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康明斯国六技术全景解读(6):DPF如何再生?

2019-08-02 04:00:00 天天向左002
卡车之家
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康明斯国六技术全景解读(6):DPF如何再生?

今天我们聊一聊关于排气温度的逐步提升与DPF再生的问题。

一,DOC的工作与温度的关系

如何做好发动机的快速升温,以利于低速,低温工况SCR尽快开始工作是国六的关键点之一。

康明斯国六技术全景解读(6):DPF如何再生?

前面我们说过DOC可以吸附和氧化没有完全燃烧的气体碳氢气体和一氧化碳。

其中一氧化碳氧化温度是150°,碳氢气体氧化温度是180度;而DOC在250°以上才可以将来自发动机的一氧化氮转化为二氧化氮,提供给DPF作为催化剂,二氧化氮作为催化剂可以降低颗粒物燃烧温度。

康明斯国六技术全景解读(6):DPF如何再生?

所以只有尽快提高DOC温度将它快速激活,才能开始氧化发动机排放的可燃气体以减轻环境污染和尽早的开始对于DPF的再生功能(DOC达到起燃温度开始工作就是DPF再生的开始)。

前面介绍的关闭进气节气门与关闭排气节气门就是为了尽快激活和保持DOC工作温度,DOC进口温度达到250°以上才能将来自于发动机的一氧化氮NO转化成二氧化氮NO2。

但同时超过400°以后DOC将无法继续将一氧化氮转化为二氧化氮,所以被动再生时的温度范围就是250-400摄氏度。

400摄氏度对于轻质碳颗粒,气溶胶类的颗粒物氧化效果很好,对于硬核质碳颗粒以及碳颗粒累积较多,碳载量较大的状态400度的再生温度已经无法达到完全再生的目的。需要说明的是:被动再生不需要电脑和人手动来干预,省钱(省油)省事!

康明斯国六技术全景解读(6):DPF如何再生?

二,行车喷油再生

康明斯采用缸内燃油后喷的方式来继续提高排气管温度。利用高压共轨燃油系统的喷油器多次喷射来完成。康明斯国六发动机共有三次后喷射。

从主喷射往后数:后喷射1,后喷射2,后喷射3。其中后喷射1(上止点后)就是我们前面讲过的缸内净化喷射,它是把主喷射燃烧后的剩余可燃气体再次点燃,让它燃烧的更干净残留更少,所以叫“缸内净化”。

康明斯国六技术全景解读(6):DPF如何再生?

位于后喷射1之后很晚的后喷射2(做功行程下止点前)的燃油喷射只有少部分可以做功燃烧,其余部分则变成碳氢气体在DOC(氧化催化器)氧化放热点燃DPF积存的碳颗粒物。

这部分热量是行车主动再生热量的主要来源。行车主动再生的最高温度限值是500°(行车的时候排气管温度太高不安全),500摄氏度就可以解决绝大部分碳烟颗粒物的再生问题。

康明斯国六技术全景解读(6):DPF如何再生?

行车主动再生是由电脑根根据“碳载量”数值自动介入的。如果看到主动黄色再生指示灯点亮的话我们应该加大或保持油门以利于行车主动再生的尽早完成。

否则行车主动再生长期无法解决就会提前进入驻车再生状态,耗油又费车!后喷2也可以给后喷3工作的时候提供热量让DOC快速升温,加快氧化放热速度。

三,停车再生

当DPF碳颗粒累积太多,或者无法做到充分行车再生的情况下(比如城市工况走走停停)黄色再生指示灯会闪亮,同时会报出故障码,就需要停车再生了。停车再生由后喷2,后喷3一起完成。

后喷3(排气行程,下止点后)时缸内压力温度大大降低,基本上不会燃烧做功。燃油随排气流到达DOC,由DOC氧化放热使碳烟颗粒在DPF内燃烧。

停车再生温度可以达到600°以上,停车再生的时候必须注意周围环境没有易燃物品!如果停车再生无法让故障灯熄灭,故障码消失或者在车辆的行驶中发现黄色红色发动机机故障灯一起点亮,故障码出现就需要去服务站解决问题了!

康明斯国六技术全景解读(6):DPF如何再生?

四,关于DPF再生中可能会遇到的问题

1)发动机持续在轻载工况下运行,会导致DPF的积碳量持续上升。而且发动机持续在轻载工况下运行,被动再生效果也差,行车主动再生也无法有效的完成,导致DPF中的颗粒不能有效清除。

此时如果车速切换至较高车速循环就可以执行行车主动再生,或者手动执行原地再生。

2)当DPF灯开始常亮时。要求驾驶员在1-4个小时内完成主动再生。关于主动再生时间长短的问题:主动再生时间长短受气温,发动机工况,碳烟颗粒物累积程度影响而异。主动再生结束,DPF灯会熄灭。

3)DPF灯开始闪烁后,若主动再生仍旧无法完成,随着车辆运行DPF颗粒持续增长,发动机控制模块(ECU)会通过逐渐降低功率方式来执行保护措施。直至强制发动机熄火,强制驾驶员去服务站排除故障。

此时去服务站只能拆解DPF,压缩空气反吹清理DPF中的颗粒,然后重新装到车上,启动发动机,按下再生开关,做完主动再生以后当前故障码会变成历史故障。

康明斯国六技术全景解读(6):DPF如何再生?

4)排气管如果漏气,比如涡轮增压器至颗粒

捕集器的连接处垫片漏气的情况下,DPF吸附碳颗粒后背压升高,此时DPF会进行被动再生和主动再生,但是因为排气气管漏气,被动再生基本上不会起任何作用,主动再生因发动机会喷射燃油进行燃烧。

但因漏气会导致热量漏失造成温度不够,喷射燃油碳颗粒全部吸附在颗粒捕集器(DPF)表层,进一步加剧了漏气(排气管压力升高,漏气处就会加大漏气量)和颗粒捕集器堵塞。

此时也需要先拆解DPF,压缩空气反吹清理碳颗粒以后,装回DPF,按下再生开关执行原地再生。

康明斯国六技术全景解读(6):DPF如何再生?

五,利弊分析

说实话,康明斯缸内排气行程喷柴油我个人觉得是一步险招。就跟耍大刀似的,玩得不好就会伤着自己。首先,排气行程喷油的过程中会对缸壁有清洗作用,对于缸壁油膜的形成是起负作用的。

在康明斯国六技术发布会上康明斯技术人员已经说明了过于频繁喷油再生会造成机油增多,这就证实了柴油会顺缸壁进入油底壳的事实。

可能很多人听过轿车机油增多的故事,汽油发动机碳氢气体进入油底壳多半是顺着活塞环的三隙(端隙,侧隙和背隙)进入油底壳凝结。

康明斯国六技术全景解读(6):DPF如何再生?

而柴油则可能会凝结在气缸壁(因为柴油不容易气化,同时缸壁温度最低)被活塞环刮下油底壳,对于缸筒的早期磨损影响是不言而喻的,机油长换油也自然成了泡影!

当然,康明斯对于自己技术自信也肯定是经过了充分的实验的。这些都是建立在按照康明斯规范使用合格柴油,达标机油的基础之上。

联想到博世这个后喷射的高手舍弃缸内后喷射再生技术,采用排气管喷射这种较为保守的喷射技术,不免让人感觉康明斯要把“娇气”的传统一直继承下去!

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(文/卡家号:天天向左002)

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