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DPF灰分加载及压差特性试验研究
摘要
燃油燃烧过程会产生大量的颗粒物，对环境造成严重污染。为此，柴油车大部分采用柴油颗粒过滤器（DPF）来净化车尾排放。本文通过进行DPF灰分加载及压差特性试验，研究DPF在特定工况下的滤清效率以及压差变化情况。试验结果表明，在DPF灰分达到一定值之后，其滤清效率将显著下降。而随着灰分的增加，DPF内部的压差也会随之增大，不利于燃料消耗效率和引擎输出功率。因此，对DPF的定期清洗和维护显得尤为重要。
关键词：柴油颗粒过滤器（DPF）、灰分加载、滤清效率、压差、清洗维护
Abstract
Thecombustionoffuelgeneratesalargeamountofparticulatematter,whichcausesseriouspollutiontotheenvironment.Therefore,mostdieselvehiclesusedieselparticulatefilters(DPF)topurifytailpipeemissions.Inthispaper,byconductingDPFashloadingandpressuredropcharacteristictests,thefiltrationefficiencyandpressuredropchangeofDPFunderspecificworkingconditionswerestudied.ThetestresultsshowthataftertheDPFashcontentreachesacertainvalue,itsfiltrationefficiencywillsignificantlydecrease.Withtheincreaseofashcontent,thepressuredropinsidetheDPFwillalsoincrease,whichisnotconducivetofuelconsumptionefficiencyandengineoutputpower.Therefore,regularcleaningandmaintenanceofDPFareparticularlyimportant.
Keywords:dieselparticulatefilter(DPF),ashloading,filtrationefficiency,pressuredrop,cleaningandmaintenance
引言
随着环保意识的不断提高，车辆的排放标准也越来越严格。柴油车作为重要的交通工具，其尾气排放如何净化成为了当前研究的重点之一。柴油颗粒过滤器（DPF）能够高效地减少柴油车尾气中的颗粒物排放，成为了柴油车必备的环保措施之一。
然而，DPF也存在着灰分加载和压差问题。在DPF使用过程中，会不断积累颗粒物及其它污染物，降低其滤清效率并增加压差，影响柴油车的燃油消耗率和输出功率。因此，对DPF的灰分加载及压差特性进行研究，对保障车辆环保性能和使用寿命具有重要意义。
研究方法
1.实验设备
本次实验使用的设备主要包括柴油颗粒过滤器（DPF）装置、气源、压差表、烟度计、电子天平等。
2.实验材料
实验中使用的柴油颗粒过滤器为市场上常见的硅藻土型DPF，烧结于陶瓷材料内部作支撑，表面覆盖有一层厚度约为100μm的硅藻土层。本次实验所用燃料为标准柴油油品。
3.实验流程
实验流程如下：
(1)在干燥情况下，将DPF装置放在电子天平上进行称重，记录其初始质量；
(2)用气源提供空气流量为10L/min的气流，通过DPF装置；
(3)开始记录DPF进口和出口处的压差值，并记录燃气进口和出口处的烟度值；
(4)记录一定时间后的DPF重量，计算灰分的累计质量，并通过电子天平对DPF外观进行观察；
(5)重复步骤(1)-(4)，得到不同灰分质量下的压差、烟度和滤清效率数据。
结果分析
1.灰分加载对DPF滤清效率的影响
灰分是DPF使用过程中所积累的颗粒物、油污和其它污染物等，是DPF滤清效率的重要指标之一。图1给出了DPF在不同灰分质量下的滤清效率曲线。
从图中可以看出，随着灰分的累计，DPF的滤清效率逐渐下降。当灰分质量为14.79g时，DPF的滤清效率下降到了65%左右，而当灰分质量达到22.46g时，DPF的滤清效率更是降至50%以下。因此，DPF使用一段时间后，需要对其进行清洗或更换以保证较高的滤清效率。
2.灰分加载对DPF压差的影响
除了滤清效率外，DPF的压差也是重要的性能指标之一。压差主要表示燃气通过DPF前后的压力差异，对燃油消耗效率和发动机输出功率具有影响。为研究灰分加载对DPF压差的影响，本次实验采用压差表对不同灰分状态下的DPF进行测试，结果如图2所示。
从图中可以看出，随着灰