淺析灰分對DPF壓差特性的影響

摘 要：隨著柴油機排放要求的日益嚴苛，我國已基本開始全面步入國五排放的時代;為了達到這一排放標準，國五柴油機基本上都會增加后處理對尾氣進行清潔處理;常用的后處理技術路線為EGR+DOC+DPF或SCR;DPF做為實現國五排放的重要零部件，其性能不僅影響到發動機排放是否達標，還會隨著累灰量的增加影響到發動機性能。

關鍵詞：柴油機;后處理;DPF;累灰量

0 前言

為了實現國五排放標準，僅僅依靠提高發動機自身的燃燒水平還是不夠的必須綜合使用排氣后處理技術來控制排放，其中EGR+DOC+DPF就是目前最主流的技術路線之一。但是為了滿足柴油機的潤滑性能，需要在機油中加入一定的添加劑，發動機運轉時部分機油參與燃燒，添加劑在機油燃燒時不會參與燃燒，形成灰分; DPF在捕集碳煙顆粒的同時，也會把機油燃燒后產生的灰分捕集起來，灰分是無法通過再生清除掉的，隨著發動機的運轉，DPF中捕集的灰分持續增加，導致發動機的排氣背壓持續增加，降低發動機的經濟性。因此，為驗證灰分對DPF壓差特性的影響，特進行此次試驗。

1 試驗描述

為了驗證灰分對DPF壓差特性的影響，本次試驗選用2.0CTI國五柴油機作為試驗樣機，發動機主要參數見表2。通過對不同累灰量的DPF進行空速掃描試驗，得出不同累灰量的DPF的壓差特性曲線，從而得出不同累灰量時DPF壓差變化的規律。

1.1 試驗設備

本次試驗主要采用南峰電渦流臺架，試驗使用的主要設備如表1所示，DPF壓力、溫度傳感器布置如圖1所示。

注：圖中標注數字為后處理傳感器安裝位置，其中1為DPF前壓力傳感器，2為DPF前溫度傳感器，3為DPF后壓力傳感器，4為DPF后溫度傳感器。

1.2 試驗過程

（1）選取兩個新DPF樣件按HJ451中7.1.2規定進行預處理;對預處理后的DPF強制再生30min，再生結束后停機，待DPF入口溫度下降到250℃時將DPF拆下稱重;

（2）分別對兩個新DPF進行空速掃描試驗（工況如圖2所示），并記錄試驗數據;

（3）兩個DPF樣件分別進行200h和400h時長的累灰試驗（保證兩個DPF累灰量不同），試驗后對兩個DPF樣件進行稱重，并分別計算出兩個DPF的累灰量;

（4）分別對兩個累灰后的DPF進行空速掃描試驗（工況如圖2所示），并記錄試驗數據。

2 試驗結果

兩個新的DPF進行累灰試驗后分別稱重，200h累灰試驗后DPF增加42.9g，400h累灰試驗后DPF增加76g;即200h累灰42.9g，400h累灰76g。

對比不同累灰量的DPF空速試驗結果，并繪制對比曲線（如圖3）;并對比200h和400h試驗前后DPF壓差隨排氣流量變化的變化曲線（如圖4、5所示）。

3 結論

（1）對比不同累灰量的DPF空速試驗結果，得出DPF中捕集的灰分越多，DPF壓差越大;在DPF入口溫度不變的情況下，DPF的壓差增加量與空速成線性關系，且DPF中捕集的灰分越多，線性的斜率越大，即DPF壓差增加速度越快;

（2）對比200h試驗前后DPF壓差隨排氣流量變化曲線及400h試驗前后DPF壓差隨排氣流量變化曲線，當排氣流量增加180kg/h時：200h累灰試驗前壓差增加3.117kpa、200h累灰試驗后壓差增加3.522kpa，兩者相差0.405kpa;400h累灰試驗前壓差增加3.34kpa、400h累灰試驗后壓差增加3.912kpa，兩者相差0.572kpa。由此得出排氣量增加一定時當DPF累灰量的增加時DPF前后壓差增加更大，因此，當DPF累灰量增加時對發動機性能影響增加且隨著發動機排氣量的增加影響程度加大。

參考文獻：

[1]李駿.發動機節能減排先進技術[M].北京理工大學出版社，2011.

[2]尉慶國.汽車發動機構造及原理[M].國防工業出版社，2012.

[3]黃海燕.汽車發動機試驗學教程[M].清華大學出版社，2014.

作者簡介：楊咸珠（1982-），安徽樅陽人，本科，性能試驗工程師，研究方向：發動機試驗、發動機測試技術。