新聞主題	揭秘柴油發(fā)電機的DPF尾氣處理技術

 

摘要：隨著史上最嚴國三排放標準的實施，對后處理系統(tǒng)的技術也提出了更高要求。對于一個好的后處理來說，精準控制DPF（顆粒物捕集器）再生是關鍵。那如何才能做到這點？今天，康明斯小哥請來了康明斯后處理技術專家和大家一起聊聊DPF再生控制。為了滿足國三排放標準，減少細顆粒物的排放，降低尾氣對大氣的污染，于是乎，顆粒捕捉器（GPF）裝在了康明斯柴油發(fā)電機配備的減排系統(tǒng)里，它可以在微小顆粒物進入大氣之前將其進行捕捉。當達到一定條件后，顆粒捕捉器需要執(zhí)行再生程序，以便繼續(xù)正常工作。

 

 

 

● 什么是DPF？

 

DPF即柴油顆粒過濾器，指安裝在柴油發(fā)電機排氣系統(tǒng)中，通過過濾來降低排氣中顆粒物(PM)的裝置，簡稱DPF。DPF能夠有效地凈化排氣中70%—90%的顆粒，是凈化柴油機顆粒物最有效、最直接的方法之一。已在國際上實現(xiàn)了商品化。DPF安裝在柴油機排氣管上，排氣通過時，PM被濾芯吸附過濾。但隨著工作時間的增加，濾芯內部PM增加，導致排氣背壓升高，將影響柴油機的動力性的經(jīng)濟性。清除濾芯上的PM被稱作DPF的再生。DPF面臨的最大挑戰(zhàn)就是再生問題。康明斯按照再生功能的啟動方式，將再生分為“主動再生”和“被動再生”。

康明斯DPF后處理系統(tǒng)的作用，是收集排氣氣流中的微粒，達到降低顆粒物（PM）的效果。其中微粒主要由碳顆粒構成，如果當顆粒物積累較多，沒有及時進行處理，會造成DPF后處理系統(tǒng)堵塞。而如果提高排氣溫度，將碳顆粒氧化成二氧化碳（CO2）氣體狀態(tài)，DPF后處理系統(tǒng)就會由堵塞變通暢，能夠長期使用。

 

● DPF的技術特點及難點：

 

1、顆粒過濾器捕捉到一定量的顆粒后，會堵塞排氣通道，造成排

氣背壓上升，影響到發(fā)動機性能，需要將捕捉到顆粒物消除掉，使排

氣恢復通常，即所謂的再生。

2、再生方式之一是被動再生，傳感器測量排氣背壓，當背壓上升到一定數(shù)值后，ECU控制專用噴嘴，往排氣管里噴柴油，在排氣管內形成燃燒火焰，使DPF內部溫度上升到600～620度，將捕捉到的顆粒燃燒成CO?排出去。

3、再生方式二也是被動再生，由ECU控制發(fā)動機噴油器，在氣缸燃燒后期噴油，從而使排氣溫度升高，也使DPF內部溫度上升到600～620度，將捕捉到的顆粒燃燒成CO?排出去。

5、再生方式三還是被動再生，在顆粒捕捉器采用電加熱方法形成高溫，將捕捉到的顆粒燃燒成CO?排出去。

6、再生方式四是主動再生，采用在燃油里加添加劑，降低顆粒燃燒的溫度，使捕捉到的顆粒在發(fā)動機正常工作溫度下即可燃燒成CO?排出去。

7、DPF的再生，是需要消耗燃料或電力的，所以使用的DPF柴油機，經(jīng)濟性較差。燃油中加添加劑的方法目前不成熟，需要用戶在

柴油里加添加劑，實際操作中也有困難。

8、DPF對燃油中的硫非常敏感，要求使用15ppm的柴油。這是因為燃油 中的硫會在高溫下形成硫酸鹽，本身就是一種顆粒，造成顆粒排放升高；其次硫酸鹽附著在載體涂層表面，破壞了涂層，產(chǎn)生有毒有害物質，阻礙氣態(tài)催化反應使再生失效，從而引起顆粒物排放超標。

 

● DPF碳載量是如何計算的？

DPF碳載量模型由基于模型的碳載量估算與基于壓差傳感器的碳載量估算組成，二者經(jīng)過復雜的計算輸出碳載量模型估計值?；谀Ｐ偷奶驾d量估算是根據(jù)發(fā)電機原排煙度、碳顆粒與NO2的氧化反應速率、與O2的氧化反應速率，在實時溫度和流量條件下計算DPF內累積的碳載量。基于壓差傳感器的碳載量模型是基于DPF載體兩端的壓差傳感器讀值計算出DPF中累積的碳載量?？得魉瓜到y(tǒng)碳載量模型計算值與實際稱重結果非常接近。

 

● DPF再生溫度是如何控制的？

當碳載量累積到一定值時，系統(tǒng)會觸發(fā)再生燃燒去除DPF中累積的碳。再生是通過外置噴油器或缸內噴油器后噴將柴油引入尾氣，柴油在DOC內氧化燃燒以提升尾氣溫度將下游DPF內累積的碳顆粒燃燒消耗。

 

顆粒捕捉器原理圖

● 再生的技術難點

（1）DOC出口溫度控制能力

再生通過管理DOC出口溫度控制DPF內累積的碳顆粒穩(wěn)定的氧化燃燒，由于DPF內部溫度變化相比DOC出口溫度有滯后性，其控制難度不言自明?？得魉咕邆渚_的溫度控制算法和豐富的產(chǎn)品經(jīng)驗，開發(fā)的DPF產(chǎn)品溫度控制精確而可靠。

（2）設置合理再生目標溫度

康明斯DPF的再生目標溫度設置會結合不同的碳載量，并通過惡劣的工況下驗證，以保證系統(tǒng)在不同的工況條件下均能安全進行再生，避免DPF被燒毀。

 

國三柴油機后處理排放系統(tǒng)

 

 

● 對產(chǎn)業(yè)及社會的有何影響

本技術規(guī)范的制定有助于合理使用柴油發(fā)電機治理和建設資金，提高投入資金的使用效率，提高資源利用率和降低治污成本。通過利用本技術規(guī)范，引導深圳市以最經(jīng)濟的手段、最少的投入獲取最大化的管理效果，從而服務于城市空氣質量的改善，不但可以為國家?guī)砭薮蟮沫h(huán)境效益，而且從減少空氣污染和保護公眾健康角度產(chǎn)生巨大的社會效益和間接的經(jīng)濟效益。

 

 

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