汽油颗粒过滤器

w·阿迪北京

这是论文的预览,仅限于一些初步的内容。完全访问需要DieselNetbob综合体育登录订阅
请登录查看本文的完整版本。

摘要汽油微粒过滤器(GPF)已被引入,以减少来自GDI车辆的微粒数排放。该过滤器利用壁流基板,最初开发用于柴油颗粒过滤器。GPF是被动再生的,但需要一个主动再生辅助,以防止在低温占空比循环期间堵塞过滤器。火山灰对GPF的性能有影响,如果GPF被涂上三种催化剂,则可能是催化剂中毒的来源。

介绍

汽油微粒过滤器(GPF)是在柴油微粒过滤器(DPF)的基础上发展起来的一种排放后处理技术,主要用于控制汽油直喷(GDI)发动机的微粒BOB体育APP排放。该技术也BOB体育APP被称为汽油微粒过滤器(PPF),在一些德国文献中称为奥托微粒过滤器(Ottopartikelfilter缩写为OPF。

在CO的驱动下,GDI车辆的数量不断增加2和/或燃油经济性要求。2016年,欧洲估计有2/3的新汽油车是GDI[3615]。在北美,GDI汽车的比例也在快速增长——在其首次在市场上显著使用后的9年内,GDI渗透已攀升至美国新轻型汽车销量的48.5%[3616]。在人口稠密的城市地区,来自不断增长的GDI车队的排放是一个公共健康问题,也是一个潜在的主要环境颗粒污染来源。

GPFs预计将主要用于欧盟而在中国,以达到两个司法管辖区所采用的汽油乘用车及轻型商用车的微粒数排放标准。欧盟6号法规为GDI车辆设定了相当于柴油车辆的PN(和PM)限制。从2017年9月起,对新型GDI汽车生效的欧洲PN标准如下:

中国6号法规还包括了WLTC PN排放标准6.0×1011公里1以及RDE PN要求从2023年7月起生效。中国的PN标准并不局限于GDI,而是适用于所有汽油车。

上述标准也可以通过汽缸内控制(如燃油喷射策略)来达到,至少在某些类型的汽车中是这样,而不需要微粒过滤器。然而,与缸内控制相比,GPF有几个优点:

汽油微粒过滤器预计不会在北美广泛采用,那里的微粒排放仅通过质量为基础的PM限值进行管理。美国3级PM限值为3毫克/英里,以及2025年的加州列弗三世通过缸内控制技术,可能会达到1mg /mi的限制。

商业地位。2014年初,戴姆勒(Daimler)在其梅赛德斯-奔驰(Mercedes-Benz) S500豪华轿车上推出了GPF,并首次大规模生产了汽油颗粒过滤器[3617]。由于PN RDE测试要求在Euro 6d-TEMP阶段生效,自2017年以来,GPF的应用数量迅速增加。戴姆勒(Daimler)以及大众(Volkswagen)、宝马(BMW)、标致(Peugeot)和其他制造商在其他车型上引入了滤镜。到2018年年中,一家GPF制造商康宁向欧洲市场提供了100万辆GPF,这表明在大约一年的时间内,该技术达到了至少10%的汽油车的市场渗透率。BOB体育APPGPFs也可用于某些港口燃油喷射(PFI)发动机,尽管PFI车辆不受欧洲PN/PM排放标准的约束。

大多数早期的GPF应用包括位于TWC催化剂下游的未涂覆GPF。随着技术的成熟BOB体育APP,GPFs也被涂上了三效催化剂。这种催化剂涂层GPF配置有时被称为4路催化剂。涂层GPF的早期应用之一是使用在2018年大众up!GTI城市车。

虽然GPF和DPF技术密切相关,但由于汽油和柴油发动机在运行条件、颗粒物排放率和成分方面的差异,在过滤器配置、运行和控制策略方面存在一些差异。本文在此基础上对GPF技术的这些方面进行了BOB体育APP讨论。在文献中可以找到关于减少汽油发动机PM排放的策略和技术的深入讨论[4573]

确认

我们感谢福特汽车公司的Christine Lambert和麻省理工学院的Carl Justin Kamp,他们提供了火山灰图像(图12、图13、图15)以及对本文有价值的评论。上一节水化灰部分基于与Kamp博士的交流,包括他对DPF/GPF灰的形态研究的一些观察,这些研究在撰写本文时尚未发表。

# # #