汽油机新型HC吸附器吸附机理研究

• 作 者: 刘腾
• 发表日期: 2012年期
• 关键词: 汽油机 冷启动 碳氢 填充床 吸附器 流体仿真

汽车尾气污染已严重影响空气质量并威胁生态平衡，是目前我国城市空气污染的主要来源。汽油机由于壁面淬熄、狭隙效应等因素，在冷启动阶段排放出大量碳氢化合物（HC）。此时用作尾气后处理的三效催化转换器不能达到活化温度，大量有毒废气仍然排入空气中。因此，如何有效处理汽油机冷启动碳氢化合物已成为发动机排放控制技术领域亟待解决的重要难题之一。为此，本文设计了一种用于吸附HC的新型净化装置，并使用流体动力学软件FLUENT及自定义UDF函数模拟HC吸附材料多孔结构中的传输和吸附过程。论文的主要创新点和研究工作如下：（1）基于颗粒类物理吸附剂微孔体积填充机理，采用质量守恒、动量守恒和能量守恒等定律建立了吸附过程的流动和传热模型及对应的UDF函数，并针对发动机转速由0r/min匀加速提高至3000r/min的工况得到了用于HC捕集仿真实验的各种工质参数。（2）设计了一种由圆环形分子筛有序排列而组成的新型填充床，建立了相应的错排式、直排式和多孔介质仿真模型，并结合欧根定律对其中的多孔介质模型进行了可行性分析。结果表明，多孔介质模型可用于新型填充床的吸附模拟，其仿真结果更加接近错排式填充床的仿真结果。（3）对填充床的尺寸及材料进行优选，由此设计出新型的吸附器。将吸附器在不同条件下进行模拟仿真，结果表明，适当的提高新型吸附器入口的初始质量流量或者初始温度能够提高吸附效率。