柴油機微粒過濾器的壓降與聲傳播特性研究

    摘要:為了深入了解柴油機微粒過濾器的聲學特性,揭示聲波在微粒過濾器中的傳播規律,在考慮微粒過濾器的結構尺寸對聲波傳播影響基礎上,建立了柴油機微粒過濾器的聲學模型,計算了微粒過濾器的插入損失和傳遞損失。在穩流試驗臺上進行了微粒過濾器的壓力損失與流量測試試驗,運用測得的數據計算了微粒過濾器的滲透率。同時在全消聲實驗室中測試了微粒過濾器的插入損失,將測試結果與計算結果進行對比,證明了聲學模型的正確性。

    關鍵詞:柴油機微粒過濾器;壓降;聲學特性;插入損失;傳播常數

    近年來隨著人們環境保護意識的加強,內燃機排放法規越來越嚴格,到2007年按美國環境保護要求載重車的柴油機微粒(ＰＭ)排放量從現在的0.134ｇ/(ｋＷ·ｈ)減少到0.0134ｇ/(ｋＷ·ｈ)。歐洲和日本也將嚴格載重車的排放法規,大幅度降低柴油機微粒排放。為了滿足如此嚴格的柴油機微粒排放法規,使用柴油機廢氣排放微粒過濾器是必不可少的。近年來有關柴油機微粒過濾器的文獻很多,大部分都是關于微粒過濾器的材料、壓降、再生、微粒減少和壽命等問題,對微粒過濾器的聲學特性研究甚少,而過濾器在排氣系統中的出現會對汽車的排氣噪聲產生很重要的影響,如何兼顧微粒過濾器的過濾性、消聲性和經濟性是優化設計微粒過濾器的關鍵。近年來利用廢氣過濾器減小排氣噪聲越來越引起廣泛關注。

    柴油機微粒過濾器是一種由帶有許多蜂窩孔的陶瓷堇青石或碳化硅構成的蜂窩結構,排氣首先從開口單元管的一端進入過濾器后被迫通過毛孔壁再從過濾器的后端排出。廢氣通過微粒過濾器后會使排氣噪聲發生較大變化,因此,對汽車研究者來說,一個固有的問題即聲學特性問題是一個重大的挑戰。盡管關于柴油機微粒過濾器的文獻很多,然而,一個全面合理的反映過濾器聲學性能預測與設計關系的文獻仍然缺乏,因此研究聲在微粒過濾器中的傳播特性具有重大意義。