柴油机排气颗粒物捕集器侯献军发动机原理A,内燃机污染物生成控制,武汉理工大学,车用动力系

柴油机排气颗粒物捕集器武汉理工大学汽车工程学院侯献军PM组成：碳粒及包覆在外面的可溶性有机物（SOF）SOF：柴油机氧化催化器（DOC）碳粒：柴油机颗粒捕集器（DPF）（注意习惯简称）DPF原理：排气经过DPF

使排气中的全部或部分

颗粒物被拦截，留在过

滤介质上，气体被净化

流出，然后对收集的颗

粒氧化来清洁过滤器一、柴油机排气颗粒物（PM）的净化方法体积型（非整体式）DPF的滤芯用泡沫陶瓷、钢丝棉或陶瓷纤维筒等较疏松的材料杂乱无章地制成，被捕集的颗粒沉积在过滤材料体内，排气从弯弯曲曲的微小孔道中通过优点：受热均匀，在热再生过程中不易损坏缺点：捕集效率不高，一般在50％-70％之间；阻力大，紧凑性不好二、柴油机颗粒捕集器（DPF）的结构类型-体积型表面型（整体式）DPF主要用堇青石蜂窝陶瓷块或碳化硅作为滤芯，两端面孔道的进、排气孔间隔地用陶瓷塞堵住，被捕集的颗粒大部分沉积在表面上，排气经过细微多孔壁流出一般滤芯的孔密度为100-200孔/in2，蜂窝陶瓷滤芯体积为柴油机排量的1~2倍二、柴油机颗粒捕集器（DPF）的结构类型-表面型典型的DPF二、柴油机颗粒捕集器（DPF）的结构类型试验后的DPF及外壳二、柴油机颗粒捕集器（DPF）的结构类型进口部分出口部分高过滤效率：过滤器中收集到的颗粒质量与车辆排气中进入过滤器的颗粒质量之比称为DPF的过滤效率。DPF的过滤效率一般应达到50％～80％以上。现代DPF的过滤效率平均可达90%低流动阻力：颗粒堆积导致排气背压增大、性能恶化（再生的必要性）耐高温和热冲击:颗粒燃烧时，滤芯温度可达1000℃以上高可靠性、长寿命：承受热膨胀、振动，过滤器的成本较高外形尺寸小、质量轻、通用性好：易于布置及安装三、柴油机颗粒捕集器（DPF）的使用要求定义：在DPF工作中沉积在滤芯中的颗粒会逐渐增加排气阻力，恶化柴油机的性能，过滤效率会降低，因此，必须及时清除以恢复到原来的低阻力状况，这个过程称为DPF的再生原理：使颗粒发生氧化反应变成CO2等气体排入大气再生条件颗粒物的温度大于开始着火燃烧的最低温度（600-700℃）氧浓度大于2%有足够的反应时间四、DPF的再生四、DPF的再生-方法喷油助燃再生电加热再生微波加热再生催化再生连续再生添加剂再生进气节流再生排气节流再生后燃再生逆向喷气再生机械振动再生利用外部热源再生（主动再生）降低微粒活化能再生（被动再生）利用发动机热能再生（主动再生）非加热机械式再生（主动再生）再生方法热再生：由外界提供热量，提高滤芯的温度，使沉积在滤芯中的颗粒燃烧，恢复滤芯的洁净状态。热量可由燃烧器、电阻加热器、微波发生器、红外发射器等产生催化再生：利用催化作用降低颗粒着火温度，提高氧化速率特点：连续性，由涂覆催化剂的DPF与其上游的特殊氧化催化器（DOC）组成连续再生捕集器（CRT），DOC把排气中的NO氧化成NO2，利用NO2的氧化能力氧化DPF中积聚的碳烟颗粒燃油要求：柴油硫含量≤35ppm四、DPF的再生-原理四、DPF的再生-体积型DPF再生四、DPF的再生-喷油助燃（燃烧器）再生四、DPF的再生-电加热再生四、DPF的再生-微波加热再生四、DPF的再生-利用发动机热能再生四、DPF的再生-逆向喷气再生四、DPF的再生-CRTInletSectionCatalystSectionFilterSectionOutletSectionHoneycombCatalystWall-flowFilter四、DPF的再生-各种再生方法的对比分析再生方法再生时间附加能量消耗工作温度再生效率成本可靠性二次污染电加热再生长多高低高好没有微波再生短少高高高一般没有红外再