柴油機(jī)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(jī)微粒過濾器的聲學(xué)特性,揭示聲波在微粒過濾器中的傳播規(guī)律,在考慮微粒過濾器的結(jié)構(gòu)尺寸對聲波傳播影響基礎(chǔ)上,建立了柴油機(jī)微粒過濾器的聲學(xué)模型,計算了微粒過濾器的插入損失和傳遞損失。在穩(wěn)流試驗臺上進(jìn)行了微粒過濾器的壓力損失與流量測試試驗,運(yùn)用測得的數(shù)據(jù)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(jié)果與計算結(jié)果進(jìn)行對比,證明了聲學(xué)模型的正確性。

    關(guān)鍵詞:柴油機(jī)微粒過濾器;壓降;聲學(xué)特性;插入損失;傳播常數(shù)

    近年來隨著人們環(huán)境保護(hù)意識的加強(qiáng),內(nèi)燃機(jī)排放法規(guī)越來越嚴(yán)格,到2007年按美國環(huán)境保護(hù)要求載重車的柴油機(jī)微粒(ＰＭ)排放量從現(xiàn)在的0.134ｇ/(ｋＷ·ｈ)減少到0.0134ｇ/(ｋＷ·ｈ)。歐洲和日本也將嚴(yán)格載重車的排放法規(guī),大幅度降低柴油機(jī)微粒排放。為了滿足如此嚴(yán)格的柴油機(jī)微粒排放法規(guī),使用柴油機(jī)廢氣排放微粒過濾器是必不可少的。近年來有關(guān)柴油機(jī)微粒過濾器的文獻(xiàn)很多,大部分都是關(guān)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(xué)特性研究甚少,而過濾器在排氣系統(tǒng)中的出現(xiàn)會對汽車的排氣噪聲產(chǎn)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(jīng)濟(jì)性是優(yōu)化設(shè)計微粒過濾器的關(guān)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(guān)注。

    柴油機(jī)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(gòu)成的蜂窩結(jié)構(gòu),排氣首先從開口單元管的一端進(jìn)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(fā)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(xué)特性問題是一個重大的挑戰(zhàn)。盡管關(guān)于柴油機(jī)微粒過濾器的文獻(xiàn)很多,然而,一個全面合理的反映過濾器聲學(xué)性能預(yù)測與設(shè)計關(guān)系的文獻(xiàn)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。