摘要:合資康明斯發電機使用排氣再循環減少氮氧化物時，采取手段減小微粒排放是必要的，其中使用微粒過濾器是一種行之高效的措施。本文具體闡述了有關微粒濾芯種類、再生方式以及相關的排氣再循環過濾機構模式。

　　隨著康明斯柴油發電機的排放物對環境的污染日益嚴重，對于深圳康明斯發電機的排放控制，越來越導致人們的關注。排放物的類別和數量因機型、燃油系統和運行條件而異?；葜菘得魉拱l電機的排放物中HC、CO的濃度比柴油機低得多，NOX排放與柴油差不多，而微粒排放卻比柴油機高約30～70倍。因此控制廣州康明斯發電機排放污染物的重點是減少合資康明斯發電機NOX排放及微粒排放。本文就利用EGR減少NOX時導致微粒排放增加的問題提出相關的處理方法。

　　排氣再循環就是將廢氣中的一部分引入燃燒室中，參與燃燒程序。由于排氣的具體成分是惰性氣體(CO2，H2O，N2等)，它們具有偏高的比熱，當新混合氣與排煙混合，熱容量即隨之增大，減輕最高的燃燒溫度;同時EGR對新混合氣的稀釋，也相應的減輕了氧的濃度，從而使NOX在燃燒過程中生成量受到抑制。

　　眾所周知，EGR(排煙再循環)已經在減少NOX上取得了很大的成功，它在減小NOX排放的同時往往會使其他排放物增加，尤其是微粒的排放。EGR的稀釋用途使燃燒流程中的最高溫度減少，有效抑制了NOX的形成，但是因為混合氣中氧氣濃度減輕，燃燒反應不完全，使未燃碳氫化合物、一氧化碳和微粒的排放增加，微粒增加尤其明顯，對于環境的危害更嚴重。微粒和氮氧化物的同時控制是一個急待解除的問題。

　　再循環的排氣中包含的微粒物質進入汽缸后會粘附在氣缸壁表面的潤滑油油膜中，在東風康明斯發電機工作過程中，活塞環將這些微料物質刮入到機油盤中，使潤滑油中的不溶性物質增加，導致活塞環、氣門等零件的損傷，為此需要將回流排煙過濾，這對于裝配渦輪增壓器的康明斯柴油發電機尤為重要。如果安裝有渦輪增壓器的重慶康明斯發電機使用EGR減輕氮氧化物時，至少應除去EGR氣體中99%的微粒。

　　為此設計了再循環排煙過濾系統來控制氮氧化物，該系統就是在排煙進入再循環線路之前(即進入氣缸之前)，利用捕集器將它過濾，然后進行排煙再循環作業步驟。

　　現在使用微粒對濾器有許多種，這些舉措都沒有完全解決再循環排氣的微粒過深圳康明斯發電機，特別是裝配有渦輪增壓器的合資康明斯發電機的危害。過濾再循環排氣機構在降低NOX的同時要達到減少微粒目的，再循環排煙的過濾元件及其再生是關鍵。

　　微粒濾芯含有一個帶有微孔的獨立的過濾介質，來捕捉微粒。被收集的大部分是干的碳灰(SOOT)和吸附有SOF的碳灰。一般用陶瓷和金屬網制成濾芯，因為陶瓷能承受高溫并具有高的過濾效率，其成為具體的過濾介質。

　　過濾器具體為壁流式整體陶瓷(wall-flowmonolith)，由堇青石和碳化硅的合成陶瓷制成的，堇青石具有一定的機械強度和較好的抗熱沖擊性，熱膨脹系數小，它的弱點是耐高溫能力不足，一般不超過1200℃，導熱系數小，在再生時，內部燃燒產生的熱量不易傳出，引起濾清器燒熔或燒裂。碳化硅是一種比較好的新型過濾材料，它和堇青石相比孔徑更均勻，并具有通流性好，過濾效率高，耐高溫(超過1600℃)，通過性好等特點，堇青石和炭化硅的合成陶瓷是通用的過濾介質。

　　一般濾芯分為表面過濾型和深層過濾型。表面過濾型是碳煙沉積于濾清器表面，但當碳煙越來越厚時，濾清器的壓力降增加過快，它的過濾效率主要受材料中孔隙尺寸的影響，孔隙尺寸影響濾芯的捕集效率。而深層過濾型中被捕集的微粒聚積在過濾材料的體內，纖維材料和微粒之間的吸附力及微粒和微粒之間的凝聚力對提高微粒捕集的效率起重要功能，這種濾芯的過濾器是由陶瓷或金屬纖維制成，有較穩定的捕集效率和壓力降，但捕集效率太低，需要高的壓力降和厚的濾芯。

　　解除沉積在過濾材料上微粒的程序稱為濾清器的再生?；葜菘得魉拱l電機過濾系統布置真正的挑戰是濾芯的再生。過濾裝置的再生可以連續產生也可以周期出現，收集的微粒通過氧化成氣體(理想狀態是二氧化碳)而被移走，微粒濾芯的再生步驟受到總積累的顆粒量、顆粒儲存密度及分布狀況、排氣流速、濾清器向外傳熱情況和顆粒的活化反應能力等的影響。

　　為了能在多種工況下使顆粒產生氧化反應變成二氧化碳氣體，使顆粒物的溫度高于最低氧化溫度是十分必要的。一般采用降低顆粒著火最低溫度或者提高排煙溫度的方案來實現微粒過濾器的再生。

　　如果再生不充分，濾芯就會微粒負荷過重，惠州康明斯發電機背壓升高。在極端的狀況下濾芯被阻塞深圳康明斯發電機停止運轉。另一方面如果一個碳煙負荷過高的濾清器突然暴露在高溫排煙中而開始再生，在反應中會放出大量的熱，導致濾芯熱應力和影響濾清器的穩定性。在極端的狀況下濾清器會融化或過濾器破裂。

　　在東風康明斯發電機正常作業條件下，東風康明斯發電機的排煙溫度通常在200～500℃，而微粒的燃點一般在500-600℃，依靠東風康明斯發電機的排氣的溫度很難使濾芯再生。要使捕集器再生必須降低微粒的燃點或提高排煙溫度。通過在燃油、排煙中加添加劑或在過濾材料表面涂催化層可以減少微粒的燃點。這種途徑也叫被動再生。通過提高排煙溫度等使捕集器再生的手段也叫主動再生發動機。該對策詳細有電熱器加熱補燃和燃燒器加熱補燃。電熱器加熱補燃機構是在捕集器的前面加裝一個電加熱器，當電加熱器通電時，使捕集器入口溫度超過微粒的燃燒溫度，通電一段時間，然后將捕集器的入口閥打開并保持一定開度，引入部分排氣，利用排煙中富余的氧使捕集器中微粒燃燒除去。燃燒器加熱補燃系統與電加熱方式不一樣，捕集器的再生是由燃燒器所供應的高溫燃氣來完成。

　　陶瓷濾芯(CERAMEM)，沿軸向分布了許多小的平行管道。相鄰的管道在末端被交替封死以強迫東風康明斯發電機廢氣穿過微孔壁面(壁流整體式)，是表面過濾型。其過濾效率可以達到99%。它的再生方式為預防加熱再生的缺陷(再生時因進入捕集器的氣體的溫度太高，超過了材料的允許極限，捕集器就會出現熔損或龜裂)，而采用了一種高壓氣脈沖再生對策。該措施就是:在捕集器需要再生時，就是給捕集器逆向一個或幾個高壓氣脈沖，將吸附或沉淀在捕集器上微粒吹掉，并將這些微粒收集起來，燃燒掉，從而使捕集器再生，見圖1。

　　作業過程為:當壓力信號達到預定值時，ECU發出指令將電磁閥2，4關閉，打開電磁閥5將廢氣直接通向大氣。同時，利用脈沖指令控制電磁閥1，3發生脈沖高壓氣流，反吹捕集器，使其再生。反吹下來的微粒進入電加熱器中燃燒掉。

　　4.1對氮氧化物控制要求嚴格，對微粒排放法規不嚴的機型，考慮到捕集器的負擔問題，因而只對其再循環排煙進行過濾。

　　在進行過濾再循環的步驟中，電磁閥2關閉，電磁閥1打開，在吸氣泵的用途下，一部分(由EGR率決定的)排煙經過捕集器過濾后通過再循環線路進入進氣管，以參加新的作業流程。

　　當捕集器需要再生(再生的時間由實驗確定，就是說再生步驟按照一定周期進行)時，將電磁閥1關閉，由CPUUNIT按照一定頻率來控制電磁閥2的開閉數次，進而出現一個或數個高壓反沖氣體脈沖，將吸附或沉淀在捕集器上微粒沖掉，實現捕集器的再生。(注意在此間，EGR停止)然后將電磁閥2關閉，將電磁閥1開啟，重新進行EGR，重復不斷進行。為了實現不間斷EGR作業，可以實現雙捕集器輪流作業，如圖2所示。

　　4.2如前文所述，因為氮氧化物和微粒排放控制都是康明斯發電機的控制重點，因而二者可以通過過濾排煙再循環系統模式同時加以控制。將捕集器直接裝配在排煙管路上，然后將一部分過濾過的廢氣作為回流氣體重新引入重慶康明斯發電機中。如圖3所示。

　　當進行排氣再循環工作過程中，電磁閥1、5、4關閉，電磁閥2、3、6開啟。從廣州康明斯發電機中出來的廢直接進入捕集器中，經過過濾后，通過電磁閥門3通向大氣，一部分的過濾后的廢氣在吸氣泵的作用下進入再循環線路回到合資康明斯發電機的進氣管中，參加康明斯發電機的新作業循環。

　　當捕集器需要再生(再生的時機有壓力信號決定，就是說當背壓達到預定數值)時，將電磁閥1開啟，電磁閥6關閉，以便廢氣直接排到大氣。關閉2、3由CPUUNIT按照一定頻率來控制電磁閥4的開閉數次，進而出現一個或數個高壓反沖氣體脈沖，將吸附或沉淀在捕集器上微粒沖掉，實現捕集器的再生。(注意在此間，EGR停止)然后將電磁閥1、4關閉，將電磁閥2、3、6開啟，重新進行EGR，重復不斷進行。為了實現不間斷EGR作業和不將所有廢氣都過濾，可以實現雙捕集器輪流作業。具體情況在本文不予以說明了。