国六DPM辅助再生逻辑深层解析

这是共轨之家的第 1765 篇原创分享

作者 l  去青青草原抓羊啊

视频 l  去青青草原抓羊啊

来源 l 共轨之家（ID：gongguizhijia）

↓↓观看视频更有助于理解↓↓

背景介绍

在严苛的国六法规下，很多厂商都推出了自己的黑科技。面对新增的PN颗粒物数量限制，又有什么好的解决方法呢？为了保证PM颗粒物的排放合格，国六车均装配壁流式DPF。

上图为壁流式DPF，壁流式就是指排气出口封闭，排气只能强制从每个通道的壁面小孔互相“渗透”，同时捕集经过的微粒，这样相对于POC 的直通式的捕集器效率会更高。 

DPF捕集效率的提高，一方面保证了排放要求，但同时也造成了DPF更加容易堵塞，这就要求国六阶段的DPF再生要更加高效。

DPF与POC相比，除了捕集效率更高之外，同时有被动再生和有主动再生功能，而POC只有被动再生。

被动再生：指不借助人为操作，自然而然发生的再生方式，这种再生在发动机运行期间是一直在进行的。

主动再生：指通过再生按钮、诊断仪等人为操作，使发动机动作发生改变的再生方式。其本质是提高尾气温度，将吸附在DPF内壁上的碳颗粒烧掉。

主动再生有几种方式：

1.燃油后喷

在做功冲程中后期，喷油器喷油，这些柴油随着尾气进入到排气管，在排气管高温的作用下燃烧，将DPF中的颗粒物烧掉。但这种方式燃油在喷射中容易吸附在气缸壁上，随着活塞运动进入到油底壳，导致机油变质，缩短了机油的更换周期。

2.调节节气门

燃油燃烧策略一般是富氧燃烧，也就是氧气比柴油多，那么没有燃烧的空气就会随着尾气一起进入排气管，而新鲜空气的温度是比较低的，所以适当地减小节气门的开度，使燃烧趋向于当量燃烧（不能完全当量燃烧，需要给再生预留氧气），就可以提高尾气的温度。

注：当量燃烧是指氧气与柴油刚好反应完的燃烧情况。

3.DPM系统（碳氢喷射系统）

考虑到重型柴油车排气管温度较低，国六阶段在一些重型柴油车上加装了DPM系统，其原理是在排气管上（DOC前）加装一个燃油喷嘴向排气管内喷油，柴油在DOC内燃烧，提高DOC后（DPF）的温度，从而烧掉颗粒物。

关于DPM的介绍，可参考这篇文章：国六后处理系统增加的DPM是个什么鬼？这里就不多做介绍了。

在这里附两张图方便后文理解。

下图为国六排气管的系统布置，可以看到有四个排温传感器，DPM系统与T4和T5传感器有关，T4传感器为DOC上游排温传感器，T5为DPF上游温度传感器。

从硬件层面如何理解DPM工作过程？

对于DPF再生，最大的限制就是排气温度，所以要想实现再生，就必须提高排气温度，下面是排温提升的几个阶段：

1.当DOC上游温度（T4温度）低于350℃时，发动机采用缸内措施（节气门调节、燃油后喷）提升排气温度，达到350℃时，此时DOC的转换效率最高。

2.事实上，当T4温度达到250℃时，DPM系统就已经开始工作了，所以在T4温度为250~350℃这段区间中，发动机措施和DPM是同时起作用的。

3.DPM系统喷射的燃油与尾气充分混合，一起进入到DOC内，在高温作用下燃烧，从而提升DPF上游温度（T5温度），当T5温度达到600℃时，DPF中的颗粒物开始燃烧，实现DPF的再生。

注：为了充分混合，DPM系统喷嘴（Injection Unit，简称IU）与DOC之间还有1米左右的排气管。

从内部控制怎么理解DPM工作过程？

1.再生触发条件

DPF的主动再生是需要一定条件才会触发的，常见的有三种：

①里程数触发再生

当车辆行驶达到标定的公里数时，触发再生。但如果是城市用车或者码头短途用车，不能长时间保持在一定的转速和负载，排温始终较低，这样被动再生效果就很差，DPF会更加容易累积颗粒物，可能还没到标定的再生里程，DPF就已经堵死了。

②压差传感器触发再生

由于颗粒物在DPF内并不是均匀分布的，所以有可能出现某处累积的很严重，但压差传感器检测不到的情况，这样的情况如果进行再生，就会将DPF烧坏，压差传感器的作用更多是用来监控DPF堵塞/移除的故障。

③soot累积模型达到限值，触发再生

这种方法是通过在车辆运行过程中，ECU监控车辆的工况计算出来的一个值，相比于前两种，局限性更小，所以国六阶段会采用这种方式作为再生触发条件。

2.再生过程

①再生请求

当soot累积模型达到标定值时，再生请求被触发。数值约为3g/L（soot质量/催化器体积）。

②再生请求允许

再生请求触发以后，并不能立即开始再生，而是有条件的（不同项目标定不同）,当满足两个条件之后，再生请求被允许。

a：DOC上游温度（T4）需大于250℃；当T4温度不足250℃时，通过发动机缸内措施将温度提升。

b：水温大于60℃。

③喷射系统响应

此过程实际为系统自检，当发生以下两种故障时，自检无法通过：

a：系统自检失败（有机械故障如泄露）

b：部件电气故障

④再生油量计算

再生油量计算方法如下：

代号	含义
Mfuel	燃油质量
T4_EDC	DOC入口传感器温度
T4Adap	DOC载体入口的模型温度 （根据T4_EDC标定）
T5_EDC	目标控制温度
Tdes	DOC载体出口的模型温度 （根据T5_EDC标定）
Mexh	废气流量
c	比热容（J/kg/K）
Heatloss	热损失
EFFDOC	DOC转化效率
H	柴油热值

⑤总体流程如下：

3.再生中断

①再生请求中断

a.当系统故障（如节气门故障）时，此时无法提升T4温度，导致再生终止。

b.当尿素喷射系统停止工作时，此时喷嘴无尿素喷射，如果再生的话，产生的高温可能损坏尿素喷嘴，此时再生中止。

②再生请求允许响应中断（不同项目标定不同）

a.当DOC上游温度低于250℃时；

b.水温低于60℃。

当发生此情况时，发动机一般处于倒拖工况，如车辆处于长下坡状态。

③再生喷射系统响应中断

这种情况为再生请求允许后，DPM系统本身出现故障导致，此时再生终止。

a.有机械故障；

b.有电气故障。

DPM系统液力故障自检

系统可能出现部件失效、管路泄露等故障，这里以上游压力传感器为例，讲解系统如何自检，下图为MU：

柴油在MU中的流向如下：

下图为上游压力传感器测得的压力图，当切断阀打开，计量阀关闭时，此时柴油不能通过计量阀继续向后，都聚集在上游压力传感器处，此时上游压力传感器测得的压力应该上升，当达到标定值时，认为自检通过。如果不能在规定时间内到达阈值，则认为部件有泄露或切断阀、计量阀有卡滞情况。

当切断阀和计量阀都关闭时，理想情况下，压力应保持不变。但实际情况是部件是有微小泄露的，但只要压降在允许范围内，则认为自检通过。

上游压力传感器是与温度传感器集成在一起的，当再生油量计算出来之后，通过压力传感器反馈的油压，作为决定计量阀开启时间的条件，同时温度作为修正条件。

下游压力传感器的作用与上游不同，下游压力传感器只作故障监测，例如此时下游压力传感器监测的压力为大气压（1bar），则认为MU到IU的管路有泄露情况。

总结

到了国六阶段，我们不能再像之前那样只根据维修经验干活了，经验固然重要，但是还要了解国六部件的作用、原理甚至故障码的报出逻辑，这样才能修明白车。

在之后的文章中，小轨会为大家带来更多的深层次的知识，希望师傅们跟着我们好好学习，做一名真正的维修大神！

往期推荐

传感器插头进水，我换了整个车的线

简单的尿素问题，无他，唯手熟尔！

盘一盘天然气动力不足~