顆粒捕捉器(DPF)工作過程詳解

結構:

為進一步改善柴油機細顆粒物污染,滿足國六法規對柴油機廢氣中顆粒物的限值要求,國六柴油機使用凈化效率高的壁流式顆粒捕捉器(DPF)。

壁流式顆粒捕捉器(DPF)依靠交替封堵載體孔進出口強迫氣流通過多孔壁面實現顆粒的捕集。壁流式顆粒捕捉器的特點是DPF對PM的過濾效率可達95%,對PN的效率可達99%,可滿足國六排放法規對顆粒物排放的要求。

HC噴射系統:

DPF再生過程:

DPF主動再生的再生溫度控制是當DPF存在再生請求時通過進氣節流閥、EGR閥、燃油後噴等熱管理措施將DOC上遊溫度控制到HC起燃溫度以上,然後通過排氣管路上的HC噴射系統根據DPF再生時所需的再生溫度設定值對DPF上遊溫度進行閉環溫度控制,將DPF上遊溫度控制到再生溫度上,以達到再生時要求的DPF溫度以此將DPF內部累積的soot燃燒掉。

DPF主動再生過程介紹DPF主動再生是利用外界能量來提高壁流式顆粒捕捉器內的溫度,使碳煙著火燃燒,從而消除掉DPF內部的積碳。

目前主要采用的主動再生技術有兩種:

(1)缸內後噴:該技術主要應用在小排量柴油機上,通過噴油器遠上止點後噴,這部分未燃柴油隨尾氣進入DOC內氧化放熱,從而使碳顆粒燒掉。

(2)尾管HC噴射:通過增加一套供油系統,當DPF需要再生時,往排氣管內噴射柴油,柴油在DOC上氧化放熱,將DPF內部碳顆粒燒掉。

通過發動機缸內後噴燃油或者在排氣管中噴入燃油,燃油在DOC內燃燒提供DPF再生所需要的高溫,從而達到減少DPF內顆粒物的目的。

DPF主動再生的再生溫度控制是當DPF存在再生請求時通過進氣節流閥、EGR閥、燃油後噴等熱管理措施將DOC上遊溫度控制到HC起燃溫度以上,然後通過排氣管路上的HC噴射系統根據DPF再生時所需的再生溫度設定值對DPF上遊溫度進行閉環溫度控制,將DPF上遊溫度控制到再生溫度上,以達到再生時要求的DPF溫度以此將DPF內部累積的soot燃燒掉。

DPF被動再生過程:

DPF被動再生是指廢氣中的NO在DOC的作用下生成NO2,NO2與碳煙(soot)反應,從而實現減少DPF內碳煙(soot)的目的。NO2對被捕集的顆粒有很強的氧化能力,利用產生的NO2作為氧化劑除去微粒捕集器中的微粒並生成CO2,而NO2又被還原為NO,從而達到去除微粒的目的。

再生原理:

(一)顆粒的去除1.當DPF碳載量超過3.5g/L時,采用行車再生清除積碳。2.當DPF碳載量超過4g/L時,采用駕駛員固定地點按鈕再生。(二)灰分的清理1.一般間隔150000公裡到服務站清理一次。2.采用壓縮空氣反吹。3.采用熱空氣吹掃和燃燒。4.加熱溶液將碳煙和灰分清除掉。(三)DPF指示燈功能DPF指示燈是在後處理系統需要駐車再生時用於提示司機進行駐車再生。DPF指示燈點亮的觸發是基於發動機碳載量模型、壓差模型計算來的DPF碳載量多少判斷。當自上次DPF完成再生以來碳載量模型大於4g/L,DPF指示燈亮,提示司機進行駐車再生;駐車再生完成時,DPF指示燈會熄滅。

(四)DPF再生開關:在DPF指示燈點亮之後,提示DPF系統需要進行駐車再生操作。司機需選擇合適的、安全的地點,同時務必檢查確認整車車速為0,油門踏板、剎車踏板沒有踩下,且手剎已拉上,在以上整車狀態檢查完畢後,然後按下DPF再生開關,觸發駐車再生。在駐車再生過程中發動機會怠速提升,以此來增加DOC上遊排氣溫度,在DOC上遊溫度達到後,通過HC噴射系統進行再生排氣溫度控制將DPF上遊排氣溫度控制到再生溫度600℃左右,使得DPF內累計的顆粒充分燃燒掉,經過駐車再生設定的再生時間( 約30min )後,再生過程完成,DPF指示燈熄滅,發動機怠速恢復到正常怠速。

駐車再生過程

1.Ads(正常不再生階段):吸附過程,等同於Normal模式。2.Lof(加熱一階段):采用減小節流閥開度、提升發動機轉速,提升發動機排溫,對DOC和DPF進行初步的預熱,使DOC前溫度達到180度。3.Dry(加熱二階段):采用減小節流閥開度、開啟後噴2、進一步提升發動機轉速,提升發動機排溫,對DOC和DPF進一步的預熱,使DOC達到280度。4.Rgn(再生噴油階段):采用減小節流閥開度、開啟後噴2、增加HC噴射的方式,提升發動機轉速至標定點附近,提升發動機排溫,使DPF溫度到600℃附近,DPF中的積碳可以正常燃燒。5.Success:碳載量小於0.2g/L或再生時間達到25min6.Coldown(排氣冷卻階段):取消所有熱管理手段,提升發動機轉速,降低後處理溫度。駐車再生過程,再生各階段發動機轉速:

駐車再生過程註意事項:1.在DPF指示燈點亮後,按下DPF再生開關前,務必進行以下整車狀態檢查:(1)車速為0(2)油門踏板沒有踩下(3)剎車踏板沒有踩下(4)手剎已經拉上(5)離合沒有踩下2.駐車再生需在熱車(水溫超過40℃,各廠傢設定可能有所不同)的情況下進行再生,盡量避免整車在冷車狀態下再生。3.在整車自動進行駐車再生過程中,不要人為幹涉駐車再生過程,防止DPF累計的顆粒物再生不完全,對後處理系統有不利影響。4.在駐車再生過程中,發動機會進行怠速提升,隻有當後處理系統的排氣溫度冷卻下來後,發動機的怠速才會恢復為正常怠速;禁止在怠速未恢復為正常怠速就熄火,以防止後處理系統存在溫度過高的危險。5.可根據整車發動機轉速儀表盤顯示轉速對駐車再生過程進行判斷,DPF再生指示燈熄滅,同時發動機怠速恢復為正常怠速值指示駐車再生過程完成。

駐車再生失敗案例:

1、再生過程有車速退出再生。WP4.1N,福田自卸車,駐車再生過程中從Dry階段進入Rgn階段後駐車再生退出,儀表出現車速,而實際車在原地沒動,原因是進入Rgn階段後發動機轉速非常高,可能導致車速傳感器振動,儀表對車速傳感器信號毛刺處理不好導致出現車速,出現車速後駐車再生退出。2、DPF前溫度達不到再生不成功。WP12,陜汽牽引車,寒區駐車再生試驗過程中Rgn階段DPF前溫度太低,在規定時間積碳沒有清除完,再生失敗。原因是增壓器到後處理總成之間的排氣管路漏氣,DPM單元噴出的柴油泄漏,導致DPF前溫度過低,再生失敗。3、DPM單元SV閥和DV閥插反導致再生失敗。很多下線新車都出現過這個問題, SV閥和DV閥插反,DPM單元無法整車噴射柴油,進入Rgn階段後沒有DOC氧化柴油提升廢氣溫度,DPF前溫度達不到設定值,再生失敗。

4、節流閥失效導致再生失敗。WP10,福田自卸車,駐車再生過程中DOC前溫度低,達不到狀態跳轉條件,無法從Lof階段跳轉到Dry階段,再生失敗。原因是節流閥失效,無法按照ECU給定的設定值動作,失去憋氣作用,發動機廢氣溫度無法提升。

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