汽车GPF/OPF的原理、改装方面您该知道的那些事

GPF到底是什么？

GPF（Gasoline Particle Filter）简称为GPF、PPF或OPF，是指汽油车颗粒捕集器。（GPF）是从柴油机驱动的新型车辆中发现的柴油颗粒过滤器（DPF）衍生而来的，是用于降低汽车的颗粒物排放的后处理装置，它的过滤效率能达到90%以上。由于国六排放法规中新增了对于颗粒物排放的限制，而且国六b阶段比国六a阶段的排放限制严格了10倍，因此加装GPF成为了几乎所有主机厂不得不走的路。
GPF的主题结构是堇青石，就在它的堇青石上涂覆的载体上，通常是铂、铑、钯三种或者铂、铑两种组成，一般量产车出于控制成本的考虑，每L载体的贵金属含量大概在1g/L以内。
GPF过滤机理与柴油机的DPF基本相同，排气以一定的流速通过多孔性的壁面，这个过程称为“壁流”（Wall-Flow）。壁流式颗粒捕集器由具有一定孔密度的蜂窝状陶瓷组成。通过交替封堵蜂窝状多孔陶瓷过滤体，排气流被迫从孔道壁面通过，颗粒物分别经过扩散、拦截、重力和惯性4种方式被捕集过滤。

GPF vs DPF
但GPF和DPF之间还是有着许多的不同之处，最主要的区别就是汽油和柴油机尾气之间存在实质差异。与现代轻型柴油相比，汽油机排放的颗粒物排放量大约降低10-30倍，这种差异推动了最佳过滤技术的不同选择。

（1）汽油机排气温度相对高于柴油。在城市驾驶条件下，发动机输出温度介于300和500℃之间，但在高速行驶时可达到700°C。尽管这些温度足够高以维持GPF的被动再生，但运行在化学计量比下GDI发动机的排气里，氧气通常是不足的。因此，GPF再生通常发生在车辆减速期间，此时减少燃料供应，来保证排气中有充足的氧气。具有氧气存储能力的GPF可以在短时间内实现主、被动再生。

（2）相比于柴油机而言，GDI的烟灰排放少，其烟灰氧化的速度也比柴油机要快得多。所以GPF中烟灰的负载率不会太高，不会因为烟灰氧化而导致的过高的放热率，所以热耐久性不被认为是一个问题。

（3）低烟灰负载还允许使用更紧凑和更便宜的过滤器，因为体积较小，可以使用较少的贵金属材料。在柴油车中，过滤器的体积通常为发动机排量的1.5至2.5倍，而GPF的体积可以做到小于排量。

位置选择

GPF在汽油机排气管上的布置主要由三种形式，一种是和TWC集成到一块安装，距离排气歧管较近，即紧耦合式布置（Closed-coupled）。另一种是直接安装在TWC下游位置，即后置式布置（Under-floor），还有一种是在三元催化剂涂在GPF的基材上，以形成“四元催化剂”。
 

GPF再生
当车辆驾驶一段时间后，GPF里的颗粒物逐渐增加会引起发动机背压升高，导致发动机性能下降，所以需要定期除去沉积的颗粒物，恢复GPF的过滤性能。即让其中的碳发生化学反应氧化燃烧，称为GPF的再生。GPF再生可以用以下几个化学方程式表达。GPF内部温度在600ºC以上且氧浓度大于0.5%时，发生化学放热反应：C+O₂=CO₂
GPF的再生有被动再生和主动再生两种：被动再生指的是在日常驾驶工况下通过驾驶员松踏板时，发动机断油，大量氧气进入GPF，实现再生。主动再生指的是在被动再生无法满足的情况下，车辆去跑特殊工况(例如：保持80KM/h跑高速30分钟)，利用ECM给发动机指令，后推点火角，使得尾气温度升高，待GPF温度升高后，再减稀空燃比（过量氧气），实现GPF再生。需要注意的是GPF再生无法移除灰分（CaO，P2O5，ZnO，SO3，Fe2O3），随着时间的累积，积满后，需要到维修站更换GPF。
GPF的设计及应用主要考虑的问题是：过滤效率、排气背压、再生、使用成本、耐久性及对燃油经济性的影响等。在保证较高的过滤效率以满足排放法规的前提下，尽量降低排气背压以降低油耗和CO2排放，保证周期性可靠的再生，提高GPF的使用寿命，降低使用成本成为当前的主要研究热点。
 

可以完全删除GPF吗？

当然，可以使用一些工具，需要一点时间就能解决这个问题。或者你可以购买一个删除文件通道''非公路使用'。去除DPF/GPF将允许废气更自由地流动，从而可能提高性能。但是，删除GPF很有可能会检测到您的汽车在道路上是非法的，由于汽车将不再符合某些国家/地区设定的排放标准。并且拆卸也会触发EML / ECU警告。

删除GPF将认为您的汽车违法，很可能会触发EML / ECU警告

对于许多ECU调教厂家而言，始终建议删除基于排放的组件肯定是一个非常容易的选择，因为相对与设计出与GPF兼容并提升动力的产品相比，删除它的成本要便宜省时得多。

然而，如果这是一辆公路车，您不管怎样无论如何都不考虑，并且你打算把它作为日常使用，你注定会遭遇到一些问题。因为如果相关政府对制造商或车管机构采取严厉排查措施，他们将会注意到人们在购买车辆后将其移除，所以本人认为ECU厂家开发软件原本的使命，是开发具有法律意义的产品，并且不需要客户违反相关法律去享受程序升级带来的便利。

您还需要考虑到，如果确实删除了GPF，或者曾经需要更换GPF，根据DPF更换的已知成本，这可能是一项昂贵的工作。所以ECU软件开发厂家要必须将保护GPF纳入考虑范围。

GPF真正的影响到ECU调校了吗?

GPF导致额外的气流限制流入——这是它们带来的关键限制因素。从本质上讲，汽车通过气缸获得的空气量并不相同（与相同增压水平下的非GPF车型相比），当然气流对产生动力当然至关重要。
但是，这是不可移除的法律限制，为了从软件获得最佳效果，必须配合使用，当经过广泛的测试后，通过数据来看，实际上并没有我们最初预期的那样具有限制性（在提高性能方面)。

当然GPF还使汽车的排气变得静音，作为汽车改装爱好者，肯定在意令人上瘾的排气音浪，幸运的是一些排气厂家生产了“ GPF / OPF中后排气系统”，因此您可以通过改装来改善音浪，该方案仍可保留GPF并遵守必要的法律法规。

 

GPF应该如何养护？

由于GPF是通过将载体封装在管道内，来起到密封的作用，所以无法直接更换载体，只能连同三元催化或者排气管一同更换。一旦灰分和碳累积过多，就会导致通道积满而只能更换GPF，这样一来势必造成车主需要花费较高的金额。

所以车主在日常使用过程中应该保持良好的驾驶习惯，减少积碳的产生，尤其是低温地区，减少怠速的驾驶场景。其次还要注意颗粒捕集器警告灯是否点亮。安装了GPF的车辆会配置颗粒捕集器警告灯。

当该警告灯点亮时表示颗粒捕集器饱和到了一定程度需要进行再生，车主可以在高速公路上驾驶车辆保持在80公里/小时以上，直到该灯熄灭表示车辆恢复正常。当该警告灯闪烁时，表示颗粒捕集器已满，主动再生和被动再生均无法有效清除烟尘，这时控制器会限制发动机的输出扭矩，如果同时发动机故障警告灯也点亮的话，需要到维修站进行驻车再生，如果忽略这个报警，可能降低车辆性能，甚至导致发动机无法起动，最终更换GPF。

所以总的来说对于GPF的保养，需要注意的两个要点是：减少怠速，多跑高速。