柴油发动机微粒过滤器

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柴油机仍是最有效的内燃机，因此广泛的用于遍及全世界的重型货车和非路车辆。近年柴油引擎在客车的使用也剧烈的增加，目前在西欧注册的新车已接近51.9%的高峰（约700万辆）。尽管在美国销售的柴油轿车的比例小于2％，由于燃料价格的上涨及对温室气体排放的敏感性，相信不久的将来对柴油轿车的兴趣将进一步增加。 考虑到柴油机排气中的氮氧化物(NOx)和微粒(PM)对健康非常危险，为适合将来全球范围的排放标准，诸如柴油机微粒捕获及氮氧化物分离等废气排放控制技术将是必须的。 柴油机排放的PM可以通过发动机更好的燃烧（高温及氧气过剩）来降低，然而NO的排放增加(称为PM-NOx折衷)，因此法规限制二者的污染物。有两种可能的方法达到PM/NOx的限制：PM过滤器或NOx处理（将来二者同时采用）。众所周知用于发电厂的SCR(NOx的选择性催化剂还原法) 技术，从2005年起引入用在欧洲商业交通工具，已满足欧Ⅳ标准（2005年）和欧Ⅴ标准（2008年）。在美国，重型柴油交通工具中的多数在2007年必须装备，以满足美国环境保护机构的标准。对于轿车，PM过滤器从2000年以后已经实现，其市场也预期展示一个极大的增长，预测在德国PM过滤器更新的轿车约70万辆。关于柴油机排气控制技术的广泛的评论，在SAE出版物定期发布。
    DPF的原理和作用

    微粒及过滤：

    由于引擎中柴油机燃料的不完全燃烧，排放出各种类型的柴油机微粒（PM），其成分为碳、无机氧化物及碳氢化合物，包括一些有毒的多环芳烃(PAHs)，这些微粒由尺寸5～20nm的原始微粒组成，并且凝聚成尺寸50～150nm团，其尺寸和成分受发动机、燃料、添加剂及其在排气管中运动的影响。

_    微粒定义为尺寸小于10μm（PM10）或2.5μm（PM2.5）,法规要求对所有的排放物质过滤并通过重量分析的方法进行检测，假如可能采用适当的检测装置，纳米颗粒对健康影响的持久的讨论，或许对将来关于颗粒数量和尺寸的限制产生改变。

    柴油机微粒过滤器（DPF）装置需要一个捕获装置和捕获装置的再生系统，另外颗粒会阻塞捕获装置并引起背压的增加，过滤器必须承受再生时产生的热状态。

    虽然孔径50nm以下的过滤器，商业上用于液体的过滤，由于压降太大不适用于气体。大孔径的过滤器材料过滤微粒不仅是作为一个筛子，另外采用其它的方法，即碰撞和扩散（称为深床过滤，见图一），作为一个例子，高效空气微粒过滤器采用净化室的纤维毡净化脏的气体，过滤期间，捕获的颗粒通过称为“滤饼过滤”的作用提高捕获效率。

   与筛子不同需要考虑的是捕获颗粒的效率，收集和阻止颗粒（除颗粒尺寸、孔径及过滤层厚度以外）主要受气体/颗粒速度的影响，因此，废气通过过滤器需要采用合适的速度，引擎在全功率时的废气体积在小直径的通道产生非常高的气流速度，只能由过滤器几何轮廓的高横断面面积来减少。微粒过滤器同样作为消声器工作，因而完全或部分取代通常安装在汽车地板下非常有限空间的吸音系统。

    再生：  

    过滤器收集的颗粒使压降增加，这是为什么要通常周期性的采用加热的方法清洁过滤器的原因。收集的灰在温度约600℃时开始自燃，然而这样的温度在排气管中不是可以常常得到，因此需要采用技术手段控制过滤器的再生，不采用燃料添加剂时可采用电加热或气体燃烧的方法提供高的温度。通过控制发动机（后喷射）及过滤器前面的氧化催化器，排气温度也可以升高至超过400℃使积灰点燃，对这样的系统，过滤器需要一个特别的催化剂涂层，或者通过燃料添加剂由催化剂使灰浓缩（称为fuel-borne additives），因为灰的氧化放热，点火后局部温度升高，取决于过滤器材料的热性质（比热容及热导率），也与排气量及排气温度有关，最坏的情形是全部积聚的灰点燃后引擎停止，过滤器局部1000℃或更高的温度将产生。相比采用氧气的游离O2，有一个更有效的方法在较低的温度下燃烧灰，CRT(continuous regeneration trap)过滤器采用特别配方的催化剂，采用NO2代替O2，但需要采用超低硫燃料( <50 ppm)并且废气温度大于240℃，通常，氧化催化剂仅氧化吸附在颗粒上的可溶有机组分（SOF）。

    再生方法的选择取决于采用DPF的系统，作为一个例子，通过控制发动机进行再生在改造应用中是困难的。
    转自中国过滤网：http://www.chinaguolvqi.com/

ghostsky

此贴不错！ 学到东西了

yy863973

版主有没有做过相应的光学观测呀？