修这么久车DPF都不了解，还想挣钱吗？

DPF由来

    柴油机主要排放物为PM(颗粒状物质，排气黑烟的主要来源)和NOx，而CO和HC排放较低。控制柴油机尾气排放主要是控制颗粒物质PM和NO生成，降低PM和NOx的直接排放。

    随着国六法规的出台，国六柴油机对氮氧化物（NOx）以及颗粒物（PM）需要进行更严格的控制。

以下是常见柴油机尾气净化的技术路线：

 

什么是DPF？

颗粒捕集器DPF（Diesel Particulate Filter）

    是一种安装在柴油发动机排放系统中的蜂窝状陶瓷过滤器，可以让气体通过，但是体积较大的微粒排放物质则会被拦截，附着在过滤器上，以减少排气黑烟的情况产生。

    类比防霾口罩就很好理解了，口罩会拦截空气中的PM2.5，但是不影响呼吸，口罩用久了，表面就会吸附越来越多的微粒。口罩便宜，用一次就可以扔了，但是DPF造价相对昂贵，那如何让DPF可以持续使用呢？

 

▲车载DPF解剖图（图片来源于网络）

DPF工作原理

    DPF上喷涂有多重贵金属如铂、铑、钯。排出废气通过排气管进入到颗粒捕集器，经过其内部密集设置的过滤层，将炭烟颗粒吸附在金属纤维毡制成的过滤器上；当微粒的吸附量达到一定程度后，尾端的燃烧器自动点火燃烧，将吸附在上面的炭烟微粒烧掉，变成对人体无害的CO₂排出。

    当然就像烧柴，哪怕完全燃烧，最终还是会留下灰烬，这些灰烬的累积一样能堵死DPF。DPF前后都设有压力管，ECU通过压差传感器测得DPF前后压力差来判断DPF堵塞情况。某些厂家设定只要阻塞率超过50%，仪表就会亮起DPF灯，此时就需要尽快清理DPF以免完全阻塞。

▲DPF 示意图（图片来源于康明斯官网）

 ▲DPF 指示（图片来源于网络）

什么是DPF再生？

    DPF对碳的过滤效率高，可以达到60%-90%，当DPF中吸附的碳颗粒越来越多，就会导致发动机排气背压过高。当排气背压达到16-20KPa时柴油机的性能就开始恶化，从而影响发动机的动力。

    把吸附在捕集器内的碳颗粒通过排气加热的方式烧掉的过程就叫DPF再生。再生后的滤芯又可以保持通畅，这样就不会继续影响发动机性能。

▲DPF再生示意简图

DPF再生机理 

DPF再生的方法主要是将碳颗粒氧化。

    碳颗粒氧化的要素是高温、富氧和氧化时间。柴油机的排气温度一般在250-500℃，而微粒的燃点一般在550-650℃。颗粒物在650℃，5%的含氧量环境下可以自燃。柴油机的燃烧为富氧燃烧，所以无需担心O₂的来源。

于是按照再生功能的启动方式分为：

 

被动再生是车辆一直在进行的，无需ECU控制。

    当车速缓慢、DPF温度低、碳颗粒氧化速度慢时，DPF会逐渐沉积碳颗粒，被动再生已无法有效除去所有碳颗粒，此时ECU会根据安装在DPF上的压差传感器反馈的信号电压计算碳加载量来判断是否介入。

    DPF中吸附的颗粒物依靠柴油机的排气温度燃烧只能在高负荷工况下才能实现，所以除被动再生外，想要实现DPF再生还必须采用其他途径：

 

    降低颗粒物燃点可通过燃油添加剂来解决。混入燃油的催化剂在气缸中燃烧后和颗粒物被同时捕捉，实现催化剂与PM的接触，降低起燃温度实现被动再生。

    微粒燃点的问题解决了，那么如何做到发动机的快速升温，以利于低速、怠速工况SCR尽快开始工作呢（其实就是解决主动再生的温度要求）？

这就成了国六的关键技术难点之一。

以康明斯为例

首先看看康明斯后处理器总成有哪些：

在说DPF时，还要先了解DOC是什么：

DOC（氧化催化器）

DOC一般封装在排气管中，处在DPF上游，其结构由蜂窝状载体组成。

载体一般都是陶瓷或金属材料制成。载体表面涂覆有铂系贵金属，其作用主要有两点：

 

 

    DOC工作时，CO氧化温度为150℃，HC气体氧化温度为180℃，而DOC在250℃以上才可以将排气中的NO转化为NO2，提供给下游的DPF作为催化剂，来降低颗粒氧化物的燃烧温度。

    但同时超过400℃以后DOC将无法继续将NO转化为NO₂，所以被动再生的工作温度范围就是250-400℃。

    所以只有尽快提高DOC温度将它快速激活，才能开始氧化排气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）。

 

▲DPF反应原理

    说完DOC，回到正题，康明斯采用缸内燃油后喷的方式来继续提高排气管温度。利用原有的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。在远离上止点后的时刻喷入燃油，以增加发动机排气中的HC，利用DPF上游DOC对未燃HC较好的氧化活性，通过DOC对HC的氧化放热提高排气温度达到微粒的起燃温度实现DPF主动再生。

 

▲后喷图（图片来源于康明斯官网）

 

    此时缸内燃油后喷是由ECU来控制的，即ECU已经介入了DPF的再生，判断到被动再生无法满足再生需求了。所以此时已经是主动再生了。

    氧化HC的这部分热量是主动再生热量的主要来源。对行车主动再生来说的最高温度不能超过500℃，因为行车的时候排气管温度太高不安全，而500℃就足够解决绝大部分碳烟颗粒物的再生问题了。

    行车再生需注意远离有以上标志的危险区域，当接近这些区域时需立刻按下禁止在上开关，驶离后立刻关闭禁止再生开关。

    以上就是康明斯DPF再生机理了。

 

总结 

    DPF进行被动再生，依赖于DPF前端的DOC通过氧化排气中的HC/NO放出热量。此时为节约燃油省钱，发动机不会有后喷，ECU不干预再生。

    当车速较慢，DOC放出的热量也低、DPF中碳颗粒氧化的速度慢时，DPF中碳颗粒机会不断沉积，排气背压升高，ECU根据排气背压计算碳加载量，达到某一值时，就需要进行主动再生。这是由电脑根根据“碳载量”数值自动介入的。

主动再生又分：

A. 行车再生     B. 原地再生

    主动黄色再生指示灯点亮时司机就应该加大或保持油门以利于行车主动再生的尽早完成。

    此时还是ECU自动进行控制，司机只需要保持油门或加油门就行了。但是如果运行在特殊工况无法加速保持油门时，就需要进行原地再生，司机手动按下原地再生开关，需要人为介入。

以康明斯为例的实车DPF再生

 

根据DPF大小与堵塞程度不同，再生时间长短也有所不同：

 

 

情况一：主动再生；高排温灯亮，发动机正在进行主动再生，排气温度已经提升，此时需要保持车速。发动机后喷，增压器出现轻微突突声。

 

情况二：轻度堵塞；DPF再生故障灯常亮，说明DPF轻度堵塞，故障码2639。需要提高车速，保持转速在1500转以上运行，直至故障灯熄灭。（如果不能保持就应原地再生）。

 

情况三：中度堵塞；DPF再生故障灯闪亮，说明DPF中度堵塞，故障码2639。此时DPF因为堵塞可以明显感觉到动力不足（排气背压升高）。此时需要停车执行原地再生（动力已经不足，无法通过提高车速来行车再生了）。

 

情况四：重度堵塞；仪表亮DPF再生故障灯以及发动机故障灯，说明DPF重度堵塞，故障码1921。由于厂家不同，故障灯也可能亮的是DPF再生故障灯与SVS灯。此时车辆因为排气不畅到制动力严重不足。需要立刻执行原地再生。

 

情况五：完全堵塞；停机指示灯与OBD灯同时亮起，说明DPF已经完全堵死，故障码1922，发动机随时可能停机，此时就需要进行DPF强制再生了。

 

诊断能手关于强制再生   

    当上述情况四发生时，仪表亮DPF再生故障灯以及发动机故障灯。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，强制驾驶员去维修站排除故障也就是情况五。

诊断能手功能测试中关于DPF的测试主要有：

 

1） DPF强制再生：对无法进行主动再生的车辆执行强制再生。维修师傅有诊断能手设备就可以做DPF强制再生。具体操作路径：功能测试>后处理系统>DPF值强制再生。点击执行即可，诊断能手将命令以指令形式发送给ECU，此时发动机转速将自动上升到1500转，以使排气温度升高。强制再生将持续30分钟左右。需确定再生周围无易燃易爆等危险品，以及非加油站环境。

2） DPF终止再生：人为中止正在进行中的强制再生，当车辆周围发生异常，可以停止DPF强制再生，进入终止再生操作界面点击执行即可。

3） DPF值复位：更换新的DPF或对DPF进行拆卸燃烧清扫后，需要对ECU记录的DPF值进行重置，让ECU识别这是个新的DPF。选择DPF值复位选项后，进入DPF值复位界面点击执行即可。

 

4） DPF再生请求置位：（DPF再生请求-置位）当DPF无法进行再生时，可能DPF已经锁定需要进行DPF锁定再生取消，然后进行DPF请求置位，用以激活再生需求，使车辆进入再生模式。在后处理系统界面选择DPF再生请求置位选项后，进入DPF值再生请求置位界面点击执行即可。

5）DPF锁定再生取消：（取消-DPF再生的锁定）当ECU执行保护策略禁止DPF主动再生时，需要取消DPF再生锁定DPF才能进行再生。在后处理系统界面选择DPF锁定再生取消选项后，进入DPF锁定再生取消界面点击执行即可。

6） DPF锁定再生复位：（复位-DPF再生的锁定）让DPF再生重新进入锁定模式，20min内不再继续进行DPF再生。在后处理系统界面选择DPF锁定再生复位选项后，进入DPF锁定再生复位界面点击执行即可。

7）DPF模拟碳烟度量至30：若读取到的碳烟度过低无法进行DPF强制再生时，可以通过临时模拟碳烟度量至30来使强制再生能完成。在后处理系统界面选择DPF模拟碳烟度量至30选项后，进入DPF模拟碳烟度量至30界面点击执行即可。

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