张震亚

摘 要：本文根据目前DPF的再生技术问题，对于发动机的DPF再生控制技术进行了分析，并对再生控制策略中的安全性、再生条件进行了阐述，可供有关单位进行参考。

关键词：发动机；DPF；再生控制

柴油发动机存在排放上的难点，在柴油发动机的为其排放中通过排气装置排除的颗粒物、氢氧化物等对周围环境具有较严重的污染，只依靠发动机内部净化措施不能达到较高排放标准的需求，因此采用排放后处理装置也就成为了柴油发动机技术的必然选择。

因为柴油发动机的空燃很高，不能采用汽油发动机的三效催化装置对于柴油发动机的排放物质开展高效净化，而微粒过滤措施则是对柴油发动机的微粒排放进行有效处理的最佳技术之一。对于轿车的柴油发动机而言，优良的再生控制技术应当使得投入的费用尽量减少，同时避免受到日常驾驶条件的局限，必须可以确保在正常的驾驶条件下进行再生，而且进行再生时还必须避免对整车的驾驶情况产生较大的干扰。

1.DPF氧化催化及微粒捕捉技术

和汽油发动机的排放物进行对比，柴油发动机产生的污染排放物质中主要的成分包含微粒物质，而微粒捕捉装置的基本作用就是进行微粒的捕捉工作，而过滤物质和过滤物质的重生则是关键环节。当处理装置运行过程中，过滤物质能够吸收大部分污染物微粒，当污染物颗粒开始进行累计之后，过滤物质前后会出较大的压力差，而压力差会随着时间更加明显，柴油发动机排除气体的阻碍压力也会逐步增加，在这种情况下就必须通过有效方式对污染物微粒进行燃烧处理。

氧化催化和微粒捕捉存在的技术问题为过滤物质的重生，在许多柴油发动机的微粒捕捉装置重生技术中，不考虑过滤物质连续重生的情况，其他情况都必须分析判断重生的实际，而且还必须对重生的整个阶段开展监测和控制。柴油发动机的排气温度、排除气体的氧气含量、排气流速以及颗粒加载的浓度等参数都会对过滤物质的重生产生作用，因此按照柴油发动机的运行规律以及运行状况科学确定重生措施对微粒捕捉装置的可靠重生有着十分关键的意义。

2.DPF再生保护分析

2.1DPF再生过程具有的风险

DPF再生控制系统具有的基本风险在于控制系统以及DOC+DPF自身。如果控制系统出现难题将会迅速对后处理系统执行设备的反应产生不利干扰，HC喷射准确性降低，喷射量如果过大将会导致整个排气过程的温度过高，从而使的DPF烧毁的风险大幅度升高，同时控制系统对输入信号的接收如果出现故障也有可能使得后处理系统无法正常运行；DOC+DPF自身具备的风险主要为不可控的再生发生，如果DPF系统的内部积碳数量过大时温度不能根据实际情况进行有效管理，也有很大可能会让积碳反应速度加快，从而让DPF内部温度梯度过大出现烧毁的情况。因此综上所述，DPF再生过程的风险主要以控制系统和DOC+DPF温度控制的风险规避。

2.2DPF再生保护情况

DPF的再生保护的含义是说在DPF的再生阶段危险发生时或者当预测到危险马上会出现时，应当迅速中断再生，防止整个系统出现损坏。而整个再生保护策略的核心是对有可能出现的危险进行科学有效的预测，通过对系统各结构部件的耐久性试验，根据取得的相关实验数据分析判断关键部位的参数可以顺利运转的允许界限，并且根据分析结果作为执行保護控制的触发因素。需要执行再生保护的情况主要包括以下几个方面：

2.2.1燃油量不高

主动再生过程中会出现燃油消耗数量的大幅度升高，因此会导致车辆的正常行驶里程缩短。如果整车、发动机或后处理系统控制单元监控到目前运行的车辆燃油量太少，燃油液位过低的情况下，必须及时中断主动再生的进行，从而防止车辆因为缺少燃油导致无法正常行驶。

2.2.2燃油温度较高

燃油温度较高会产生主动再生关键构件HC喷射系统的破坏，判断最高的燃油温度必须对HC喷射泵、喷嘴相关传感部件的最高工作温度进行有效检测，从而确保主动再生的顺利开展。同时也可以在部件供应单位处得到相关数据，再生过程中如果出现燃油温度过高的情况，必须及时中断再生，防止意外情况的发生。

2.2.3系统部件问题

如果后处理系统控制器监测到主动再生系统部件或传感部件发生故障时，必须中断再生。如果系统构件比如HC喷射系统或传感部件发生故障时，假如继续进行再生会导致再生无法顺利进行或再生过程无法得到有效控制，温度传感器失去作用则会导致控制单元内部接收到错误的温度信息，从而导致HC喷射控制不够精确，过多喷油会使DPF温度过高，因此也会导致DPF出现烧毁的情况。

3.PF再生条件分析

3.1主动再生条件

3.1.1合适的碳载量

碳载量是导致DPF主动再生的因素之一，如果碳载量过大时进行再生就会导致DPF烧毁，后期碳反应无法得到控制；反之如果碳载量过小则会导致再生频繁，从而油耗提升，而且积碳燃烧过程不完全，如果这样的情况持续下去就会导致DPF过滤孔堵塞，排气背压升高同样会使油耗水平上升。所以主动再生进行的前提情况是合适的碳载量，可以根据DTI试验的结果或者联系相关厂家得到合适的积碳水平数据。

3.1.2适合的DPF进口温度

主动再生控制的关键环节是DPF的进口温度控制，主动再生过程中DPF的进口温度控制在何种范围将会第一时间干扰到到再生的持续阶段以及柴油发动机的燃油经济性能。所以DPF主动再生的第二个条件是可以确保合理的DPF进口温度。

3.1.3适合的HC喷射条件

HC喷射是确保主动再生阶段中达到合理的DPF入口温度的关键环节，HC喷射应当研究系统工作安全性和有效性的问题。

3.2被动再生条件

一般来说在柴油发动机排除的污染气体中，NOx的基本成分是NO。而在DOC中NO在催化剂影响下被氧化成NO2，生成的NO2相应的进入DPF中氧化过滤沉积下的炭烟，排气中的微粒物在捕集器内一边得到过滤沉积，一边进行氧化去除，在一定程度上保持动态平衡，实现DPF的连续再生。柴油发动机不断产生NOx，不过必须控制科学有效的排气温度才能使反应继续开展。被动再生进行的条件主要有以下几方面：

3.2.1科学的排气温度

排气温度会直接影响载体内反应物活化性，对再生来说，NO2氧化Soot受温度影响较小，而O2氧化Soot受温度影响较大，O2氧化Soot依靠较高的反应温度，该反应在400℃左右开始发生，在500℃以上明显发生。根据研究可知在（300～400）℃范围内，微粒浓度随温度升高具有轻微降低趋势，主要以NO2反应为主，高于400℃后O2反应则会起到关键作用，

3.2.2科学的排气氧浓度

被动再生过程包含有基于O2的再生，若排气温度较高条件下O2所占比例更大，即发动机工作在较大负荷工况下O2的再生起主要作用。

4.结论

对于柴油发动机的尾气排放颗粒物质处理而言，可以采用DPF再生控制技术对颗粒物质进行有效吸收，并且其方案简便易行，控制方式多样化，而且费用不高，对于汽车柴油发动机的发展而言是具有深远意义的。

参考文献：

[1]韦雄，冒晓建，祝轲卿，等.基于机内技术的DPF再生控制策略研究[J].农业机械学报，2013，44（11）：1-5.

[2]万桂芹，秦肖肖.DPF再生技术的分析和研究[J].轻型汽车技术，2013（3）：5-9.