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DOC 與 DPF 的工作原理與特點(diǎn)分析
發(fā)布時(shí)間：12/02/2020 10:58:28DOC 工作原理與特點(diǎn)分析
柴油機(jī)的尾氣處理中使用DOC 的主要作用是催化氧化尾氣中的有害物質(zhì)。DOC 一般以金屬或陶瓷作為催化劑的載體，涂層中主要活性成分是鉑系、鈀系等貴重金屬與稀土金屬。當(dāng)柴油機(jī)的尾氣通過(guò)催化劑時(shí)，HC 化合物和CO 等在較低的溫度下可以很快地與尾氣中的氧氣進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，生成無(wú)污染的H2O 和CO2，達(dá)到凈化尾氣中HC、CO 的目的。
DOC 技術(shù)要取得良好的凈化效果，需要解決幾個(gè)技術(shù)難題。一是柴油機(jī)的排氣溫度偏低，對(duì)催化劑要求較高，必須使催化劑在低溫下仍然有很好的催化活性；二是柴油中的硫含量必須較低，因?yàn)榱驎?huì)使催化劑中毒劣化；三是廢氣中的一些較大顆粒很難被催化氧化，會(huì)堵塞催化劑載體的孔道。
DPF 的工作原理和特點(diǎn)分析
DPF 技術(shù)又稱為柴油機(jī)顆粒過(guò)濾器（Diesel Particulate Filter）技術(shù)，是比較好的降低排氣中的煙塵顆粒（PM）的方法，現(xiàn)在市面上的壁流式蜂窩陶瓷顆粒捕捉器對(duì)PM 的過(guò)濾效率高達(dá) 90%。
DPF 技術(shù)過(guò)濾PM 的原理包括：1）慣性顆粒碰撞原理，即在顆粒的不規(guī)則流動(dòng)過(guò)程中，較大的顆粒因?yàn)閼T性與DPF 載體碰撞，被載體吸附，沉積在催化劑載體上；2）攔截原理，即當(dāng)柴油機(jī)的廢氣通過(guò) DPF 時(shí)，大于過(guò)濾材料孔徑的顆粒會(huì)直接被截留，或者略小于孔徑的顆粒因?yàn)?/span>相互粘著被過(guò)濾材料截留；3）擴(kuò)散原理，根據(jù)布朗運(yùn)動(dòng)的原理，柴油機(jī)排氣中細(xì)小顆粒隨著氣體分子的熱運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)出布朗運(yùn)動(dòng)，當(dāng)柴油機(jī)廢氣通過(guò)DPF 的捕捉通道時(shí)，捕捉器的纖維狀單元將使小顆粒匯聚成大顆粒，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)顆粒的捕捉；4）重力沉降原理，較大的顆粒經(jīng)過(guò)DPF 時(shí)，在重力作用下，自然沉積在 DPF 載體上。
從DPF 的原理可以看出，該捕捉過(guò)程屬于物理過(guò)程。隨著工作時(shí)間的加長(zhǎng)，載體上堆積的顆粒會(huì)越來(lái)越多，不僅影響捕捉器的捕捉效果，還會(huì)增加排氣的背壓，使發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)燃油燃燒不完全，所以如何及時(shí)處理催化器載體上的累積顆粒，是DPF 技術(shù)的關(guān)鍵。
DOC 輔助DPF 技術(shù)在柴油機(jī)后處理上的應(yīng)用
DOC 輔助PDF 技術(shù)的原理
從上文可知，由于DOC 與DPF 技術(shù)在去除廢氣中的有害物中各有自己的優(yōu)缺點(diǎn)，如何避免它們的缺點(diǎn)，利用它們的優(yōu)點(diǎn)呢？本文根據(jù)國(guó)內(nèi)外的技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，結(jié)合國(guó)內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)的具體情況，認(rèn)為DOC 與DPF 結(jié)合，即 DOC 輔助 DPF 再生技術(shù)可以避開它們的缺點(diǎn)，并綜合它們的優(yōu)點(diǎn)。
在發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作狀態(tài)下，DPF 正常捕捉顆粒，隨著時(shí)間的推移，顆粒的累積導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣背壓升高。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣背壓達(dá)到預(yù)定值時(shí)，控制系統(tǒng)將啟動(dòng)再生程序?？刂葡到y(tǒng)檢測(cè)DOC 前的排氣溫度，當(dāng)溫度達(dá)到起燃溫度時(shí)，噴油器從DOC 上游噴入柴油，與發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣混合霧化，然后經(jīng)DOC 氧化產(chǎn)生大量熱量，提高了排氣溫度。當(dāng)溫度達(dá)到預(yù)定值時(shí)，點(diǎn)燃DPF 載體上吸附的PM，完成積累顆粒的清除工作。此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)背壓 減小，噴嘴停止噴油。
DOC 輔助PDF 技術(shù)的應(yīng)用分析
根據(jù)DOC 輔助DPF 再生法的工作流程可以看出，此技術(shù)關(guān)鍵組成部分是DOC，DOC 性能的優(yōu)劣是影響再生是否順利的關(guān)鍵。首先最重要的是DOC 本身的催化性能。性能良好的DOC 催化劑涂層具有較低的起燃溫度，即使在排氣溫度不高的工況下，也可以很快起燃。一則可以達(dá)到很高的HC 和CO 的轉(zhuǎn)化效率；二來(lái)可以大大提高排氣溫度，提高自身氧化和對(duì)DPF 再生的性能；第三可以將尾氣中的NO 有效轉(zhuǎn)化為NO2，有利于DPF 中干碳煙的再生。
其次是噴油時(shí)機(jī)和噴油量的選擇。為了使DOC 更好地將尾氣中的霧化柴油氧化，需要提高排氣的溫度，使它達(dá)到DOC 的起燃溫度，而噴油嘴的噴油量決定了排氣溫度所能達(dá)到的最高值。為了使DPF 里的顆粒較快地完全燃燒，DOC 后的氣體需要保持高溫，這就需要較多的噴油量。但若溫度過(guò)高，又會(huì)損壞DPF 載體，所以噴油量的多少和噴油的時(shí) 機(jī)是再生法的關(guān)鍵。
另外，DPF 為連續(xù)再生，即在DPF 捕捉顆粒的同時(shí)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而減慢DPF 中的顆粒物的累積速度。連續(xù)再生過(guò)程中發(fā)生的主要化學(xué)反應(yīng)為：
2NO2+C=2NO+CO2 C+O2=CO2 2C+O2=2CO
DPF 再生特性好的后處理器不僅可以運(yùn)轉(zhuǎn)更加良好，而且能降低尾氣處理系統(tǒng)的老化速度。
DOC 輔助PDF 技術(shù)的老化原因分析柴油機(jī)的尾氣處理系統(tǒng)中的DOC 和DPF 在長(zhǎng)時(shí)間使用后不可避免會(huì)產(chǎn)生老化。導(dǎo)致老化的因素也是各種各樣的。
其中引起DOC 老化的因素主要有四個(gè)方面：一是高溫老化，因?yàn)?/span>DOC 的催化劑有其適用的溫度范圍，溫度太高會(huì)使貴金屬燒結(jié)，出現(xiàn)高溫失活現(xiàn)象；二是化學(xué)中毒，DOC 中的催化劑與尾氣中的某些物質(zhì)（如：S、P、Zn）反應(yīng)，使催化劑失活；三是結(jié)焦和堵塞，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣中較大的顆粒粘結(jié)在催化劑表面，使催化劑接觸不到尾氣，無(wú)法起到催化作用；四是振動(dòng)損壞，車輛長(zhǎng)期行走在復(fù)雜路況中使車輛不規(guī)律振動(dòng)，DOC 受車輛振動(dòng)的影響，造成了催化劑載體的破壞。
DPF 老化的原因也主要有四個(gè)方面：一是高溫燒熔，在DPF 再生時(shí)，碳顆粒在DPF 表面燃燒，釋放出大量的熱，使DPF 載體溫度急劇升高，使DPF 材料燒熔；二是熱應(yīng)力損壞，車在行進(jìn)過(guò)程中，路況不斷變化，尾氣溫度也不斷變化，使DPF 自身的溫度非常不穩(wěn)定。前端與后端溫度，中間與外圍溫度經(jīng)常存在動(dòng)態(tài)差異，因而使DPF 承受不斷變化的熱應(yīng)力，導(dǎo)致DPF 破裂；三是不可燃物的堵塞，柴油中的S 和P 燃燒后的硫酸鹽和磷酸鹽都是不可再燃燒的，最終沉積在DPF 中，造成其失去過(guò)濾效率；四是振動(dòng)損壞，與 DOC 相似，車輛行駛過(guò)程中的振動(dòng)造成DPF 損壞。（以上內(nèi)容來(lái)自百度文庫(kù)）
廣州市新力金屬有限公司自主研發(fā)的可水洗再生的金屬DPF過(guò)濾器在目前柴油車尾氣處理中具有非常優(yōu)越的特點(diǎn)，適用于排放惡略的環(huán)境（低排溫、高原排)，載體材料為鐵鉻鋁材料，耐高溫且拆裝、反沖不易碎，清潔、維護(hù)方便，搭配我司研發(fā)生產(chǎn)的顆粒物傳感器和在線監(jiān)控使用配套使用，隨時(shí)監(jiān)測(cè)尾氣動(dòng)態(tài)，保證尾氣達(dá)標(biāo)排放。
