柴油机尾气后处理系统再生辅助进气的研究.pdf
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1、内燃机与配件w w w n r j p j c n柴油机尾气后处理系统再生辅助进气的研究魏起森(天津现代斗山发动机有限公司,天津 )摘要:装D P F的柴油机再生时常会遇到再生失败、D P F载体熔融、润滑油稀释等问题.本文通过对以上问题深入研究发现再生时提供额外的新鲜空气不仅能保障再生顺利进行,还能优化再生过程中存在的问题.再生辅助进气就是在柴油机后处理处于再生阶段时给后处理系统提供新鲜空气.该系统是根据发动机运行工况和后处理温度来决定提供额外新鲜空气的时刻和用量.满负荷或中等负荷以上,发动机本身的热负荷较大,排温也较高,再生辅助进气正常工作.小负荷或者长时间怠速时,再生不能进行,该系统就不
2、工作.关键词:柴油机;颗粒捕集器(D P F);再生;再生辅助进气中图分类号:T K 文献标识码:A文章编号:X()R e s e a r c ho nR e g e n e r a t i v eA u x i l i a r yF r e s hA i rS y s t e mi nD i e s e lA f t e r t r e a t m e n tS y s t e mW e iQ i s e n(T i a n j i nH y u n d a iD o o s a nE n g i n eC o,L t d,T i a n j i n )A b s t r a c t:R e
3、 g e n e r a t i o no fd i e s e l e n g i n ew i t hD P Fo f t e ne n c o u n t e r sm a n yp r o b l e m s,s u c ha s r e g e n e r a t i o n f a i l u r e,D P Fc a r r i e rm e l t i n ga n d l u b r i c a t i n go i l d i l u t i o na n ds oo n T h r o u g h i n d e p t hs t u d yo f t h ep r o
4、b l e m s,d u r i n gt h er e g e n e r a t i o n,s u p p l y i n gf r e s ha i r t ot h ea f t e r t r e a t m e n t s y s t e mi sb e t t e r f o r r e g e n e r a t i o n,a n da l s oo p t i m i z i n gt h ep r o b l e m se x i s t i n g i nt h e r e g e n e r a t i o np r o c e s s A u x i l i a
5、 r ya i r s y s t e ms u p p l y f r e s ha i r t oa f t e r t r e a t m e n t s y s t e mw h e ne n g i n e i s i nr e g e n e r a t i v e s t a t e A c c o r d i n g t o t h e l o a do f e n g i n e,A u x i l i a r ya i r s y s t e ms u p p l yd i f f e r e n t f r e s ha i rd o s ea td i f f e r
6、e n t t i m e U n d e r f u l l o rm o d e r a t e l o a dc o n d i t i o n,A u x i l i a r ya i r s y s t e mc a nw o r kn o r m a l l y,m i n i m u ml o a do r l o wi d l e,A u x i l i a r ya i rs y s t e mc a n ntw o r kK e yw o r d s:D i e s e l;D P F;R e g e n e r a t i o n;A u x i l i a r ya i
7、 rs y s t e m作者简介:魏起森(),河南遂平人,男,汉族,硕士,研究方向内燃机.引言目前由于国内国V I法规的全面实施,轻型柴油机尾气中颗粒(PM)单靠缸内净化已经远远不能满足法规要求.因此许多厂家开始使用颗粒捕集器(D P F)来净化发动机尾气以促使排放达到法规要求.通过在尾气处理中加装颗粒捕集器这个有效手段净化尾气已经越来越被广大轻型发动机厂家接受,该方法不需要对发动机结构做大的调整,仅仅需要在布局上做一些改动即可,改动变化小,改动成本低,经济效益好,特别是在疫情肆虐的当下,该方案更符合现阶段的国情.现有的颗粒捕集器(D P F)再生方式现阶段D P F的再生方式主要有电加热再
8、生和发动机后喷再生这两种主要的方法,而且后喷技术也是目前降低柴油机污染物排放的有效手段.电加热再生优点是再生过程简单、再生中不需要额外燃油,也就是发动机不需要后喷,对再生发生的条件和时间要求不多,优点明显.但是,电加热再生结构复杂,颗粒捕集器(D P F)需要额外布设电路,还需要专门的电源供电,生产和使用成本高,因此缺点同样明显.发动机后喷再生也分两种方式,一种是再生时,发动机缸内喷油结束后,在活塞接做功冲程近下止点时喷出一部分燃油,这部分燃油与缸内高温废气相遇气化氧化后被排出缸外,在经过选择性催化氧化器(D O C)后温度进一步升高,高温尾气进入颗粒捕集器(D P F)可以氧化累计的碳颗粒,
9、就是再生.此种方法优点是发动机不需要重新设计,整体布局不变,也不需要额外的其他部件,经济实惠.缺点是再生是由于是缸内后喷,极易导致燃油进入润滑油中,润滑油稀释的问题.同时也存在再生时可能尾气中氧含量不足,再生发生的慢,再生时间延长.但是这种方式缺点也明显,主要有二,一是再生中由于发动机的后喷,很可能后喷的燃油不能全部排出缸内;二是通过气缸壁流到润滑油中,稀释润滑油,降低润滑油粘度,影响发动机旋转件的润滑效果,严重者会导致发动机损坏.另一种后喷再生是在选择性催化氧化器(D O C)前端安装一个喷嘴,当颗粒捕集器(D P F)中碳载量达到再生条件时,通过安装在选择性催化氧化器(D O C)前端的喷
10、嘴喷油,燃油与高温尾气后气化氧化,在经过选择性催化氧化器(D O C)时进一步氧化,升温,升温后的尾气进入颗粒捕集器(D P F)氧化捕集的碳,达到清除积碳的目的.此种方法的有点是直接排除了燃油进入润滑油中的难题,从根本上杜绝了润滑油稀释的问题.但是缺点是需要布置后喷管路和燃油压力泵,需要增加喷嘴和安装位置及控制系统,发动机安装也需要从新布置,改动较大.通过后喷实现颗粒捕集器(D P F)再生的两种方式除 年第 期了各自存在缺点外,都存在一个共性的缺点,就是没考虑再生时尾气中氧气含量低的问题.再生时后喷的燃油经过选择性催化氧化器(D O C)消耗点一部分残存氧气提升尾气温度,高温的尾气点燃颗粒
11、捕集器(D P F)中的碳,但是尾气中本来残存的氧气就少,一部分还被后喷的燃油消耗,剩余的氧气才能与颗粒捕集器(D P F)中的碳发生氧化反应.由于氧气的不足,颗粒捕集器(D P F)中的碳氧化完全需要更长的时间,很可能使再生时间加长,后喷也相应的延长.这样不但增加燃油消耗,提高使用成本,发动机排放的尾气也增大,对环境不友好.如果再生时增加尾气中的氧含量,能大大的加速颗粒捕集器(D P F)中的碳的氧化速率,缩短再生时间,节省后喷油量.对缸内后喷来说会更有利,不仅能节省了后喷燃油量,还能降低燃油进入到润滑油中的风险,减小润滑油稀释率.再生辅助进气系统的构成为实现再生时增加尾气氧含量这一目标,特
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