②DPF的存在使发动机排气背压升高,发动机性能恶化,所以载体材料应满足较低的流动阻力。
②DPF的存在使发动机排气背压升高,发动机性能恶化,所以载体材料应满足较低的流动阻力。
③由于车辆在行驶中的工况和路况是随时变化的,所以DPF应满足较高的机械强度和抗振动性能。
多年来,世界各大厂商和科研机构经过大量试验、分析和论证,得出能够很好的满足要求并且具有应用价值的DPF载体材料有泡沫陶瓷、陶瓷纤维、壁流式蜂窝陶瓷和多孔性金属等。
泡沫陶瓷是一种具有耐高温特性的多孔材料。排气的流出会通过陶瓷内部的孔道,其内部的孔道孔径可以从纳米级到微米级,对废气中的微粒起到良好的过滤作用。泡沫陶瓷的孔隙率能够达到90%以上,材料的耐热性和各向同性系数更高,且更有益于DPF再生时的火焰传播。
但是作为DPF载体,泡沫陶瓷有其自身的缺点,其中最重要的一点是捕集效率低,约为50%,随着排放法规的日益严格,很可能满足不了对微粒捕集的要求。另外,泡沫陶瓷机械强度比较低,抗冲击和振动能力比较差,非常容易导致损坏。
陶瓷纤维最大的特点是没固定的尺寸限制,所以能根据具体的要求设计载体的物理参数,陶瓷纤维材料的DPF载体捕集效率可达95%以上。另外陶瓷纤维还具有耐高温、表面积大等优点。
但是陶瓷纤维抗冲击性能和抗振动性能较差、机械强度较低,目前只处在试验研究阶段;生产的基本工艺很复杂和易损坏的特点都限制了其在DPF载体方面的实际应用[14]。多孔性金属是最早作为DPF载体材料研究的材料之一。
主要将金属丝制成具有一定稠密度的丝块,过滤发动机排气中的微粒成分。随技术的发展,用于捕集微粒的多孔性金属载体致密度慢慢的升高,捕集效果也逐渐变好。壁流式蜂窝陶瓷是应用于DPF载体的主流材料之一,它主要是由通流式DPF载体演变而来。
蜂窝陶瓷载体的材料主要有堇青石、碳化硅、钛酸铝等。在载体的轴向方向上入口通道和出口通道两端交替封堵,入口通道的出口堵塞,出口通道的入口堵塞,使得排气经由入口通道流入,经过多孔壁面进入出口通道,最后排入环境中。
在废气的流动过程中,其中的微粒在通过多孔壁面的过程中被捕集下来。这种载体的特殊性结构使得它的捕集效率达到90%以上。近年来,随着科学技术的进步和制造技术水平的提高,使得载体壁面厚度逐渐减小、开口面积逐渐增大,孔隙率也逐渐增大,很大程度上促进了气流阻力情况和排气背压的改善。
另外,壁流式蜂窝陶瓷还有机械强度高、耐高温的优点,所以被大范围的应用于DPF的制作材料。
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