2.3 壁流式捕集器 DPF
壁流式DPF用一个类似蜂窝的载体结构过滤气流中的颗粒,尾气流入DPF后,气流通道在出口端是堵塞的,尾气被迫透过流道壁进入相邻的孔道,颗粒物无法通过被沉积下来,成为积存的碳烟(参见图1.2)。DPF首先应用于轻型柴油车领域,但随着排放法规(欧Ⅵ,US2007,JapaIl2005标准)的加严,重型柴油车也不可或缺。
壁流式捕集器能去除几乎所有的碳烟和金属颗粒,在发动机全工况范围内对微粒物达到按质量分数计算大于95%,按颗粒数量计算大于99%的滤除效果。欧Ⅵ法规对颗粒物设定了质量和数量两方面的限值,DPF是满足该法规最有效的技术。
4、柴油叉车的颗粒物捕集器再生技术
由于碳烟持续的流入最终将不可避免堵塞DPF,因此必须将捕获到的颗粒物通过氧化从捕集器中去除,避免排气系统中产生过高的背压。再生过程影响DPF的使用寿命和效果。DPF中黑烟颗粒物再生需要入口气流温度超过550℃,但柴油机典型工况很难达到这个要求,例如柴油叉车低速低负荷的发动机排气温度可能在200℃左右。高负荷时在300℃以上,基本可以满足POC的使用条件要求。DPF的再生管理,一方面通过提升DPF入口温度或改变发动机的工况,来促进碳颗粒的氧化,另一方面通过热管理避免DPF的不当再生引起的烧蚀损坏。为可靠再生,多种主动、被动的DPF再生方案被开发出来。
主动再生需要对再生时间和状况进行精确控制。电加热(见图1.4)点燃碳烟颗粒,会给车辆供电带来负担,需安装大容量电池来补充供电,这种再生方式使用不便,可靠性也有待提高。尾气中喷入助燃氧化剂,或通过改变喷油时刻、进气节流等方式来增加排气温度,是目前柴油卡车应用较多的主动再生方式,叉车行业基本还没有涉及。
被动再生分两种,一种与催化剂密切相关的再生方式;另外一种对叉车来说是更加切实可行的方案是高温炉燃烧的方式。
被动再生相对主动再生,具有成本及可靠性的优势。
5、结论
柴油叉车的排放法规在2016年4月1日起才开始执行国三排放标准,柴油叉车的颗粒物排放污染相比较道路车辆,譬如柴油轻、重卡等车辆来说相对严重些,对人体健康危害较大;加上近期被炒得沸沸扬扬的德国大众柴油轿车的排放门事件,很难相信没有加装尾气后处理系统的叉车可以到达很好的排放控制。
通过上述比较不同的后处理技术可以看出,DPF壁流式颗粒捕集器是最有效的颗粒物排放控制技术。DPF被动再生具有系统结构简单,使用成本低,能够持续工作等优点。
针对柴油叉车的实际使用工况来说,采用DPF被动高温炉再生可以降低75%以上的使用成本,定期(1个月)使用高温炉进行过氧化燃烧来清除积累下来的微粒是一条切实可行的技术路线。同时为使DPF可靠再生,从温度控制、DOC布置、DPF涂层等方面加以专业化设计和布局,能够对再生策略进行优化。合肥宝发动力技术有限公司第二代电控式黑烟净化器已经实现了上述的全部功能,具有主动压力电脑报警功能,目前叉车尾气净化的先进应用技术已经初见端倪。
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