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被動型顆粒捕集器DPF

發布時間:2019-04-19 21:38

產品技術路線

  

        DPF(Diesel Particulate Filter)柴油顆粒捕集器(又稱DPF尾氣後處理係統),經過長時間的微粒捕集,會堵塞過濾器的多孔介質通道,造成排氣係統中的背壓升高,進而影響發動機的正常工作。因此需要采取措施,去除DPF過濾下來的碳煙顆粒,恢複DPF的過濾能力,這種方法稱為再生。再生方法一般分為主動再生和被動再生。

        中自公司開發的產品是通過DOC催化氧化反應來降低排氣中CO、HC等汙染物的排放量,同時DOC將尾氣中NO氧化成NO2,在適當溫度條件下,實現CDPF(在DPF載體上塗覆一層催化劑的催化器,即CDPF)捕集PM的被動再生。當達到主動再生的條件後,控製單元控製噴油裝置在DOC前噴油,利用DOC將排氣溫度大幅提升,使後麵CDPF中的PM進行燃燒再生。DOC的催化性能和CDPF的過濾性能使尾氣達到淨化。

  公司產品根據生態環保部測試標準及行業測試標準(HJ451-2008)進行檢測,係統中催化劑的DOC對HC、CO的轉化效率大於80%,DPF對顆粒物的捕集效率達90%以上,顆粒物再生效率達90%以上。

  控製單元監控催化劑各處的溫度和CDPF前後的壓差,根據碳載量和工況,判斷是否需要進行再生。如果需要再生,控製器將控製主動再生係統工作;且具備遠程在線監控裝置。


(改造產品簡圖)

  中自環保針對在用柴油車排放的實際情況,考慮到不同地區的經緯度和冬季的環境溫度,提供了兩種不同的改造方案,主要區別是再生技術路線不同,以滿足各種不同車輛的改造要求。

產品類型


燃油適應性:中自產品能適應國五階段車用柴油(硫含量S≤10ppm)


產品安全性要求


(1)產品安裝

  拆除原車消聲器,將產品安裝於發動機排氣總管後,並固定在車輛車架上。在保證催化消聲器安裝空間的前提下,應使離發動機的距離盡量短,必要時應對排氣管路進行保溫處理,且保溫後最大距離也不能超過2000mm。


  產品安裝後,保證不改變車輛原有的安全性能,且符合相關安全規定,中自公司從係統控製策略的安全性出發,在一些特殊的情況和場合下,控製係統會強製終止產品主動再生。包括:停車後停止主動再生過程、在特殊場合(如加油站、易燃易爆場所等)。

(2)結構上的安全性

  所有產品及安裝支架等附件選用符合整車強度要求的材料,防止產品因行駛中劇烈振動而出現斷裂、脫落現象。結構和尺寸與原車消聲器類似,不會影響車輛原有的安全性能。良好的隔熱措施,防止因高溫引起火災或人員燙傷。

(3)控製策略的安全性

  精準的再生條件判斷,確保產品及時有效的實現再生。設置嚴苛的再生條件閥值,包括車速、排氣溫度、CDPF背壓、累計運行時間達到設定值才可進行再生,停車後或在特殊場合(如加油站、易燃易爆場所等)強製終止主動再生。

  從原車備用接線端子取電,停車後係統自動斷電,不影響車輛的的電氣係統。係統自帶氣源,無需從原車取氣,不影響車輛製動性能。

DPF尾氣後處理係統被動型


再生原理


  DPF尾氣後處理係統被動型采用的是被動再生方案,被動再生依靠DOC,將尾氣中的NO氧化成NO2,NO2與DPF中的碳顆粒(soot)反應,以達到去除碳顆粒實現被動再生的功能,同時在DPF載體上塗覆一層催化劑的催化器(即CDPF)以降低碳顆粒和NO2反應的溫度,增加被動再生的溫度區間,提高被動再生效率。


產品結構

  兩種改造方案的產品均采用直進氣或側進式DOC+CDPF催化消聲器結構。根據發動機排量的不同,設計出不同直徑和長度的產品,整體結構和尺寸與原車消聲器類似。可拆除原車消聲器後進行安裝,安裝高度與原消聲器相當,確保不影響車輛的通過性。

  中自公司的產品具有較高可維護性,CDPF被設計成可拆卸結構,當裝置內積存較多無法燃燒的灰分後,可很方便的將CDPF段拆卸下來,使用專用裝置通過壓縮空氣將灰分吹出,吹出的空氣經水過濾,不會對環境空氣造成影響。產品無額外的泄氣口,在源頭上杜絕排放作假行為的發生。


再生條件

  DOC將發動機排氣中的NOx中的NO氧化成NO2,當排氣中的溫度達250℃-500℃時,NO2與DPF催化器中的顆粒進行反應。被動再生原理如下:

C+NO2→CO+NO

C+2NO2→CO2+2NO

  被動型產品要求催化器有良好的性能,並對車輛的原始排放、車輛的運行狀態以及燃油的品質有一定的要求,應用受到一定限製。

熱管理方案


第一種方案

中自公司開發出的兩種改造方案產品,其熱管理方案都是采用在產品主體外增加一層隔熱罩(俗稱“保溫衣”),隔熱罩的作用是:

  • 產品吸音率高達90%以上,能防雜音抗幹擾,高於NRC平均要求。
  • 具有耐熱溫度高達700℃、韌度好、耐腐蝕等特性。
  • 具有高抗張強度及長度穩定性,從而不會產生任何粉塵。
  • 在高溫下收縮率極低,使用壽命長。
  • 高的吸音率能達到降噪效果,高的保溫耐熱性使燃料在排氣管道中高溫環境下進行充分的反應,從而達到低排放的效果。


隔熱罩的技術相關要求:

  • 隔熱罩為無機纖維複合製品。其理化性能如下:常溫導熱係數≤0.04W/mK,
  • 抗拉強度≥0.72MPa,不燃性為不燃A級,安全使用溫度不小於600℃。
  • 隔熱罩應可靠、幾何形狀不變、不斷裂、不剝離、不成團、不下墜、不產生粉塵等。
  • 隔熱罩應不燃燒、無毒害,不產生有毒物質和氣體。
  • 隔熱罩安裝時,套合在管件外表麵,要求貼合緊密。
  • 將隔熱罩所配的連接銷依次穿過兩邊搭接頭上的開口銷圓孔,並拉緊固定。

第二種方案

當DOC出口的溫度大於設定值,停止噴油;或當CDPF出口的溫度大於設定值時,停止噴油。這兩種方式都可以達到一個熱管理的效果。


應對低溫環境和無法達到再生條件的解決方案

  DPF尾氣後處理係統被動型產品本身通過增加了催化劑塗層和增加了一層隔熱罩,提高被動再生的發生幾率;在低溫環境和無法達到再生條件的情況下,可以建議駕駛員增加負載或是跑高速15~30min,或者要考慮進行拆卸或定期人工維護CDPF,進行人工清除soot,例如采取高壓氣流反吹等應急措施。


產品實物圖

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