柴油机DPF系统可靠性试验研究

柴油机 DPF 系统可靠性试验讨论摘要：DPF 后处理系统已广泛应用，DPF 开裂导致整车 PM 超标，堵塞会导致经济性恶化，动力性不足。文章通过合理设计台架可靠性试验循环和过程分析，有效验证 DPF 系统可靠性。关键词：DPF；柴油机；台架试验；可靠性0 引言柴油机有着动力性好，又十分经济的优点，目前被大量大小型交通工具采纳。而柴油机排气的有害成分主要有 CO、HC、NOx、硫化物以及颗粒物、臭味气体等，由于柴油机使用的混合气平均空燃比比理论空燃比大，故其 CO 及 HC 排放明显低于汽油机，但 NOx、颗粒物及臭味气体却较高[1]。柴油机的尾气处理目前有两个控制方向：一方面改善发动机机内净化技术如废气再循环和控制燃烧等技术；另一个方面改善机外净化技术如提高尾气处理器的处理效果。尾气处理技术常用技术有选择性催化还原（SCR），氧化催化（DOC），颗粒捕捉器（DPF）等技术[2]。其中，壁流式颗粒捕集器是公认的降低 PM 排放最有效的装置之一，其捕集效率可达95%以上[3]。随排放升级部分地区也强制要求使用 DPF 来控制 PN 的排放水平，而对于装在轻型柴油车上的颗粒捕集器，需要进行 200 个加载再生耐久试验循环[4]，如何进行 DPF 可靠性试验尤为重要。1 试验设备及试验方案1.1 试验台架表 1 为试验使用的测试用设备型号，表 2 为测试用发动机及后处理参数。发动机采纳江淮自产某款国五发动机。1.2 试验方案c）工况 1 连续运行 11 次，为确保进入工况 2 前 DPF 内部碳烟烧完，第 11 次再生完成后全速全负荷工况运行 40min，再进入工况 2，工况 1：工况 2=11：1。取整后可靠性共运行 220 次加载再生循环累计 385h。1.3 传感器布置在 DPF 前后以及 DPF 载体内部布置温度传感器，监控再生过程中温度变化情况，如表 3 和图 3 所示。2 加载再生可靠性试验根据上述工况进行可靠性试验和后处理评价。如表 4 所示，试验后各稳态工况点 THC 转化效率均在 80%以上，DOC 氧化性能再指标范围内。DOC+DPF 后端测得的 FSN 值均小于 0.01，且排气尾管无任何黑烟，后处理过滤效果良好，如图 4 所示。如图 5 所示，DPF 累碳量试验过程中均在 6.5±0.5g/L 范围内，与标定值基本一致，随可靠性试验进行，累碳能力略微下降，220 次循环后累碳量在 18.9g，这是因为部分机油参加燃烧，DPF 内部累积灰分，导致碳的加载量减少。常规再生循环共运行 200 次，如图 6 其中 8 个循...