路博润 | 柴油颗粒捕捉器的高效工作之第一辑 -- 什么是DPF

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　　如何确保柴油颗粒捕捉器（DPF）高效工作——DPF介绍

　　<01.柴油颗粒捕集器dpf>

　　柴油颗粒捕集器DPF（Diesel Particulate Filter）是车用柴油机满足国六排放法规和非道路四阶段重要的后处理设备，堇青石由于良好的高温承受性、优秀的抗热冲击性能和成本优势而成为DPF最常用的载体材料。

　　常见的壁流式DPF是通过交替封闭相邻的蜂窝孔道，迫使排气穿过多孔壁以达到捕集颗粒物的目的。大量的车辆实际应用验证了其高效捕集颗粒物的能力：可捕集95%以上的颗粒物质量并减少99%以上的颗粒物数量。

　　图一  DPF 工作原理示意图

　　DPF中的颗粒物累积到一定程度，会显著的影响发动机的正常工作。这些颗粒物主要由烟炱（Soot）和不可燃烧的灰分（Ash）构成。

　　其中的烟炱可以通过氧化燃烧成气态CO2的方式排出（这种过程称为DPF 再生）。

　　灰分无法通过再生过程被去除，需要将DPF从车辆上拆下进行特殊的清除处理。

　　图二 在用车DPF累积的烟炱和灰分

　　<02.dpf再生包括被动再生和主动再生>

　　有研究发现被捕捉的烟炱更容易被NO2氧化。废气中的NO在DOC(Diesel Oxidation Catalyst)的作用下会生成NO2，NO2在较低温度下可有效将DPF中的烟炱氧化。DPF载体上催化涂层的应用可进一步降低DPF上烟炱的起燃温度，从而实现DPF的连续被动再生。也可以使用金属盐类柴油添加剂，利用其燃烧后的金属氧化物的催化作用，同样可以实现降低烟炱的起燃温度的目的。

　　图三  DPF捕捉的烟炱更容易被NO2氧化

　　正常驾驶条件下被动再生一直都在进行，但如果长期排气温度较低，碳颗粒氧化速度慢，被动再生无法维持较低的烟炱水平时，就需要采用主动再生的方式，利用外界能量提高DPF内温度，实现烟炱的去除。

　　图四  DPF捕捉碳过程后主动再生示意图

　　主动再生是根据ECU 数据触发的主动干预过程，通常利用后喷油（近后喷和远后喷）燃烧使得废气温度达到碳颗粒的起燃温度(550℃)以上，从而实现燃碳再生。后喷油会额外增加柴油消耗量，一般一次主动再生会消耗3~8升柴油，具体取决于DPF 的大小和堵塞程度。