康明斯动力（深圳）有限公司

 

新闻主题	揭秘柴油发电机的DPF尾气处理技术

 

摘要：随着史上最严国三排放标准的实施，对后处理系统的技术也提出了更高要求。对于一个好的后处理来说，精准控制DPF（颗粒物捕集器）再生是关键。那如何才能做到这点？今天，康明斯小哥请来了康明斯后处理技术专家和大家一起聊聊DPF再生控制。为了满足国三排放标准，减少细颗粒物的排放，降低尾气对大气的污染，于是乎，颗粒捕捉器（GPF）装在了康明斯柴油发电机配备的减排系统里，它可以在微小颗粒物进入大气之前将其进行捕捉。当达到一定条件后，颗粒捕捉器需要执行再生程序，以便继续正常工作。

 

 

 

● 什么是DPF？

 

DPF即柴油颗粒过滤器，指安装在柴油发电机排气系统中，通过过滤来降低排气中颗粒物(PM)的装置，简称DPF。DPF能够有效地净化排气中70%—90%的颗粒，是净化柴油机颗粒物最有效、最直接的方法之一。已在国际上实现了商品化。DPF安装在柴油机排气管上，排气通过时，PM被滤芯吸附过滤。但随着工作时间的增加，滤芯内部PM增加，导致排气背压升高，将影响柴油机的动力性的经济性。清除滤芯上的PM被称作DPF的再生。DPF面临的最大挑战就是再生问题。康明斯按照再生功能的启动方式，将再生分为“主动再生”和“被动再生”。

康明斯DPF后处理系统的作用，是收集排气气流中的微粒，达到降低颗粒物（PM）的效果。其中微粒主要由碳颗粒构成，如果当颗粒物积累较多，没有及时进行处理，会造成DPF后处理系统堵塞。而如果提高排气温度，将碳颗粒氧化成二氧化碳（CO2）气体状态，DPF后处理系统就会由堵塞变通畅，能够长期使用。

 

● DPF的技术特点及难点：

 

1、颗粒过滤器捕捉到一定量的颗粒后，会堵塞排气通道，造成排

气背压上升，影响到发动机性能，需要将捕捉到颗粒物消除掉，使排

气恢复通常，即所谓的再生。

2、再生方式之一是被动再生，传感器测量排气背压，当背压上升到一定数值后，ECU控制专用喷嘴，往排气管里喷柴油，在排气管内形成燃烧火焰，使DPF内部温度上升到600～620度，将捕捉到的颗粒燃烧成CO₂排出去。

3、再生方式二也是被动再生，由ECU控制发动机喷油器，在气缸燃烧后期喷油，从而使排气温度升高，也使DPF内部温度上升到600～620度，将捕捉到的颗粒燃烧成CO₂排出去。

5、再生方式三还是被动再生，在颗粒捕捉器采用电加热方法形成高温，将捕捉到的颗粒燃烧成CO₂排出去。

6、再生方式四是主动再生，采用在燃油里加添加剂，降低颗粒燃烧的温度，使捕捉到的颗粒在发动机正常工作温度下即可燃烧成CO₂排出去。

7、DPF的再生，是需要消耗燃料或电力的，所以使用的DPF柴油机，经济性较差。燃油中加添加剂的方法目前不成熟，需要用户在

柴油里加添加剂，实际操作中也有困难。

8、DPF对燃油中的硫非常敏感，要求使用15ppm的柴油。这是因为燃油 中的硫会在高温下形成硫酸盐，本身就是一种颗粒，造成颗粒排放升高；其次硫酸盐附着在载体涂层表面，破坏了涂层，产生有毒有害物质，阻碍气态催化反应使再生失效，从而引起颗粒物排放超标。

 

● DPF碳载量是如何计算的？

DPF碳载量模型由基于模型的碳载量估算与基于压差传感器的碳载量估算组成，二者经过复杂的计算输出碳载量模型估计值。基于模型的碳载量估算是根据发电机原排烟度、碳颗粒与NO2的氧化反应速率、与O2的氧化反应速率，在实时温度和流量条件下计算DPF内累积的碳载量。基于压差传感器的碳载量模型是基于DPF载体两端的压差传感器读值计算出DPF中累积的碳载量。康明斯系统碳载量模型计算值与实际称重结果非常接近。

 

● DPF再生温度是如何控制的？

当碳载量累积到一定值时，系统会触发再生燃烧去除DPF中累积的碳。再生是通过外置喷油器或缸内喷油器后喷将柴油引入尾气，柴油在DOC内氧化燃烧以提升尾气温度将下游DPF内累积的碳颗粒燃烧消耗。

 

颗粒捕捉器原理图

● 再生的技术难点

（1）DOC出口温度控制能力

再生通过管理DOC出口温度控制DPF内累积的碳颗粒稳定的氧化燃烧，由于DPF内部温度变化相比DOC出口温度有滞后性，其控制难度不言自明。康明斯具备精确的温度控制算法和丰富的产品经验，开发的DPF产品温度控制精确而可靠。

（2）设置合理再生目标温度

康明斯DPF的再生目标温度设置会结合不同的碳载量，并通过恶劣的工况下验证，以保证系统在不同的工况条件下均能安全进行再生，避免DPF被烧毁。

 

国三柴油机后处理排放系统

 

 

● 对产业及社会的有何影响

本技术规范的制定有助于合理使用柴油发电机治理和建设资金，提高投入资金的使用效率，提高资源利用率和降低治污成本。通过利用本技术规范，引导深圳市以最经济的手段、最少的投入获取最大化的管理效果，从而服务于城市空气质量的改善，不但可以为国家带来巨大的环境效益，而且从减少空气污染和保护公众健康角度产生巨大的社会效益和间接的经济效益。

 

 

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