《DPF技术概述》课件.pptVIP

**********DPF的重要性减少颗粒物排放DPF可有效捕集柴油机排放的PM2.5和黑烟，捕获效率高达99%以上，显著减少对大气的污染。颗粒物是柴油机排放的主要污染物之一，长期暴露在高浓度颗粒物环境中会增加心肺疾病和癌症的风险。满足日益严格的排放标准全球范围内排放法规日益严格，如欧VI、国六等标准对颗粒物排放有极严格的限制，安装DPF已成为柴油车达标排放的必要措施。没有DPF技术，现代柴油车几乎无法满足当前的排放法规要求。改善空气质量广泛应用DPF技术可显著降低城市大气中的颗粒物浓度，减少雾霾形成，改善空气质量，保障公众健康。一辆未安装DPF的柴油车排放的颗粒物可能相当于数十辆装配DPF的车辆总和。DPF发展历史1早期研究（20世纪70年代）随着人们对柴油机排放污染认识的提高，科研机构开始研究颗粒物捕集技术。1976年，Corning公司首次提出利用蜂窝陶瓷材料过滤柴油颗粒物的概念，奠定了DPF技术的基础。研究初期主要集中在过滤材料和结构设计方面。2商业化应用（90年代末）1990年代，随着环保意识的增强和排放法规的严格，DPF技术开始在商用车上试用。1996年，PSA标致雪铁龙集团在部分柴油乘用车上首次大规模应用了DPF系统，开创了DPF商业化应用的先河。此阶段的主要挑战是DPF再生技术。3广泛应用（21世纪初至今）随着欧III/IV排放标准的实施，DPF技术在欧洲市场迅速普及。2010年后，中国、美国等国家的排放法规趋严，DPF技术在全球范围内获得广泛应用。现阶段研究重点已转向DPF的耐久性、智能控制和成本优化。DPF基本结构1外壳DPF的外壳通常由耐高温的不锈钢材料制成，主要功能是保护内部的陶瓷载体，同时还需承受排气系统的压力和温度变化。外壳还配有安装支架，便于固定在车辆底盘上。优质的外壳设计能减少热损失，有利于DPF的被动再生。2陶瓷载体DPF的核心部件，通常呈蜂窝状结构，由耐高温陶瓷材料（如碳化硅、堇青石等）制成。载体表面有大量微小孔隙，用于捕集废气中的颗粒物。载体的孔密度、壁厚、孔隙率等参数直接影响DPF的过滤效率和背压特性。3催化涂层为提高DPF的再生性能，载体表面通常涂覆催化材料，如铂、钯等贵金属。催化涂层可降低颗粒物氧化温度，促进被动再生过程。不同催化剂配方针对不同工况和再生策略进行优化，以提高系统效率。4传感器系统现代DPF系统配备多种传感器，如压差传感器、温度传感器等，用于监测DPF的工作状态和颗粒物积累情况。这些数据被发动机控制单元(ECU)用于实施再生控制策略，确保DPF的正常工作。DPF载体材料堇青石(Cordierite)堇青石是一种镁铝硅酸盐矿物，具有优良的热震性能和较低的导热系数，可承受频繁的热循环，成本较低，是早期DPF的主要材料。然而，其熔点较低（约1200℃），在极端高温再生条件下可能熔融损坏。堇青石DPF通常用于乘用车等轻负荷应用场景。碳化硅(SiC)碳化硅具有极高的熔点（超过2000℃）和优异的热传导性能，热稳定性远优于堇青石，非常适合高温再生环境。碳化硅DPF通常采用分段式结构，以减轻热应力。主要缺点是成本较高，且因导热性好，不利于维持再生所需的高温。氧化铝钛酸盐(AT)氧化铝钛酸盐综合了堇青石和碳化硅的优点，具有良好的热震性能、中等的导热系数和较高的熔点。AT材料的热膨胀系数非常低，可以制成整体式DPF，减少密封问题。目前广泛应用于中高端柴油车DPF系统。DPF载体结构蜂窝状结构DPF载体通常采用蜂窝状结构，由数千个平行排列的小通道组成。这种结构提供了大量的过滤表面积，同时保持较小的体积，提高了空间利用效率。常见的孔密度为100-300cpsi(每平方英寸的通道数)。通道封堵设计DPF采用交替封堵设计，即相邻通道的两端交替封堵，迫使废气通过多孔壁流动。这种壁流式设计大大提高了过滤效率，是目前主流的DPF结构。相比于直通式过滤器，壁流式结构的过滤效率可提高50%以上。多孔壁结构DPF载体壁上分布着大量微孔，孔径通常在10-30微米之间。这些微孔构成了过滤介质，颗粒物通过壁面时被捕获。孔隙率和孔径大小直接影响过滤效率和背压特性，是DPF设计的关键参数。DPF工作原理图解废气进入阶段柴油机排出的废气从DPF入口侧进入，废气中含有未完全燃烧的碳黑颗粒物、灰分和气态污染物。气流首先进入开口的入口通道，这些通道在出口端被封堵，迫使废气必须通过通道壁面流向相邻的出口通道。过滤阶段当废气通过多孔的陶瓷壁时，颗粒物被捕获在多孔结构中，而气态物质则通过。随着时间推移，颗粒物在壁面上积累形成过滤饼层，进一步提高过滤效率，但同时也增加了流动阻力。排出阶段经过滤后的净化气体通过出口通