?

新型高孔隙率柴油微粒過濾器

與汽油機相比，柴油機因其具有較高的熱效率而被廣泛應(yīng)用，并能有效降低CO2排放?？紤]日益嚴(yán)格的排放法規(guī)，尤其是NOx的排放，柴油機必須更加清潔且效率更高。然而，在柴油機中，CO2排放和NOx排放之間存在權(quán)衡。由于NOx可以通過催化轉(zhuǎn)換裝置來降低，如選擇性催化還原催化劑，因此設(shè)計師往往將降低CO2排放作為主要目標(biāo)。目前，柴油機上廣泛使用的后處理系統(tǒng)為柴油氧化催化劑、催化劑煙霧過濾器和選擇性催化還原系統(tǒng)的結(jié)合。在該系統(tǒng)中，柴油氧化催化劑氧化HC和CO，催化劑煙霧過濾器收集碳煙并氧化NO生成NO2，選擇性催化還原系統(tǒng)將NOx還原為氮氣。但由于設(shè)計時需要預(yù)留安裝選擇性催化還原系統(tǒng)的空間，因此整個系統(tǒng)的壓力差將增加。由于選擇性催化還原系統(tǒng)的基板位于柴油微粒過濾器（DPF）的下游，因此在發(fā)動機冷起動條件下需要提高選擇性催化還原催化劑的溫度，整個加熱過程需要時間較長，但在此期間不能進(jìn)行NOx的轉(zhuǎn)化。對此，給出了一種涂層選擇性催化還原催化劑的DPF，并對催化劑基板的孔隙率進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，使其壓力差不易增加，并對其過濾特性和耐久性進(jìn)行研究。

新設(shè)計的DPF是在其表面涂層選擇性催化還原催化劑，這就省略了選擇性催化還原系統(tǒng)。由于選擇性催化還原催化劑的活性取決于催化劑的負(fù)荷量，因此為達(dá)到較高的NOx轉(zhuǎn)化率，催化劑需要具有較高的負(fù)荷量，但較高的負(fù)荷量將引起傳統(tǒng)DPF兩端產(chǎn)生較高的壓力差，因此設(shè)計新DPF時需要同時考慮上述兩種因素。通過改變催化劑基板的孔隙率，可協(xié)調(diào)上述兩種因素。試驗采用一個滿足歐5排放法規(guī)的2.0L柴油機，其配備一個未使用的DPF，并采用全球輕型車測試循環(huán)進(jìn)行測試。試驗結(jié)果表明，根據(jù)DPF的過濾性能和壓力差，其基板的最佳孔隙率為60%～65%，最佳平均孔徑為20μm。為進(jìn)一步降低壓力差，可以增加孔隙體積，優(yōu)化孔隙結(jié)構(gòu)。

Marc C.Besch et al.SAE 2015-01-1085.

編譯：李臣