DOC 与 DPF 的工作原理与特点分析

DOC 工作原理与特点分析

柴油机的尾气处理中使用DOC 的主要作用是催化氧化尾气中的有害物质。DOC 一般以金属或陶瓷作为催化剂的载体，涂层中主要活性成分是铂系、钯系等贵重金属与稀土金属。当柴油机的尾气通过催化剂时，HC 化合物和CO 等在较低的温度下可以很快地与尾气中的氧气进行化学反应，生成无污染的H2O 和CO2，达到净化尾气中HC、CO 的目的。

DOC 技术要取得良好的净化效果，需要解决几个技术难题。一是柴油机的排气温度偏低，对催化剂要求较高，必须使催化剂在低温下仍然有很好的催化活性；二是柴油中的硫含量必须较低，因为硫会使催化剂中毒劣化；三是废气中的一些较大颗粒很难被催化氧化，会堵塞催化剂载体的孔道。

DPF 的工作原理和特点分析

DPF 技术又称为柴油机颗粒过滤器（Diesel Particulate Filter）技术，是比较好的降低排气中的烟尘颗粒（PM）的方法，现在市面上的壁流式蜂窝陶瓷颗粒捕捉器对PM 的过滤效率高达 90%。

DPF 技术过滤PM 的原理包括：1）惯性颗粒碰撞原理，即在颗粒的不规则流动过程中，较大的颗粒因为惯性与DPF 载体碰撞，被载体吸附，沉积在催化剂载体上；2）拦截原理，即当柴油机的废气通过 DPF 时，大于过滤材料孔径的颗粒会直接被截留，或者略小于孔径的颗粒因为相互粘着被过滤材料截留；3）扩散原理，根据布朗运动的原理，柴油机排气中细小颗粒随着气体分子的热运动表现出布朗运动，当柴油机废气通过DPF 的捕捉通道时，捕捉器的纤维状单元将使小颗粒汇聚成大颗粒，最终实现对颗粒的捕捉；4）重力沉降原理，较大的颗粒经过DPF 时，在重力作用下，自然沉积在 DPF 载体上。

从DPF 的原理可以看出，该捕捉过程属于物理过程。随着工作时间的加长，载体上堆积的颗粒会越来越多，不仅影响捕捉器的捕捉效果，还会增加排气的背压，使发动机内燃油燃烧不完全，所以如何及时处理催化器载体上的累积颗粒，是DPF 技术的关键。

DOC 辅助DPF 技术在柴油机后处理上的应用

 DOC 辅助PDF 技术的原理

从上文可知，由于DOC 与DPF 技术在去除废气中的有害物中各有自己的优缺点，如何避免它们的缺点，利用它们的优点呢？本文根据国内外的技术发展现状，结合国内发动机的具体情况，认为DOC 与DPF 结合，即 DOC 辅助 DPF 再生技术可以避开它们的缺点，并综合它们的优点。

在发动机正常工作状态下，DPF 正常捕捉颗粒，随着时间的推移，颗粒的累积导致发动机的排气背压升高。当发动机的排气背压达到预定值时，控制系统将启动再生程序。控制系统检测DOC 前的排气温度，当温度达到起燃温度时，喷油器从DOC 上游喷入柴油，与发动机的排气混合雾化，然后经DOC 氧化产生大量热量，提高了排气温度。当温度达到预定值时，点燃DPF 载体上吸附的PM，完成积累颗粒的清除工作。此时发动机背压 减小，喷嘴停止喷油。

 DOC 辅助PDF 技术的应用分析

根据DOC 辅助DPF 再生法的工作流程可以看出，此技术关键组成部分是DOC，DOC 性能的优劣是影响再生是否顺利的关键。首先最重要的是DOC 本身的催化性能。性能良好的DOC 催化剂涂层具有较低的起燃温度，即使在排气温度不高的工况下，也可以很快起燃。一则可以达到很高的HC 和CO 的转化效率；二来可以大大提高排气温度，提高自身氧化和对DPF 再生的性能；第三可以将尾气中的NO 有效转化为NO2，有利于DPF 中干碳烟的再生。

其次是喷油时机和喷油量的选择。为了使DOC 更好地将尾气中的雾化柴油氧化，需要提高排气的温度，使它达到DOC 的起燃温度，而喷油嘴的喷油量决定了排气温度所能达到的最高值。为了使DPF 里的颗粒较快地完全燃烧，DOC 后的气体需要保持高温，这就需要较多的喷油量。但若温度过高，又会损坏DPF 载体，所以喷油量的多少和喷油的时 机是再生法的关键。

另外，DPF 为连续再生，即在DPF 捕捉颗粒的同时发生化学反应，进而减慢DPF 中的颗粒物的累积速度。连续再生过程中发生的主要化学反应为：

2NO2+C=2NO+CO2   C+O2=CO2    2C+O2=2CO

DPF  再生特性好的后处理器不仅可以运转更加良好，而且能降低尾气处理系统的老化速度。

DOC 辅助PDF 技术的老化原因分析柴油机的尾气处理系统中的DOC 和DPF 在长时间使用后不可避免会产生老化。导致老化的因素也是各种各样的。

其中引起DOC 老化的因素主要有四个方面：一是高温老化，因为DOC 的催化剂有其适用的温度范围，温度太高会使贵金属烧结，出现高温失活现象；二是化学中毒，DOC 中的催化剂与尾气中的某些物质（如：S、P、Zn）反应，使催化剂失活；三是结焦和堵塞，汽车发动机尾气中较大的颗粒粘结在催化剂表面，使催化剂接触不到尾气，无法起到催化作用；四是振动损坏，车辆长期行走在复杂路况中使车辆不规律振动，DOC 受车辆振动的影响，造成了催化剂载体的破坏。

DPF 老化的原因也主要有四个方面：一是高温烧熔，在DPF 再生时，碳颗粒在DPF 表面燃烧，释放出大量的热，使DPF 载体温度急剧升高，使DPF 材料烧熔；二是热应力损坏，车在行进过程中，路况不断变化，尾气温度也不断变化，使DPF 自身的温度非常不稳定。前端与后端温度，中间与外围温度经常存在动态差异，因而使DPF 承受不断变化的热应力，导致DPF 破裂；三是不可燃物的堵塞，柴油中的S 和P 燃烧后的硫酸盐和磷酸盐都是不可再燃烧的，最终沉积在DPF 中，造成其失去过滤效率；四是振动损坏，与 DOC 相似，车辆行驶过程中的振动造成DPF 损坏。（以上内容来自百度文库）

广州市新力金属有限公司自主研发的可水洗再生的金属DPF过滤器在目前柴油车尾气处理中具有非常优越的特点，适用于排放恶略的环境（低排温、高原排)，载体材料为铁铬铝材料，耐高温且拆装、反冲不易碎，清洁、维护方便，搭配我司研发生产的颗粒物传感器和在线监控使用配套使用，随时监测尾气动态，保证尾气达标排放。