DPF颗粒捕集器的工作原理

发布时间:
2020/07/11
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DPF颗粒捕集器的工作原理

 

机动车尾气污染,是自机动车出现以来,一直在解决的问题。不管是柴油车还是汽车,尾气中排放的污染物都不可小觑,全球变暖与近几年的雾霾严重等问题,机动车尾气排放有着不可推脱的责任。

由于人们对大气环境越来越在意,我国大气环境的检测也成为人们关注的重点,随着PM2.5监测工作的逐步高调推进,人民群众对于大气环境监测工作的关注度日益提高。事实上,除了群众关注的PM2.5之外,硫氧化物、氮氧化物、一氧化碳、臭氧、碳氢化合物等分子状污染物,降尘、总悬浮微粒、飘尘及酸沉降等颗粒状污染物都是大气环境监测项目。而尾气的排放也是空气污染的重要来源之一,因此在进行环境治理时,颗粒捕集器的使用是十分必要的。

DPF颗粒捕集器的作用就是将尾气中的颗粒物阻拦收集,不让它排到空气中。颗粒捕集器在柴油机尾气处理技术里是很厉害的,但是对油品质量有一定要求。DPF可以降低可见黑烟的排放,其颗粒物排放量甚至比很多涡轮增压的汽油车更低。颗粒捕集器一般具有自清洁功能,即当排气温度足够高时,被其过滤下来的碳颗粒物会被集中点燃并燃烧消除以达到自清洁的效果。

颗粒捕集器它的工作基本原理是:柴油微粒过滤器喷涂上金属铂,铑,钯,柴油发动机排出的含有碳粒的黑烟,通过专门管道进入发动机尾气颗粒捕集器,通过其内部密集设置的袋式过滤器,将炭烟微粒吸附在金属或陶瓷制成的过滤器上。当微粒的吸附量达到一定程度后,尾端的燃烧器自动点火燃烧,将吸附在上面的炭烟微粒烧掉,变成对人体无害的二氧化碳排出。

发动机控制单元通过废气压力传感器监测颗粒捕集器内部的压力,当发动机控制单元监测到DPF内部压力达到一定值时,废气便很难排出,极大地限制了发动机的动力性和燃油经济性,此时发动机控制单元控制自行进行炭烟颗粒的清洁还原工作,将集聚在颗粒捕集器内部的炭烟颗粒通过高温燃烧掉,实现颗粒捕集器DPF的再生。

柴油颗粒过滤器(DPF)对炭烟颗粒的过滤效率较高,可达到90%以上。在过滤中,颗粒物集聚在颗粒过滤器内会导致柴油机排气背压升高,当排气背压达到16 kPa~20 kPa时,柴油机性能开始恶化,因此必须定期地除去颗粒,使颗粒过滤器恢复到原来的工作状态,即再生。

DPF颗粒捕集器再生的方法有2种:

(1)通过在过滤材料表而涂催化层来降低PM的燃点,是的PM能在较低的温度下燃烧,一般称为被动再生

(2)利用外界能量来提高颗粒捕集器DPF内的温度,使PM着火燃烧,称为主动再生。也可以把2种方案组合起来使用,以确保过滤器得到可靠的再生,维护PM过滤系统在寿命周期内的正常工作。目前,主动再生方法有喷油助燃再生、电加热再生、微波加热再生及反吹再生等被动再生有连续再生以及催化剂再生等。

连续催化再生,即DPF边工作边再生的方法。由柴油机排出的废气首先经过一个氧化催化器,在COHC被净化的同时,NO被氧化成NO2。而NO2本身是一种化学活性很强的氧化剂,在随后的DPF中,NO2PM进行氧化反应,使PM的起燃温度低到200摄氏度左右。

以上两种方法都有其优点,如主动再生对汽车工况没有要求,效率高,可靠性好而被动再生有较好的燃油经济性,较低的成本,整个系统也比主动再生简单。二者都需要优化控制再生策略。

DPF壁流式蜂窝陶瓷过滤体是目前过滤性能较好的过滤体,过滤体壁内小孔的直径均在微米级,微粒捕集效率可达95%以上,且耐高温,机械强度高。

多孔陶瓷过滤器专门为柴油机研制开发的截流碳烟颗粒物的特殊结构,特殊材质的蜂窝陶瓷它在堇青石蜂窝陶瓷的基础上,采用新工艺新材质制作而成,具有良好的微孔分布,其原理是过滤器的壁面是多孔陶瓷相邻的两个通道中。一个通道的出口被堵住,而另一个通道的入口被堵住,这就迫使尾气由入口散开的通道进入,穿过多孔陶瓷壁面进入相邻的出口敞开通道,颗粒就被过滤到通道壁面上。过滤体串接于柴油机排气管之后,尾气由入口进入经过滤体过滤后再排出,使得废气中的有害颗粒多数被过滤在通道壁面上,因此起到了过滤尾气中碳烟微粒的作用,大大改善了排放性能。