柴油颗粒过滤器（DPF）尾气处理及再生原理 尿素系统配件大全

柴油发动机尾气排放因大众公司的“尾气门”事件，更是引发全球密切关注。柴油机有害颗粒物排放始终是汽车工程师们关注的焦点之一。 目前，欧洲甚至全球均颁布了非常严格的汽车尾气排放标准，由欧洲经济委员会（ECE）的汽车尾气排放法规和欧盟（EU）的汽车尾气排放指令共同加以实现的欧洲汽车尾气排放标准，是欧盟国家为限制汽车尾气排放污染物对环境造成危害而共同采用的汽车尾气排放标准，当前对几乎所有类型的车辆排放的氮氧化物（NOx ）、碳氢化合物（HC）、一氧化碳（CO）和颗粒物（Particulate Matter，简称PM）都有限制，对每一种车辆类型，汽车尾气排放标准有所不同。当前汽车工业中，内燃机是重要的汽车动力源，燃料燃烧均会留下有害的残留物，例如炭烟颗粒（PM），我国新颁布的人民共和国大气污染防治法》对在用机动车尾气排放提出了更加严格的要求，世界各国也均制定了更加严格的排放法规，以降低汽车尾气排放对环境的污染。

柴油颗粒过滤器（DPF）主要有颗粒过滤器空、颗粒过滤器满和颗粒过滤器还原等3个工作过程。在颗粒过滤器空的工作状态下（图3），由于DPF内部没有任何存量的颗粒堵塞，废气流动阻力非常低，不会影响发动机的正常工作（如油耗、动力）等。

　　随着炭烟颗粒的不断生成，DPF内部捕集到的炭烟颗粒逐渐增多，导致废气排气阻力升高，发动机的油耗和动力受到排气背压的增加而影响。发动机控制单元通过废气压力传感器监测DPF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DPF内部的炭烟颗粒通过高温燃烧掉，实现DPF的再生。

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　柴油颗粒过滤器（DPF）对炭烟颗粒的过滤效率较高，可达到60％~90%。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面临的最大挑战就是再生问题。颗粒过滤器再生的方法主要是微粒氧化，而微粒氧化的要素是高温、富氧和氧化时间。实际上柴油机排气温度一般小于500℃，特别是一些在城市工况运行的公交车的排气温度甚至在300℃以下。

　　颗粒过滤器再生的关键性问题是降低平衡点温度，该温度状态下微粒形成和氧化的速度相等，此时背压较恒定，系统处于平衡状态。平衡点温度与流速、微粒成分、NOx含量、含硫浓度、炭烟形成及发动机、燃料的参数有关。DPF的再生方法有主动再生和被动再生。常用的主动再生方法有燃烧器喷油加热再生、电加热再生、微波加热再生和红外加热再生。

　　燃烧器加热再生即在颗粒过滤器的入口处设置燃烧器，喷入柴油和二次空气，燃烧后引燃颗粒过滤器中的炭烟颗粒进行再生。采用这种方法要求提供额外的燃油，并且要求恒定燃烧器的温度，因此需要一套调节燃料和二次空气供给量的自动调节控制系统，并且这种燃烧器对车辆驾驶有一定要求，要求再生时不能急加速等，如果再生时急加速就会使气流扑灭再生的火焰，使燃油未完全燃烧，造成车辆冒白烟的现象。电加热再生即采用通电加热的方法对颗粒过滤器加热，以促使炭烟颗粒起燃。虽然这种再生方法不会有什么冒烟现象，但是电加热对控制系统的要求比较高，并在车用过程中需要解决耗电量高的问题，中小功率柴油机不易满足电能要求。

　　此外，加热的不均匀性会造成过滤体再生不均匀，过滤体易局部过热而损坏。微波加热再生是利用微波独有的选择加热及体积加热特性，在过滤体内部形成空间分布的热源，对沉积在过滤体上的炭烟颗粒进行加热，使炭烟颗粒原位加热着火燃烧。实现过滤体再生微波加热是指频率在300 MHz~300 GHz对物体进行加热，其不同于一般的加热方式，是材料在电磁场中由介质损耗而引起的体加热，其能量通过空间或媒质以电磁波形式传递，加热过程与物质内部分子的极化密切相关。