張震亞

摘 要：本文根據(jù)目前DPF的再生技術(shù)問題，對于發(fā)動機的DPF再生控制技術(shù)進行了分析，并對再生控制策略中的安全性、再生條件進行了闡述，可供有關(guān)單位進行參考。

關(guān)鍵詞：發(fā)動機；DPF；再生控制

柴油發(fā)動機存在排放上的難點，在柴油發(fā)動機的為其排放中通過排氣裝置排除的顆粒物、氫氧化物等對周圍環(huán)境具有較嚴(yán)重的污染，只依靠發(fā)動機內(nèi)部凈化措施不能達到較高排放標(biāo)準(zhǔn)的需求，因此采用排放后處理裝置也就成為了柴油發(fā)動機技術(shù)的必然選擇。

因為柴油發(fā)動機的空燃很高，不能采用汽油發(fā)動機的三效催化裝置對于柴油發(fā)動機的排放物質(zhì)開展高效凈化，而微粒過濾措施則是對柴油發(fā)動機的微粒排放進行有效處理的最佳技術(shù)之一。對于轎車的柴油發(fā)動機而言，優(yōu)良的再生控制技術(shù)應(yīng)當(dāng)使得投入的費用盡量減少，同時避免受到日常駕駛條件的局限，必須可以確保在正常的駕駛條件下進行再生，而且進行再生時還必須避免對整車的駕駛情況產(chǎn)生較大的干擾。

1.DPF氧化催化及微粒捕捉技術(shù)

和汽油發(fā)動機的排放物進行對比，柴油發(fā)動機產(chǎn)生的污染排放物質(zhì)中主要的成分包含微粒物質(zhì)，而微粒捕捉裝置的基本作用就是進行微粒的捕捉工作，而過濾物質(zhì)和過濾物質(zhì)的重生則是關(guān)鍵環(huán)節(jié)。當(dāng)處理裝置運行過程中，過濾物質(zhì)能夠吸收大部分污染物微粒，當(dāng)污染物顆粒開始進行累計之后，過濾物質(zhì)前后會出較大的壓力差，而壓力差會隨著時間更加明顯，柴油發(fā)動機排除氣體的阻礙壓力也會逐步增加，在這種情況下就必須通過有效方式對污染物微粒進行燃燒處理。

氧化催化和微粒捕捉存在的技術(shù)問題為過濾物質(zhì)的重生，在許多柴油發(fā)動機的微粒捕捉裝置重生技術(shù)中，不考慮過濾物質(zhì)連續(xù)重生的情況，其他情況都必須分析判斷重生的實際，而且還必須對重生的整個階段開展監(jiān)測和控制。柴油發(fā)動機的排氣溫度、排除氣體的氧氣含量、排氣流速以及顆粒加載的濃度等參數(shù)都會對過濾物質(zhì)的重生產(chǎn)生作用，因此按照柴油發(fā)動機的運行規(guī)律以及運行狀況科學(xué)確定重生措施對微粒捕捉裝置的可靠重生有著十分關(guān)鍵的意義。

2.DPF再生保護分析

2.1DPF再生過程具有的風(fēng)險

DPF再生控制系統(tǒng)具有的基本風(fēng)險在于控制系統(tǒng)以及DOC+DPF自身。如果控制系統(tǒng)出現(xiàn)難題將會迅速對后處理系統(tǒng)執(zhí)行設(shè)備的反應(yīng)產(chǎn)生不利干擾，HC噴射準(zhǔn)確性降低，噴射量如果過大將會導(dǎo)致整個排氣過程的溫度過高，從而使的DPF燒毀的風(fēng)險大幅度升高，同時控制系統(tǒng)對輸入信號的接收如果出現(xiàn)故障也有可能使得后處理系統(tǒng)無法正常運行；DOC+DPF自身具備的風(fēng)險主要為不可控的再生發(fā)生，如果DPF系統(tǒng)的內(nèi)部積碳數(shù)量過大時溫度不能根據(jù)實際情況進行有效管理，也有很大可能會讓積碳反應(yīng)速度加快，從而讓DPF內(nèi)部溫度梯度過大出現(xiàn)燒毀的情況。因此綜上所述，DPF再生過程的風(fēng)險主要以控制系統(tǒng)和DOC+DPF溫度控制的風(fēng)險規(guī)避。

2.2DPF再生保護情況

DPF的再生保護的含義是說在DPF的再生階段危險發(fā)生時或者當(dāng)預(yù)測到危險馬上會出現(xiàn)時，應(yīng)當(dāng)迅速中斷再生，防止整個系統(tǒng)出現(xiàn)損壞。而整個再生保護策略的核心是對有可能出現(xiàn)的危險進行科學(xué)有效的預(yù)測，通過對系統(tǒng)各結(jié)構(gòu)部件的耐久性試驗，根據(jù)取得的相關(guān)實驗數(shù)據(jù)分析判斷關(guān)鍵部位的參數(shù)可以順利運轉(zhuǎn)的允許界限，并且根據(jù)分析結(jié)果作為執(zhí)行保護控制的觸發(fā)因素。需要執(zhí)行再生保護的情況主要包括以下幾個方面：

2.2.1燃油量不高

主動再生過程中會出現(xiàn)燃油消耗數(shù)量的大幅度升高，因此會導(dǎo)致車輛的正常行駛里程縮短。如果整車、發(fā)動機或后處理系統(tǒng)控制單元監(jiān)控到目前運行的車輛燃油量太少，燃油液位過低的情況下，必須及時中斷主動再生的進行，從而防止車輛因為缺少燃油導(dǎo)致無法正常行駛。

2.2.2燃油溫度較高

燃油溫度較高會產(chǎn)生主動再生關(guān)鍵構(gòu)件HC噴射系統(tǒng)的破壞，判斷最高的燃油溫度必須對HC噴射泵、噴嘴相關(guān)傳感部件的最高工作溫度進行有效檢測，從而確保主動再生的順利開展。同時也可以在部件供應(yīng)單位處得到相關(guān)數(shù)據(jù)，再生過程中如果出現(xiàn)燃油溫度過高的情況，必須及時中斷再生，防止意外情況的發(fā)生。

2.2.3系統(tǒng)部件問題

如果后處理系統(tǒng)控制器監(jiān)測到主動再生系統(tǒng)部件或傳感部件發(fā)生故障時，必須中斷再生。如果系統(tǒng)構(gòu)件比如HC噴射系統(tǒng)或傳感部件發(fā)生故障時，假如繼續(xù)進行再生會導(dǎo)致再生無法順利進行或再生過程無法得到有效控制，溫度傳感器失去作用則會導(dǎo)致控制單元內(nèi)部接收到錯誤的溫度信息，從而導(dǎo)致HC噴射控制不夠精確，過多噴油會使DPF溫度過高，因此也會導(dǎo)致DPF出現(xiàn)燒毀的情況。

3.PF再生條件分析

3.1主動再生條件

3.1.1合適的碳載量

碳載量是導(dǎo)致DPF主動再生的因素之一，如果碳載量過大時進行再生就會導(dǎo)致DPF燒毀，后期碳反應(yīng)無法得到控制；反之如果碳載量過小則會導(dǎo)致再生頻繁，從而油耗提升，而且積碳燃燒過程不完全，如果這樣的情況持續(xù)下去就會導(dǎo)致DPF過濾孔堵塞，排氣背壓升高同樣會使油耗水平上升。所以主動再生進行的前提情況是合適的碳載量，可以根據(jù)DTI試驗的結(jié)果或者聯(lián)系相關(guān)廠家得到合適的積碳水平數(shù)據(jù)。

3.1.2適合的DPF進口溫度

主動再生控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是DPF的進口溫度控制，主動再生過程中DPF的進口溫度控制在何種范圍將會第一時間干擾到到再生的持續(xù)階段以及柴油發(fā)動機的燃油經(jīng)濟性能。所以DPF主動再生的第二個條件是可以確保合理的DPF進口溫度。

3.1.3適合的HC噴射條件

HC噴射是確保主動再生階段中達到合理的DPF入口溫度的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，HC噴射應(yīng)當(dāng)研究系統(tǒng)工作安全性和有效性的問題。

3.2被動再生條件

一般來說在柴油發(fā)動機排除的污染氣體中，NOx的基本成分是NO。而在DOC中NO在催化劑影響下被氧化成NO2，生成的NO2相應(yīng)的進入DPF中氧化過濾沉積下的炭煙，排氣中的微粒物在捕集器內(nèi)一邊得到過濾沉積，一邊進行氧化去除，在一定程度上保持動態(tài)平衡，實現(xiàn)DPF的連續(xù)再生。柴油發(fā)動機不斷產(chǎn)生NOx，不過必須控制科學(xué)有效的排氣溫度才能使反應(yīng)繼續(xù)開展。被動再生進行的條件主要有以下幾方面：

3.2.1科學(xué)的排氣溫度

排氣溫度會直接影響載體內(nèi)反應(yīng)物活化性，對再生來說，NO2氧化Soot受溫度影響較小，而O2氧化Soot受溫度影響較大，O2氧化Soot依靠較高的反應(yīng)溫度，該反應(yīng)在400℃左右開始發(fā)生，在500℃以上明顯發(fā)生。根據(jù)研究可知在（300～400）℃范圍內(nèi)，微粒濃度隨溫度升高具有輕微降低趨勢，主要以NO2反應(yīng)為主，高于400℃后O2反應(yīng)則會起到關(guān)鍵作用，

3.2.2科學(xué)的排氣氧濃度

被動再生過程包含有基于O2的再生，若排氣溫度較高條件下O2所占比例更大，即發(fā)動機工作在較大負(fù)荷工況下O2的再生起主要作用。

4.結(jié)論

對于柴油發(fā)動機的尾氣排放顆粒物質(zhì)處理而言，可以采用DPF再生控制技術(shù)對顆粒物質(zhì)進行有效吸收，并且其方案簡便易行，控制方式多樣化，而且費用不高，對于汽車柴油發(fā)動機的發(fā)展而言是具有深遠意義的。

參考文獻：

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