在2019年之前,汽车排气系统中的颗粒捕集器和柴油机绝对是最佳CP。

可自从国六排放标准实施以后,颗粒捕集器再也不是柴油机的专属了。你会发现在新车型上,居然见到了和汽油机相匹配的颗粒捕集器---GPF。

什么轿车没有颗粒捕集器(汽油机竟然也有颗粒捕集器)(1)

发动机产生的尾气污染物的主要成分有:细颗粒排放物质(PM)、碳氢化合物(HCx)、氮氧化物(NOx)和一氧化碳(CO)……

为有效降低颗粒物排放,各大厂商的技术人员可谓是各显神通。

方向一是从污染源头出发,通过改善燃烧技术(比如采用高轨压、改良的多孔喷油器等技术)的方式来降低颗粒物质量,但其效果视发动机基础、匹配水平而异。

方向二则是从已产生的尾气出发,通过捕捉过滤的方式尽可能的降低发动机尾气的颗粒排放物,因其过滤效率较高成为现阶段的主流技术。

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而这项主流技术的核心就是今天的主角---GPF汽油机颗粒捕集器!

GPF(Gasoline Particulate Filter)由流通式三效催化器演变而来,是一种安装在汽油发动机排放系统中的陶瓷过滤器,外型一般为圆柱体。

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其内部有很多平行的轴向蜂窝孔道,相邻的两个孔道内一个只有进口开放,另一个只有出口开放。发动机排出的废气自进口孔道流入,经GPF载体多孔壁面至相邻孔道排出。

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在整个过程中颗粒物通过拦截、碰撞、扩散、重力沉降等方式被捕集在载体的壁面内以及壁面上,从而实现在颗粒物进入大气之前将其捕捉。

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根据GPF具体的安装位置,可分为FWC(四元催化器型)、UB(后置型)、CC(紧耦合型)三种类型。

鉴于四元催化器国内尚无成熟的产品,且成本较高,而紧耦合GPF周期性主动再生控制复杂度高。从过滤效率和空间布局上综合考虑,通常采用后置式GPF方案。

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同DPF一样,GPF也同样有再生功能。通俗点说,GPF再生就是将捕集到的颗粒物通过在高温条件下发生化学反应转化为无污染性的物质。

其再生过程可用以下几个化学方程式表示:

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需要注意的是GPF再生功能无法移除灰分(CaO,P2O5,ZnO,SO3,Fe2O3),而这些灰分也会随着时间的累积而增加,当积满后需将GPF进行更换。

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因此为有效地检测出GPF的堵塞情况,根据GPF的布置方式的不同,可采用温差法、压差法、OSC法(FWC类型)

温差法:

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通过温度传感器监测GPF上下游的温度,根据温度变化的延迟程度的不同,由控制单元来判别GPF的堵塞程度。

压差法:

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通过双模压片传感器监测GPF上下游的压力,根据压差变化的程度来判定GPF的堵塞情况。

OSC法:

FWC具有一定的储氧能力。当对FWC进行“加浓减稀”时,前后氧传感器的电压信号会产生一定的“延迟”效应。根据前后氧传感器电压信号“延迟”程度的不同,来判定GPF的性能。

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为了尽可能的延长GPF的使用寿命,良好的驾驶习惯是必不可少的,尽可能的减少怠速工况。当发现GPF指示灯点亮时,应及时进行再生功能的操作,可将车辆保持在80公里/小时以上,直到该灯熄灭表示车辆恢复正常。

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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。

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