柴油机微粒过滤器的压降与声传播特性研究

摘要:为了深入了解柴油机微粒过滤器的声学特性,揭示声波在微粒过滤器中的传播规律,在考虑微粒过滤器的结构尺寸对声波传播影响基础上,建立了柴油机微粒过滤器的声学模型,计算了微粒过滤器的插入损失和传递损失。在稳流试验台上进行了微粒过滤器的压力损失与流量测试试验,运用测得的数据计算了微粒过滤器的渗透率。同时在全消声实验室中测试了微粒过滤器的插入损失,将测试结果与计算结果进行对比,证明了声学模型的正确性。

关键词:柴油机微粒过滤器;压降;声学特性;插入损失;传播常数

近年来随着人们环境保护意识的加强,内燃机排放法规越来越严格,到2007年按美国环境保护要求载重车的柴油机微粒(ＰＭ)排放量从现在的0.134ｇ/(ｋＷ·ｈ)减少到0.0134ｇ/(ｋＷ·ｈ)。欧洲和日本也将严格载重车的排放法规,大幅度降低柴油机微粒排放。为了满足如此严格的柴油机微粒排放法规,使用柴油机废气排放微粒过滤器是必不可少的。近年来有关柴油机微粒过滤器的文献很多,大部分都是关于微粒过滤器的材料、压降、再生、微粒减少和寿命等问题,对微粒过滤器的声学特性研究甚少,而过滤器在排气系统中的出现会对汽车的排气噪声产生很重要的影响,如何兼顾微粒过滤器的过滤性、消声性和经济性是优化设计微粒过滤器的关键。近年来利用废气过滤器减小排气噪声越来越引起广泛关注。

柴油机微粒过滤器是一种由带有许多蜂窝孔的陶瓷堇青石或碳化硅构成的蜂窝结构,排气首先从开口单元管的一端进入过滤器后被迫通过毛孔壁再从过滤器的后端排出。废气通过微粒过滤器后会使排气噪声发生较大变化,因此,对汽车研究者来说,一个固有的问题即声学特性问题是一个重大的挑战。尽管关于柴油机微粒过滤器的文献很多,然而,一个全面合理的反映过滤器声学性能预测与设计关系的文献仍然缺乏,因此研究声在微粒过滤器中的传播特性具有重大意义。