颗粒过滤器( Diesel Particulate Filter,DPF)是指安装在发动机排气系统中通过过滤来降低排气中PM的装置。当DPF载体的表面涂覆有催化剂,称为催化型颗粒过滤器( Catalyzed Diesel Particulate Filter,CDPF)。 柴油颗粒过滤器的分类有2种:一是按再生种类分类;二是按有无催化分类按再生种类通常分为主动再生过滤器和被动再生过滤器。主动再生过滤器需要利用外加能量(如电加热器、燃烧器或发动机操作条件的改变以提高排气温度)使DPF内部温度达到PM的氧化燃烧温度:被动再生过滤器工作时不需要任何能量输入,只需要发动机排出来的尾气所携带的能量即可,一般针对CDPF或DOC+DPF等系统DPF的再生是指DPF使用一段时间以后,收集在DPF里的PM需要定期去除掉,从而恢复过滤性能的过程。与主动再生相比,被动再生需要的温度较低,可以实现DPF的连续再生,而主动再生需要的温度较高,故需要额外的升温措施或利用催化剂来降低炭烟的燃烧温度。为了使柴油机在全部工况下都能实现DPF的可靠再生,通常需要将主动再生和被动再生结合起来使用,将机内燃烧和机外再生技术结合,比如DOC+DPF结合燃烧器的再生方法,以及缸内后喷结合燃油催化剂的再生方法。 按有无催化分类通常分为无催化型过滤器和有催化型过滤器,无催化型过滤器一般需要采用主动再生技术,而有催化型过滤器可以是被动再生,也可以是主动再生。 目前市面上应用最多的主要有被动带催化型颗粒过滤器和主动无催化型颗粒过滤器2种。被动带催化型柴油颗粒过滤器可以降低PM排放85%左右,可以降低HC和CO排放60%~90%:主动无催化型柴油颗粒过滤器可以降低PM排放85%左右,可以降低HC和CO排放10%~20%图1-53所示为某汽车安装的DPF结构示意图。它在捕集了一定量的微粒后系统通过燃烧堆积的炭颗粒达到淸洗过滤的效果,并且能够使催化剂连续再生。
DPF的过滤程度可以用过滤效率来表示,即试验车辆或发动机按照指定的工况运行时,单位时间DPF颗粒物捕集量(质量)与DPF入口中气体所含颗粒物量(质量)的比值。
DPF能够有效地净化柴油机排气中70%~90%的微粒,是净化柴油机微粒物最有效、最直接的方法之一,目前国际上已实现了商品化。
