【摘要】康明斯公司針對柴油發電機組排氣中的主要污染物碳煙顆粒的機外凈化技術進行了研究,開發一個效率高,成本低,使用簡單可靠,實用性強的柴油發電機組排氣微粒捕捉器.建立了微粒捕捉器過濾效率模型,捕捉器壓降模型,分析了影響微粒捕捉器捕捉效率及壓力損失的因素.同時對其進行了在不同結構尺寸,充填密度的變化關系,測定了微粒捕捉器對發動機性能的影響.康明斯在對柴油發電機組微粒捕捉器進行了大量的試驗研究基礎上,康明斯優化了氮氧化物排放升級。另外顆粒物排放處理技術和要求國三/歐三與國二/歐二也有很大的差別，所需要的技術也不同，今天康明斯發電機廠家為你主要講述顆粒物排放問題。

關于顆粒物（PM）排放的問題

國三/歐三PM排放限值相比國二/歐二加嚴67%；這里PM限值是指康明斯柴油發電機做功燃燒后的顆粒物（主要是碳煙）排放量，單位是mg/kwh(毫克/千瓦時)。在之前的國三升級國四階段，以及國四升級國二/歐二階段對于PM排放多采用的是“缸內凈化”技術，所謂的缸內凈化技術其一是利用更高的軌壓，讓噴射出去的柴油顆?？梢愿?，更小的柴油顆?？梢院涂諝饣旌细浞诌_到讓柴油燃燒更完全的目的。所以我們看到從國三開始，隨著環保升級，高壓共軌系統軌壓是越來越高。

其二是采用多次噴射技術，在一個噴油行程中可以分為預噴，主噴和多次后噴。預噴的目的是在主噴之前可以預熱燃燒室，以利于主噴階段可以更快更完全的燃燒.后噴的目的是讓主噴后期因為壓力溫度下降沒有來得及充分燃燒的可燃氣體給它再次點火，以達到燃燒后殘留物更少的環保要求。同時，采用多次噴油的康明斯柴油發電機NVH值更小，康明斯柴油發電機燃燒噪聲小，運轉也更平穩。

國三/歐三階段顆粒物排放標準對于使用缸內凈化顆粒物排放的方法已經不能完全滿足要求了，因為缸內凈化技術對于高效工作區域（一般都是經濟70%-80%功率區域）效果較好，而對于非經濟轉速區域以及工況轉換的時候效果則很差。實踐中我們會發現，有些國二/歐二柴油發電機組在加負載，高速運行偶爾也會冒黑煙。這些偶然冒煙或者失效（故障）冒煙也應該有預防措施才可以的，所以我們后面會講柴油發電機組顆粒捕捉器對于碳煙的捕集。

 

關于顆粒物（PN）的排放問題

國三/歐三新增顆粒物數量（PN）限值要求;前面介紹了PM，PM的計量單位是毫克/千瓦時，是依靠質量（重量）來計算碳煙顆粒物排放量。PN也是計算顆粒物的一種方式，它的計量單位是:數量/千瓦時。國三/歐三的PN限值是：每千瓦小時的碳煙排放數量限值＞6.0乘以10的11次方。很顯然，碳煙顆粒物數量,質量（重量）都有嚴格限值，所以必須給排氣管戴口罩過濾器將煙塵過濾下來才能達到國三/歐三環保法規的要求。

關于柴油發電機組顆粒捕捉器的作用與特點

國三/歐三柴油發電機上能夠過濾碳煙顆粒物的產品就是柴油發電機組顆粒捕捉器，學名叫：壁流式顆粒物過濾器，也叫“全效顆粒捕捉器”。國四階段輕卡有些加裝的有POC，POC學名叫“部分顆粒物捕捉器”，POC和柴油發電機組顆粒捕捉器一樣主要用于康明斯柴油發電機尾氣的顆粒捕集，但不同的是,POC是依靠“吸附”顆粒物的辦法來捕捉顆粒物。其效率在40％-70％之間;柴油發電機組顆粒捕捉器采用壁流式過濾通道，排氣只能從每個通道的壁面小孔互相“滲透”，相鄰孔道一端出口封閉，一端入口封閉?？椎辣诿嬗形⒖?，可使氣流通過，同時捕集經過的微粒，柴油發電機組顆粒捕捉器捕捉顆粒物的效率在90％以上。

打個比方：假如顆粒物的捕集是警察從散場電影院的人群中抓壞人的話，POC就是警察站在高處從人流里面認出壞人把他抓住;柴油發電機組顆粒捕捉器則是警察把住門口，一個人一個人的檢查。從柴油發電機組顆粒捕捉器的結構來看有兩種：帶催化涂層（CCRT或I柴油發電機組顆粒捕捉器）或不帶催化涂層（CRT或柴油發電機組顆粒捕捉器）。帶催化涂層的柴油發電機組顆粒捕捉器可以依靠催化涂層（一般都是貴金屬柏，鈀等）來降低顆粒物氧化（燃燒）溫度。不帶催化涂層的柴油發電機組顆粒捕捉器則只能被動接受DOC傳遞過來的熱量與催化劑來氧化（燃燒）顆粒物。隨著運行時間的增加，大量的顆粒堆積并堵塞柴油發電機組顆粒捕捉器，造成排氣背壓增加，導致康明斯柴油發電機動力性能和經濟性能惡化。因此，柴油發電機組顆粒捕捉器必須采取燃燒氣化的方法及時清除附著的顆粒，這就是柴油發電機組顆粒捕捉器的再生。

按照歐洲和北美地區的使用經驗來看，柴油發電機組顆粒捕捉器過濾下來的碳煙顆粒物大多數都是可以再生的（燃燒氣化），唯一的不確定因素就是機油燃燒后的硫酸鹽顆粒（灰分）會堵塞柴油發電機組顆粒捕捉器孔隙。所以，對于帶柴油發電機組顆粒捕捉器后處理的康明斯柴油發電機正常使用條件下只要控制好機油灰分，使用CJ,CK級別灰分更少的機油就可以控制柴油發電機組顆粒捕捉器的灰分累積了。事實上國內的柴油硫含量對于柴油發電機組顆粒捕捉器的堵塞才更值得我們重視。

關于高硫柴油對于柴油發電機組顆粒捕捉器的影響：

催化劑會將排氣中的SO2（二氧化硫）催化轉化為SO3（三氧化硫）而生成硫酸鹽顆粒的趨向，尤其是溫度較高時硫酸鹽生成速率增大，從而使顆粒物排放總量減少甚微。并且硫化物的存在還易使催化劑中毒劣化，所以柴油發電機組顆粒催化氧化技術一般適用于含硫量較低的柴油燃料。所以當我們使用高硫含量的柴油時，硫化物對于柴油發電機組顆粒捕捉器的堵塞才更值得我們重視。高硫柴油里的硫燃燒形成的覆蓋和硫酸鹽堵塞只有將柴油發電機組顆粒捕捉器拆解下來進行技術清理，才可能部分恢復柴油發電機組顆粒捕捉器孔隙的通暢。當然，使用硫含量達標柴油肯定不會出現這樣的問題。對于正常使用的柴油發電機組顆粒捕捉器碳煙顆粒物堵塞以后清理的辦法各廠家普遍采用高溫燃燒（氧化）的方式，后面關于熱管理部分詳細講解。