A simulational study of the influence of combustion kinetics on the regeneration process of diesel particulate filter

• Autorzy: Nagórski Z. , Teodorczyk A.

Warianty tytułu

PL

Badania symulacyjne wpływu kinetyki spalania na przebieg regeneracji filtra spalin

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W referacie podjęto próbę oceny wpływu wybranych parametrów, charakteryzujących kinetykę procesu spalania PM, na przebieg termicznej regeneracji filtra. Prezentowane w literaturze wartości parametrów, opisujących kinetykę tego procesu, są bardzo zróżnicowane, a ich wpływ na przebieg wypalania filtra - dominujący. Przedstawiono przegląd spotykanych w literaturze wartości parametrów, decydujących o szybkości reakcji utleniania sadzy wykorzystywanych w modelach symulacyjnych tego procesu. Opracowany model przepływowo-cieplny procesu regeneracji wykorzystano do przeprowadzenia obliczeń symulacyjnych dla wybranych wartości stałej przedeksponecjalnej i energii aktywacji utleniania sadzy. Uzyskane wyniki wykorzystano do analizy i oceny wpływu tych parametrów na przebieg regeneracji.

EN

In this paper an evaluation of the influence of selected parameters characterizing chemical kinetics of PM combustion on the progress of thermal regeneration of particulate filter is perfomed. The published values of kinetic parameters of PM combustion which hare dominant influence on filter regeneration, are very diversified. The review of published values of soot oxidation parameters that are used in simulation models of filter regeneration is given. The flow-thermal model of regeneration, developed by the authors, was used for simulations with selected values of pre-exponential constant and activation energy for soot oxidation. The results were used for the analysis and evaluation of influence of these parameters on regeneration process.

Słowa kluczowe

PL

kinetyka procesu spalania PM; utlenianie sadzy; symulacja; stała przedeksponecjalna; filtr spalin

• Wydawca: Łukasiewicz Research Network - Institute of Aviation ; European Science Society of Powertrain and Transport KONES Poland ; Wydawnictwo Instytutu Technicznego Wojsk Lotniczych
• Czasopismo: Journal of KONES
• Rocznik: 2004
• Tom: Vol. 11, No. 3-4
• Strony: 90--99
• Opis fizyczny: Bibliogr. 27 poz., rys.

Twórcy

autor

Nagórski Z.

• Politechnika Warszawska, Instytut Pojazdów 00-624 Warszawa, ul Narbutta 84" Polska Tel.: +(48 22) 660-8783 Fax: +(48 22) 849-0303

autor

Teodorczyk A.

• Politechnika Warszawska, Instytut Pojazdów 00-624 Warszawa, ul Narbutta 84" Polska Tel.: +(48 22) 660-8783 Fax: +(48 22) 849-0303

Bibliografia

• [1] Awara A.E., Opris C.N., Johnson J.H.: A Theoretical and Experimental Study of the Regeneration Process in a Silicon Carbide Particulate Trap Using a Cooper Fuel Additive. SAE Paper 970188
• [2] Bernhardt M., Nagórski Z., Teodorczyk A.: Regeneracja samochodowego filtra spalin - badania symulacyjne i eksperymentalne. Materiały Sesji Naukowej z okazji 80 rocz¬nicy urodzin prof. M. Bernhardta pt.: „Ekonomiczne i Techniczne Problemy Motoryzacji". ITS - PIMot - WAT - SIMR PW, 23 stycznia. Warszawa, 2003. str. 62-79
• [3] Bisset E.J.: Mathematical Model of the Thermal Regeneration of a Wall-Flow Monolith Diesel Particulate Filter. Chem. Engineering Science 39, No. 7/8, 1984, pp. 1233-1244
• [4] Bisset E., Shadman F.: Thermal Regeneration of Diesel Particulate Monolithic Filters.
• AIChE Journal, 31(5), 1985, pp. 753-765
• [5] Brzeżański M.: Nowy silnik V6 TDI finny Audi z filtrem cząstek stałych. Silniki Spalinowe nr 1 (118), 2004, str. 60-62
• [6] CATWALL Diesel Particulate Filter Modeling Software - Version V1R3. University of Thessaly/LTTE, June 2001
• [7] Field M.A., Gill D.W., Morgan B.B., Hawksley P.G.W. (1967): Combustion of Pulverized Coal, BCURA Leatherhead, Cheroy and Sons Ltd.
• [8] Hoffmann U., Ma J.(1990): Study on Regeneration of Diesel Particulate Filter using a Laboratory Reactor. Chem. Eng. Technol. 13, pp. 251-258
• [9] Janiszewski A., Nagórski Z., Teodorczyk A.: TRAP 1.0 - A zero-dimensional computer program for the preliminary analysis of soot regeneration process in diesel particulate filter. Journal of KONES Int. Comb. Engines, Vol. 8, No. 1-2, 2001, pp. 184-194
• [10] Johnson J., Bagley S.T., Gratz L., Leddy D.A.(1994): A Review of Diesel Particulate Control Technology and Emissions Effects - 1992 Horning Memorial Award Lecture. SAE Paper 94023
• [11] Kandylas I.P., Stamatelos A.M.: Modeling Catalytic Regeneration of Diesel Particulate Filters, Taking into Account Adsorbed Hydrocarbon Oxidation. Ind. & Engineering Chemistry Research. No. 38, 1999, pp. 1866-1876
• [12] Koltsakis G.C., Stamatelos A.M.: Modeling Thermal Regeneration of Diesel Particulate Traps. AIChE Journal, Vol. 42, No. 6, 1996, pp. 1662-1672
• [13] Koltsakis G.C., Stamatelos A.M.: Modeling Catalytic Regeneration of Diesel Particu¬late Traps, industrial & Engineering Chemistry Research, 35, 1996, pp. 2-13
• [4] Konstandopoulos A.G., Kostoglou M.; Reciprocating Flow Regeneration of Soot Filters. Combustion and Flame, 121, 2000, pp. 488-500
• [15] Lepperhoff G., Huethwohl G., Qin L.: Mechanismen zur Regeneration von Dieselpartikelfiltern durch Kraftstoffadditive. Motortech. Z. 56(1), 1995, pp. 28-32
• [16] Mogaka Z.N., Wong V.W., Shahed S.M.: Performance and Regeneration Character¬istics of a Cellular Ceramic Diesel Particulate Trap, SAE Paper 820272
• [17] Nagórski Z.: Modelowanie przewodzenia ciepła za pomocą arkusza kalkulacyjnego. MRS + Excel = KM3R. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa, 2001. str. 224
• [18] Nagórski Z.: Jednowymiarowy model cieplny procesu regeneracji filtra spalin. 28th International Scientific Conference on Combustion Engines KONES'2002. Conference Proceedings, Jurata, 8-11 September, 2002, p. 193-203.
• [19] Nagórski Z.: Symulacyjne badania procesów regeneracji w samochodowym filtrze spalin. Prace Naukowe Politechniki Radomskiej - Transport nr 1(15), Materiały VI Konferencji TransComp’2002, 4 - 6 grudnia, Zakopane, 2002, str. 421-428
• [20] Nagórski Z., Piechna J., Teodorczyk A.: Modelling of Flow Phenomena and Soot Oxi¬dation in Diesel Particulate Filter. 29th International Symposium on Combustion, Sapporo, 22-25 July, 2002, p. 315.
• [21] Nagórski Z., Teodorczyk A., Bernhardt M.: Regeneracja samochodowych filtrów spa¬lin - tendencje rozwojowe, modelowanie i badania symulacyjne. Monografia sfinansowana w projekcie KBN Nr 9 T12D 02619. Wyd. Prestisz, Warszawa 2003 (w dru¬ku).
• [22] Opris C., Johnson J.H.: A 2-D Computational Model Describing the Heat Transfer. Reaction Kinetics and Regeneration Characteristics of a Ceramic Diesel Particulate Trap. SAE Paper 980546
• [23] Pattas K., Michalopoulou C.C.: Catalytic Activity in the Regeneration of the Ceramic Diesel Particulate Trap. SAE Paper 920362
• [24] Pauli E., Lepperhoff G., Pischinger F.: The Description of the Regeneration Behavior of Diesel Particulate Traps with the Aid of a Mathematical Model. SAE Paper 830180
• [25] Pontikakis G,, Stamatelos A., Bakasis K., Aravas N.: 3-D Catalytic Regeneration and Stress Modeling of Diesel Particulate Filters by ABAQUS FEM Software. SAE Paper 2002-01-1017
• [26] Tognotti L., Longwell J.P., Sarofim A.F.: Kinetics of soot combustion. Twenty-Third Int. Symp. Comb., 1990, p. 1207
• [27] Wiedemann B., Doerges U., Engeler W., Poettner B.: Regeneration of Particulate Filters at Low Temperatures. SAE Paper 850086