浅析灰分对DPF压差特性的影响

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摘 要：随着柴油机排放要求的日益严苛，我国已基本开始全面步入国五排放的时代;为了达到这一排放标准，国五柴油机基本上都会增加后处理对尾气进行清洁处理;常用的后处理技术路线为EGR+DOC+DPF或SCR;DPF做为实现国五排放的重要零部件，其性能不仅影响到发动机排放是否达标，还会随着累灰量的增加影响到发动机性能。

关键词：柴油机;后处理;DPF;累灰量

0 前言

为了实现国五排放标准，仅仅依靠提高发动机自身的燃烧水平还是不够的必须综合使用排气后处理技术来控制排放，其中EGR+DOC+DPF就是目前最主流的技术路线之一。但是为了满足柴油机的润滑性能，需要在机油中加入一定的添加剂，发动机运转时部分机油参与燃烧，添加剂在机油燃烧时不会参与燃烧，形成灰分; DPF在捕集碳烟颗粒的同时，也会把机油燃烧后产生的灰分捕集起来，灰分是无法通过再生清除掉的，随着发动机的运转，DPF中捕集的灰分持续增加，导致发动机的排气背压持续增加，降低发动机的经济性。因此，为验证灰分对DPF压差特性的影响，特进行此次试验。

1 试验描述

为了验证灰分对DPF压差特性的影响，本次试验选用2.0CTI国五柴油机作为试验样机，发动机主要参数见表2。通过对不同累灰量的DPF进行空速扫描试验，得出不同累灰量的DPF的压差特性曲线，从而得出不同累灰量时DPF压差变化的规律。

1.1 试验设备

本次试验主要采用南峰电涡流台架，试验使用的主要设备如表1所示，DPF压力、温度传感器布置如图1所示。

注：图中标注数字为后处理传感器安装位置，其中1为DPF前压力传感器，2为DPF前温度传感器，3为DPF后压力传感器，4为DPF后温度传感器。

1.2 试验过程

（1）选取两个新DPF样件按HJ451中7.1.2规定进行预处理;对预处理后的DPF强制再生30min，再生结束后停机，待DPF入口温度下降到250℃时将DPF拆下称重;

（2）分别对两个新DPF进行空速扫描试验（工况如图2所示），并记录试验数据;

（3）两个DPF样件分别进行200h和400h时长的累灰试验（保证两个DPF累灰量不同），试验后对两个DPF样件进行称重，并分别计算出两个DPF的累灰量;

（4）分别对两个累灰后的DPF进行空速扫描试验（工况如图2所示），并记录试验数据。

2 试验结果

两个新的DPF进行累灰试验后分别称重，200h累灰试验后DPF增加42.9g，400h累灰试验后DPF增加76g;即200h累灰42.9g，400h累灰76g。

对比不同累灰量的DPF空速试验结果，并绘制对比曲线（如图3）;并对比200h和400h试验前后DPF压差随排气流量变化的变化曲线（如图4、5所示）。

3 结论

（1）对比不同累灰量的DPF空速试验结果，得出DPF中捕集的灰分越多，DPF压差越大;在DPF入口温度不变的情况下，DPF的压差增加量与空速成线性关系，且DPF中捕集的灰分越多，线性的斜率越大，即DPF压差增加速度越快;

（2）对比200h试验前后DPF压差随排气流量变化曲线及400h试验前后DPF压差随排气流量变化曲线，当排气流量增加180kg/h时：200h累灰试验前压差增加3.117kpa、200h累灰试验后压差增加3.522kpa，两者相差0.405kpa;400h累灰试验前压差增加3.34kpa、400h累灰试验后压差增加3.912kpa，两者相差0.572kpa。由此得出排气量增加一定时当DPF累灰量的增加時DPF前后压差增加更大，因此，当DPF累灰量增加时对发动机性能影响增加且随着发动机排气量的增加影响程度加大。

参考文献：

[1]李骏.发动机节能减排先进技术[M].北京理工大学出版社，2011.

[2]尉庆国.汽车发动机构造及原理[M].国防工业出版社，2012.

[3]黄海燕.汽车发动机试验学教程[M].清华大学出版社，2014.

作者简介：杨咸珠（1982-），安徽枞阳人，本科，性能试验工程师，研究方向：发动机试验、发动机测试技术。

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