颗粒捕集器；燃烧室的上开口与尾气净化装置连接；控制器分别与加热装置和燃烧室控制连接，用于根据燃烧室的相关参数，调整加热装置的功率。该系统在燃烧过程中通过控制器保证再生温度维持在适宜的范围内，不会使颗粒捕集器活性遭到破坏，从而达到高效无损清洁颗粒捕集器的效果；为车用、船用等颗粒捕集器提供了一种有效的线下再生手段，解决颗粒捕集器长时间使用后的堵塞问题。通过对上述公开专利文献的对比分析，申请人认为，上述公开专利与本申请的技术方案存在较大差异，因此不影响本申请的新颖性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种车用催化器物性参数对再生时刻影响的优化分析方法，该优化分析方法通过搭建仿真模型得出滤饼层碳烟压降曲线与深床层碳烟压降曲线的交点，即最佳再生时刻TR，且得出了部分物性参数对推迟再生时刻TR到来时间的最优解，避免了过早进行主动再生而造成的能源浪费。一种车用催化器物性参数对再生时刻影响的优化分析方法，包括以下步骤：步骤一：搭建仿真模型，采用AVL-Boost软件的BoostExhaustGasPurifierModule模块，建立柴油机DPF的数值仿真模型，并且在AVL-FireESE后处理模块中输入试验用143mm×152mm型号的碳化硅滤芯的相关边界条件；步骤二：设置仿真模型的初始参数，DPF载体参数的数值设置为：载体尺寸143×152mm；孔密度300CPSI；壁厚0.62～0.38mm；载体密度1500g/L；载体导热系数5W/m·K；载体热容1250J/kg·K；压降模型参数的数值设置为：壁面渗透率3.5E-13m2；碳烟渗透率5.5E-15～2.5E-14m2；深床层碳烟渗透率9E-15m2；深床层碳烟厚度0.01mm；深床层碳烟密度域值2.5g/L；初始碳烟层密度91g/L；排气中碳烟量0.0005kgParticle/kgGas；气体质量流量Q＝20g/s，进气温度T＝400K，孔密度＝300CPSI，初始碳烟量为0；步骤三：得出滤饼层碳烟压降曲线与深床层碳烟压降曲线的交点，定义该交点发生的时刻为最佳再生时刻TR；步骤四：调节并优化分析步骤二中的壁厚及碳烟渗透率取值，进而在安全限值范围内推迟最佳再生时刻TR的到来时间。而且，步骤二中的壁厚取值0.62时，进口气体质量流量Q＝20g/s，孔密度＝300CPSI，计算时长300s，此时TR≈200s。而且，步骤二中的壁厚取值0.38mm时，进口气体质量流量Q＝20g/s，孔密度＝300CPSI，计算时长300s，此时TR≈260s。而且，步骤二中的碳烟渗透率取值5E-15m2时，进口气体质量流量Q＝20g/s，孔密度＝300CPSI，计算时长300s，此时TR≈90s。而且，步骤二中的碳烟渗透率取值2.5E-14m2时，进口气体质量流量Q＝20g/s，孔密度＝300CPSI，计算时长300s，此时TR≈230s。本专利技术的优点和技术效果是：本专利技术的一种车用催化器物性参数对再生时刻影响的优化分析方法，该优化分析方法以DPF为研究对象，以数值模拟仿真计算为手段，定义了一种新的非固定值的再生时刻TR，并且分析滤饼与深床层碳烟压降曲线交点TR与DPF的最佳再生时刻的影响关系，最后得出壁厚及碳烟渗透率的最优取值。TR对DPF来说并非一个固定值，它不仅会随着DPF某些物性参数的变化而变化，而且与微粒的成分和性质有关，TR的到来时间随DPF孔道壁厚的降低和碳烟渗透率的升高而推迟，可有效降低主动再生频率。相比较而言，如较厚的DPF孔道壁厚和较高的碳烟渗透率，TR比安全限值再生时刻推迟明显，能有效降低主动再生频率，减少主动再生能源消耗，节约成本。本专利研究对掌握主动再生时刻以及实现更高效的DPF捕集和再生有着重要指导意义。附图说明图1为本专利技术的壁流式蜂窝过滤孔道结构示意图；图2为本专利技术的催化器碳化硅载体结构示意图；图3为本专利技术的DPF一维实体仿真模型示意图；图4为本专利技术的DPF三维实体网格模型示意图；图5为本专利技术的DPF压降随PM累积变化曲线图；图6为本专利技术的DPF再生过程反应最高温度的曲线图；图7为本专利技术的DPF碳烟层压降变化趋势图；图8为本专利技术的DPF孔道壁厚对滤饼与深床层碳烟压降曲线交点TR的影响对比图；图9为本专利技术的碳烟渗透率对滤饼与深床层碳烟压降曲线交点TR的影响对比图。具体实施方式为能进一步了解本专利技术的内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。需要说明的是，本实施例是描述性的，不是限定性的，不能由此限定本专利技术的保护范围。一种车用催化器物性参数对再生时刻影响的优化分析方法，包括以下步骤：步骤一：搭建仿真模型，采用AVL-Boost软件的BoostExhaustGasPurifierModule模块，建立柴油机DPF的数值仿真本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种车用催化器物性参数对再生时刻影响的优化分析方法，其特征在于：包括以下步骤：/n步骤一：搭建仿真模型，采用AVL-Boost软件的Boost Exhaust Gas Purifier Module模块，建立柴油机DPF的数值仿真模型，并且在AVL-Fire ESE后处理模块中输入试验用143mm×152mm型号的碳化硅滤芯的相关边界条件；/n步骤二：设置仿真模型的初始参数，/nDPF载体参数的数值设置为：载体尺寸143×152mm；孔密度300CPSI；壁厚0.62～0.38mm；载体密度1500g/L；载体导热系数5W/m·K；载体热容1250J/kg·K；/n压降模型参数的数值设置为：壁面渗透率3.5E-13m

【技术特征摘要】
1.一种车用催化器物性参数对再生时刻影响的优化分析方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：搭建仿真模型，采用AVL-Boost软件的BoostExhaustGasPurifierModule模块，建立柴油机DPF的数值仿真模型，并且在AVL-FireESE后处理模块中输入试验用143mm×152mm型号的碳化硅滤芯的相关边界条件；
步骤二：设置仿真模型的初始参数，
DPF载体参数的数值设置为：载体尺寸143×152mm；孔密度300CPSI；壁厚0.62～0.38mm；载体密度1500g/L；载体导热系数5W/m·K；载体热容1250J/kg·K；
压降模型参数的数值设置为：壁面渗透率3.5E-13m2；碳烟渗透率5.5E-15～2.5E-14m2；深床层碳烟渗透率9E-15m2；深床层碳烟厚度0.01mm；深床层碳烟密度域值2.5g/L；初始碳烟层密度91g/L；排气中碳烟量0.0005kgParticle/kgGas；
气体质量流量Q＝20g/s，进气温度T＝400K，孔密度＝300CPSI，初始碳烟量为0；
步骤三：得出滤饼层碳烟压降曲线与深床层碳烟压降曲线的交点，定义该交点发生的时刻为最佳再生时刻TR；
步骤四：调节...

【专利技术属性】
技术研发人员：焦鹏昊，张文，
申请(专利权)人：天津电子信息职业技术学院，
类型：发明
国别省市：天津;12