DPF再生对柴油机性能的影响.pdf

再生对柴油机性能的影响蒋小明，马登慧，王云（中国一拖集团有限公司战略采购中心，河南 洛阳 ；中国一拖（洛阳）柴油机有限公司，河南 洛阳 ）摘要：非道路国四柴油机主要有两种控制技术路线：与 ，由于国四排放标准中 限值，技术运用成为首选。从柴油机排气温度对 再生的影响、柴油机排气流量对 再生的影响、柴油机尾气中 含量对 再生的影响、柴油机尾气中 含量对 再生的影响和不同微粒对 再生特性的影响方面进行分析，阐述 再生对国四柴油机性能使用的重要影响，为非道路国四柴油机 结构优化和国四拖拉机使用提供参考。关键词：限值；排放；再生；再生影响；含量中图分类号：文献标志码：文章编号：（），（，；（），）：，：；随着柴油机微粒的逐渐沉淀，会使 产生堵塞的风险，导致过滤器背压增加。如果背压过高，会使柴油机燃油消耗突然增加，不利于燃油经济性，柴油机输出功率也会下降，柴油机在 使用一定时间后必须进行再生，因此掌握微粒捕集器再生特性非常关键 。柴油机排气参数对 再生特性的影响 柴油机排气温度对 再生的影响图 所示为不同排气温度条件下微粒沉积量变化曲线。随着排气温度的升高，再生持续时间缩短，微粒再生速度增加，微粒沉淀量急剧减小，这是因为升高排气温度，促进了氧气与微粒的氧化反应，主动再生速率增加 。同时，氧化微粒速度加快，被动再生也增强，当 入口温度比较高时，将抑制 向 转化。图 微粒沉积量 图 所示为不同排气温度条件下 转化率变化曲线。升高排气温度，使 载体前端升温更快，导致微粒起燃时间缩短，在排气温度和微粒再生过程中放出热量的协同作用下，载体温度不断升高，进而导致 转化率不断上升，最终提前到达峰值。随着 再生时间的延长，载体内部收稿日期：第 卷第 期拖 拉 机 与 农 用 运 输 车 年 月 ，积累的微粒逐渐被氧化，导致微粒与 反应速率降低，转化率下降，直至微粒彻底被氧化。图 转化率 图 所示为不同排气温度条件下，转化率变化曲线。随着排气温度升高，微粒与 能在较低的温度（低于 ）发生反应，达到 氧化微粒的反应速率，导致 再生初期，转化率很高且变化不大。图 转化率 柴油机排气流量对 再生的影响试验选取排气温度为 ，排气流量为 条件时，排气流量对 再生性能的影响。图 所示为不同排气流量条件下，微粒沉积量变化曲线。增加柴油机排气流量，单位时间内 和 含量增加，使更多的微粒被 和 氧化 。因此，排气流量可以适当地增加，但是不能过度增加，这是因为柴油机尾气在高流速下，背压增加明显，从而影响柴油机效率。图 微粒沉积量 图 所示为不同排气流量条件下，转化率变化曲线。随着排气流量的增加，相当于增加单位时间内 含量，使更多的微粒被 氧化，主动再生增强，导致峰值转化率升高，转化率上升较快。图 转化率 图 所示为不同排气流量条件下，转化率变化曲线。增加排气流量，相当于增加单位时间内进入 的 含量，微粒被 氧化的速度变快，被动再生增强，导致 转化率下降更快，再生持续时间缩短。图 转化率 图 所示为不同排气流量条件下，载体最高温度变化曲线。增加排气流量，载体最高温度增加不明显，三条曲线变化趋势总体一致。说明 载体的最高温度受排气流量影响很小。图 载体最高温度 柴油机尾气中 含量对 再生的影响试验选取排气温度为 时，不同 含量对 再生性能的影响 。柴油机排气中 含量主要受两种因素的影响，首先是柴油机排放中的，占氮氧化物的比例只有 左右，柴油机不同工况产生的氮氧化物含量也有很大区别，柴油机排放氮氧化物也会随着 率的上升而下降；其次若蒋小明等：再生对柴油机性能的影响在 前布置 ，则会增加 的含量。其原因是柴油机尾气中的 除少量 外还存在着大量的 ，而排气流经 后 即氧化为 。图 所示为不同 含量条件下，转化率变化曲线。增加 含量，更多微粒被 氧化，有利于低温被动再生，导致微粒沉积量下降更快，进而导致 转化率降低并且降低速率变快。图 转化率 图 为不同 含量条件下微粒沉积量变化曲线。与主动再生不同，大量的 可以在一瞬间氧化更多的微粒，释放出更多的热量。因此，低温被动再生对 载体起到保护作用，避免因热损坏而对 使用寿命造成影响，但由于柴油机尾气中 含量比含量低很多，低温被动再生比主动再生慢很多。图 微粒沉积量 柴油机尾气中 含量对 再生的影响试验选取排气温度为 ，排气流量为 时，含量对 再生性能的影响 。图 含量对 再生的影响 从图 可以看出：含量增加，促进 主动再生，更多微粒被 氧化，使 再生过程中 压降峰值降低。微粒对 再生特性的影响微粒沉积量是判断 再生时刻的重要指标，从图 可以看出，初始微粒沉积量为 时，再生时间最短；初始微粒沉积量为 时，再生时间最长。因此，增加初始微粒沉积量，可以有效促进 再生。但是，当微粒沉积量较大时，由于微粒快速燃烧放热而对 产生较大的热冲击，缩短 使用寿命。因此，不能单方面采用过度增加 载体内部积累的微粒来促进 再生。图 不同初始微粒对 再生的影响 结论非道路国四柴油机排放标准已经于 年 月 日起执行，再生技术的运用，能有效降低柴油机 排放，因此，柴油机应定期进行 主动再生或被动再生，有效降低或去除柴油机排放残留微粒，保持柴油机使用效率和环保达标。再生技术也将随着国家对污染物排放管理法规标准的越来越严格而不断完善或升级换代。参考文献：赵虎 国六排放标准及其实施和影响分析 汽车维护与修理，（）：李路 稳态再生性能的实验研究 成都：西华大学，孟忠伟，李鉴松，秦源，等 再生及其颗粒物数量浓度排放性能的试验 内燃机学报，（）：（编辑张晓超）作者简介：蒋小明（），男，四川广安人，中级工程师，主要从事拖拉机的产品研发。拖拉机与农用运输车第 期 年 月