1) DPF應(yīng)用原理
國六階段對柴油機顆粒物生產(chǎn)的總量(PM)要求大幅下降,同時增加控制顆粒物個數(shù)(PN)的限制。云內(nèi)國六柴油機采用國六主流技術(shù)路“EGR+DOC+DPF+SCR+ASC。
DPF是以壁流式蜂窩陶瓷塊為濾芯的微粒捕集器(通過擴散、沉積、撞擊(大于5μm大微粒)、捕集(<100nm小微粒)機理來過濾柴油機尾氣中顆粒物的捕集器)。即:攔截隨著載體上沉積的顆粒越來越多,當(dāng)DPF中的碳煙達(dá)到一定量之后,排氣背壓增大柴油機性能便開始下降,將啟動再生功能,使碳煙顆粒燃燒,進(jìn)而達(dá)到清除碳煙目的(模型和里程再生),以便DPF能持續(xù)不斷的收集排氣捕集效率高達(dá)95%以上,最終中的顆粒物,DPF的顆粒達(dá)到降低柴油機的顆粒排放(PM),以滿足國六法規(guī)要求。
2) 廢氣再循環(huán)系統(tǒng)
> EGF閥的功能
通過EGR率可以使氮氧化合物(NOx)排出物降低,但同時會碳?xì)浠衔铮℉C)、PM排出物增加,燃油消耗增加,故氮氧化合物、碳?xì)浠衔飪烧咧g是此消彼長的關(guān)系。
> EGR閥工作原理
ECU發(fā)出占空比指令控制EGR閥電機工作,EGR閥的開啟或關(guān)閉,在通過EGR閥位置傳感器反饋信號給ECU進(jìn)行監(jiān)控調(diào)整,從而形成閉環(huán)控制。
EGR介入工作時必須引入部分排氣管中的廢物進(jìn)行氣缸內(nèi),雖然降低尾氣中的氮氧化合物(NOx),同時還將產(chǎn)生一定的碳煙顆粒。EGR率一般控制在20%以內(nèi)
3) DPF對油品的要求
燃油的選擇:必須添加滿足國六排放法規(guī)的低硫柴油(硫含量小于10㎎/㎏),以防后處理器中毒堵塞;
4) 機油的選擇
為延長后處理器清灰里程,請加注云內(nèi)動力專用或正規(guī)廠家生產(chǎn)的“CK-4級”、“E6級”或更高等級的低灰分柴油機機油。(請根據(jù)環(huán)境氣溫選擇合適標(biāo)號的機油)
4.DPF再生模式
在DPF工作過程中沉積的碳煙顆粒會逐漸增加排氣阻力,惡化柴油機性能,因此必須及時予以清除,這個過程即為再生過程。DPF的再生過程分為被動再生和主動再生兩種形式。
1) 主動再生
主動再生過程:通過后噴燃油(后噴1或HCI)經(jīng)過氧化放熱,為DPF再生提供所需要的熱量,使廢氣中殘余的氧氣與DPF中沉積的碳進(jìn)行反應(yīng),并生成二氧化碳排出,達(dá)到減少DPF內(nèi)碳煙的目的。
2) 被動再生
被動再生過程:即硬件自身原因發(fā)生的被動性再生過程。
柴油機排氣中的NOx(主要為NO)通過DOC后被氧化為NO2,而NO2與DPF中的碳反應(yīng),生成NO、CO2、CO排出,達(dá)到減少DPF中碳煙的目的。
尾氣中的NO在DOC的作用下生成NO2,NO2對被捕集的碳煙有很強的氧化能力,利用產(chǎn)生的二氧化碳(NO2)作為氧化劑除去DPF中的碳煙并生成CO2,而NO2又被還原為NO,從而達(dá)到去除碳煙的目的。
在大負(fù)荷高速行駛情況下,發(fā)動機在高排溫(T5溫度300-450℃)情況下把碳直接燒掉。
3) 強制再生
針對用戶不正常使用的替代再生方式。如:司機長期使用再生禁止、再生過程強制中斷導(dǎo)致行車再生無法進(jìn)行,容易造成碳載量過高。強制再生即人為干預(yù)性的再生過程,一般是主動/被動再生過程不能燒掉DPF內(nèi)的碳煙顆粒物,或者DPF進(jìn)入再生被反復(fù)中斷無法實現(xiàn)再生,此時儀表相關(guān)指示燈電亮提示需要人文干預(yù)進(jìn)行再生以燒掉DPF內(nèi)的碳煙顆粒。
> 強制再生過程分為以下2種方式:
■ 儀表DPF再生指示燈電亮,提醒駕駛員“需要駐車再生”,駕駛員尋找安全地帶,按下DPF再生開關(guān)進(jìn)行駐車再生。
■ 儀表DPF再生指示燈電亮,提醒駕駛員“需要服務(wù)再生”,駕駛員需要到服務(wù)站進(jìn)行先清灰/在進(jìn)行DPF再生操作。
DPF再生指示燈&儀表
4) DPF再生指示燈&儀表
當(dāng)進(jìn)入DPF再生后,儀表和發(fā)動機表現(xiàn)的特征:
● 發(fā)動機怠速時轉(zhuǎn)速提升至1000-1500轉(zhuǎn)(不同機型標(biāo)定的轉(zhuǎn)速有差異)。
● 儀表上DPF再生相關(guān)指示燈電亮(不同狀態(tài)點亮不同的燈,或改變指示燈顏色)。
因各汽車廠儀表生產(chǎn)規(guī)范和定義可能不一致,上述指示燈僅作為參考,實際以車輛儀表和汽車廠相關(guān)說明為準(zhǔn)。
提醒駕駛員DPF碳載量過高,如果整車廠需要不同的亮燈方式和顏色,通過儀表配置可實現(xiàn)模式:
■ 熄滅:碳載量在正常范圍內(nèi);
■ 常亮:碳載量過高,需要進(jìn)行原地再生;
■ 閃爍:碳載量嚴(yán)重超標(biāo),禁止再生,需要去服務(wù)站先清灰處理,在進(jìn)行DPF再生。
5) DPF高排溫指示&禁止再生指示
DPF再生過程
■ 當(dāng)T5溫度超過650℃時,DPF高溫指示燈常亮,提醒駕駛員排溫過高,再生中斷;
■ 當(dāng)T5溫度降低至620℃時,高溫指示燈熄滅,可重新進(jìn)入再生。
DPF再生過程,雖然排氣溫度未達(dá)到超溫限值(高排溫指示燈未點亮),如果周圍環(huán)境不允許(如加油站、易燃易爆物附近,路面樹葉、雜草、廢紙等),為確保安全,請立即按下禁止再生開關(guān),終止再生。
6) DPF再生請求
碳載量限值
亮燈規(guī)則:各汽車廠配置的儀表亮燈規(guī)則可能不同,即:部分汽車廠可能針對不同的限值點亮不同的DPF碳載量指示燈,部分汽車廠采用一顆燈通過不同顏色(黃/紅)、不同方式(常亮/閃爍)提醒。
DPF觸發(fā)碳載量限值和碳載量報警器:后續(xù)可能有所調(diào)整,屆時以最新發(fā)布為準(zhǔn)。
7) DPF再生保證
為保證DPF再生有效性,DPF對排氣系統(tǒng)保溫要求:
■ 要求增壓器出口溫度300±5℃時,增壓器出口到DOC前溫降小于20℃,如果達(dá)不到上述溫度要求標(biāo)準(zhǔn),減少撓性管長度或增加保溫強度;
■ 增壓器出口到后催化器安裝口之間的撓性管,長度(距離)小于1.2m;同時必須加保溫材料(耐溫不小于800℃,導(dǎo)熱系數(shù)小于0.04W/m.k),材料厚度不小于8mm;
為保證排氣溫度DPF能正常進(jìn)入再生,不允許私自篡改排氣管位置及長度
8) DPF再生邊界條件(進(jìn)入再生條件&退出再生條件)
9) 原地觸發(fā)再生(手動DPF再生&服務(wù)站DPF再生)
> 再生開關(guān)觸發(fā)再生:
整車因條件受限無法完成自主再生或報出DPF輕度超載故障(基于第一級,DPF指示燈閃爍)時,可以進(jìn)行人為強制再生,可以通過整車上的再生開關(guān)觸發(fā);
> 服務(wù)站診斷儀原地再生:
若報出DPF重度超載故障(基于第二級,DPF指示燈常亮)時,需查明碳煙顆粒超載原因,處理存在故障并對DPF進(jìn)行清灰,最后使用診斷儀觸發(fā)原地再生功能。
由于原地再生時車輛處于靜止?fàn)顟B(tài),在再生時DPF溫度不容易散發(fā),為此:
● 要求一:維修人員時刻監(jiān)控排溫情況T85排溫不能高于650℃;
● 要求二:原地再生時排氣管需包裹、DPF后處理器需與整車其他部位做好隔熱保護措施,以防因DPF燒融發(fā)生火災(zāi)。
> 診斷儀動態(tài)再生觸發(fā)
從安全的角度出發(fā),建議DPF再生過程采用動態(tài)再生方式。
> DPF駐車再生過程轉(zhuǎn)速變化
> 主/被噴再生方式
當(dāng)DPF中的碳煙達(dá)到一定量之后,需要再生DPF,即達(dá)到再生條件時,ECU開啟后噴燒掉DPF中累積的碳煙,以便DPF能持續(xù)不斷的收集排氣中的顆粒物。在被動再生的同時提供全自動駐車再生方式。
駕駛員手動再生操作流程
DPF后處理器堵塞處理
● 發(fā)動機報DPF后處理器堵塞故障(基于第二級,DPF指示燈閃爍)時,不能進(jìn)行任何形式的主動再生,需要將DPF拆除進(jìn)行清灰處理或者更換新DPF后處理器,或者因DPF后處理器堵塞導(dǎo)致發(fā)動機動力不足或無法正常啟動的情況時,需將DPF拆除進(jìn)行清灰處理或者更換新DPF后處理器。
● 注意:更換新的DPF后處理器后需要通過診斷儀對ECU進(jìn)行“DPF重置”操作,具體如下。
診斷儀觸發(fā)DPF重置操作見下表:
在DPF損壞進(jìn)行更換的時候,需要將ECU內(nèi)部的關(guān)于DPF的值進(jìn)行重置,讓ECU識別這是一個新的DPF.
10) DPF載體清洗
云內(nèi)動力后處理系統(tǒng)在發(fā)動機正常工作情況下,30萬公里免清洗。
DPF長時間運行以后燃燒剩下的灰分和碳煙顆粒會在DPF上累積(如:使用保養(yǎng)維護不當(dāng)(加注非國六柴油和非CK-4級別機油,進(jìn)氣系統(tǒng)過臟等)、發(fā)動機排放劣化、發(fā)動機達(dá)到正常磨損極限等情況下),使發(fā)動機的排氣背壓增加,再生里程變短,再生頻繁,需要進(jìn)行DPF清洗。> DPF拆裝要求
● 用記號筆在后處理前段(DOC+DPF)與后段(SCR+ASC)之間劃線記錄它們在圓周方向的相對位置。
● 先把前管與DOC之間的法蘭連接螺紋連接松開
● 擰松前段(DOC+DPF)與后段(SCR+ASC)進(jìn)行抱箍。
● 把前段(DOC+DPF)的吊掛拆掉取下,用支架把后段(SCR+ASC)進(jìn)行固定。
● 安裝的過程與上述過程相反。
注意:拆卸后后前段與后段之間的墊片必須更換。
> 背壓測試:
通過給定一定的氣量,測試DPF清背壓測試洗前后的背壓變化。
馬弗爐:提供高溫的環(huán)境,將DPF中的SOF和soot燒去(相當(dāng)于再生)
粉塵清理設(shè)備:使用一小束高壓氣體將DPF內(nèi)的灰分和未燒除的碳顆粒吹出(去除不可再生的顆粒)
11) 再生成功
> 基于運行累積(里程)的再生成功判定
■ 以里程作為再生判斷條件時:一般以T5溫度和時間作為再生是否成功的依據(jù)。再生運行模式下,T5溫度高于550℃累積達(dá)1200s(20分鐘),才能認(rèn)為再生成功。因此,代表加載程度得里程數(shù)只在再生運行模式下,T5溫度高于550℃才會遞減,相應(yīng)加載程度將隨之降級。在這種條件下累積1200s(20分鐘)才視作再生成功。
■ 如再生過程中,加載程度為降級至2即返回普通運行模式,視作再生不成功。此時剩余的代表加載程度的里程數(shù)并不代表真實DPF碳加載量,只要其余條件符合,將繼續(xù)進(jìn)入再生運行模式,并T5溫度高于550℃重新累計1200s(20分鐘)才視作再生成功。
> 基于碳載量的再生成功判定
■ 碳載量按照仿真模型進(jìn)行計算,當(dāng)碳載量降級至0級(碳載量﹤3g)時,即判定為再生成功。如再生過程中,碳加載等級未降級至0即返回普通運行模式,視作再生不成功。
■ 再生成功后碳載量將會初始化為﹤3g(D20&D25&D30)、﹤4g(D40&D43&D45&D47)。
若再生因條件不滿足而中斷退出,發(fā)動機會在適當(dāng)?shù)臅r侯(滿足再生條件)重新進(jìn)入再生模式。