DPF-FAP-GPF-SCR-CAT

起源与应用。

汽车尾气后处理系统的历史由来已久，这与日益增强的环保意识和旨在减少空气污染的法规密不可分。

20 世纪 60 年代，汽车造成的空气污染问题开始在美国受到关注。加利福尼亚州，尤其是洛杉矶，存在严重的烟雾问题。1966 年，加利福尼亚州出台了第一部控制汽车尾气排放的法规。随后在 1970 年，联邦根据《清洁空气法》出台了排放法规。

最早的三功能催化转换器出现于 20 世纪 70 年代，主要是为了应对美国更严格的排放法规。三功能催化剂能够减少三种主要污染物：氮氧化物（NOx）、一氧化碳（CO）和碳氢化合物（HC）。

20 世纪 80 年代，人们引进了更先进的排放控制系统，如废气再循环（EGR）、燃油喷射和氧传感器（λ探头），从而提高了催化转换器的效率。欧洲国家也开始引入排放法规，如 1992 年的欧洲 1 号标准。

20 世纪 90 年代是美国和欧洲进一步收紧排放标准的时期。欧 2 标准（1996 年）、欧 3 标准（2000 年）和欧 4 标准（2005 年）相继出台，要求采用越来越先进的尾气后处理技术，包括在柴油车中使用氧化催化剂和柴油微粒过滤器 (DPF/FAP)。

随着柴油车的普及，有必要引入新的尾气后处理技术，如选择性催化还原（SCR）系统，该系统使用 AdBlue®（尿素水溶液）来减少氮氧化物。此外，还引入了 GPF 颗粒过滤器，用于汽油发动机汽车。如今的法规，如欧洲的欧 6d 标准，要求使用更先进的尾气后处理技术，包括 SCR 催化剂、DPF/FAP 过滤器和氨（NH3）中和系统的组合。

结构和工作原理

三功能催化剂和氧化催化剂。

三效催化转换器（又称三元催化转换器或催化反应器）是现代汽油发动机汽车尾气后处理系统中最重要的部件之一。它的任务是将燃料燃烧过程中产生的三种主要有害物质转化为危害较小的化合物：

1. 一氧化氮 (NOx) - 还原成氮气 (N2) 和氧气 (O2)
2. 一氧化碳 (CO) - 氧化成二氧化碳 (CO2)
3. 碳氢化合物 (HC) - 氧化成二氧化碳 (CO2) 和水 (H2O) 

三官能催化剂包括

1. 内核由陶瓷或金属制成，具有蜂窝状结构，可为化学反应提供较大的接触面。
2. 覆盖核心的活性层，由铂（Pt）、钯（Pd）和铑（Rh）等贵金属组成。
3. 外壳 - 通常为金属，用于保护催化转换器并将其固定在排气系统中的正确位置。

三功能催化转换器要想有效工作，必须在特定条件下运行：

1. 温度 - 催化剂在大约 250°C 至 900°C 的温度范围内才能充分发挥其效率。如果温度过低，化学反应就无法快速进行。
2. 燃油/空气混合成分 - 最佳混合成分（空气/燃油比）约为 14.7:1（化学计量比）。混合气过浓（燃料过多）或混合气过淡（空气过多）都会降低催化转换器的效率。
3. 氧传感器（λ探头）--位于催化转换器的上游和下游，用于监测废气中的氧含量，使发动机管理系统（ECU）能够对燃油-空气混合气的成分进行微调。

汽油发动机的排气系统中使用三功能催化转换器，而柴油发动机通常使用氧化催化剂。这种催化剂可氧化碳氧化物和碳氢化合物，但由于柴油发动机使用贫油混合物，因此不具备减少氮氧化物的能力。

柴油微粒过滤器（DPF/FAP）和汽油发动机（GPF）。

柴油微粒滤清器（DPF）是柴油车的关键部件，用于减少微粒排放，而微粒排放是空气污染的主要来源之一。 

柴油微粒滤清器通常由碳化硅（SiC）或堇青石等具有多孔结构的材料制成。过滤器的结构类似蜂窝，进气道和出气道交替关闭，迫使废气通过过滤器的多孔壁。颗粒物质（烟尘、灰烬）被截留在多孔壁上，其余废气则从过滤器中排出。随着微粒在过滤器内堆积，废气流动阻力增大，导致发动机性能下降。发动机控制器通过压差传感器等设备，比较过滤器上游和下游的废气压力，监控微粒过滤器的满载情况。一旦超过设定值，它就会启动程序，帮助清洁（再生）微粒过滤器。频繁的短途驾驶会使柴油微粒滤清器无法有效再生，从而导致滤清器过满，发动机无法正常运转。

汽车制造商主要使用两种柴油微粒过滤器解决方案：

• 干式 "过滤器
• 湿式 "过滤器

采用 "干式 "过滤器的系统不使用任何化学添加剂，通过增加喷射燃料的剂量、延迟喷射、禁用废气再循环系统等措施来提高废气温度，使微粒过滤器再生并排空积聚的烟尘颗粒。一些制造商还采用了在排气系统中安装额外喷油器的解决方案，该喷油器在微粒过滤器再生阶段将燃料直接注入微粒过滤器上游的废气流中。

湿式 "过滤器系统使用一种特殊的添加剂，添加到燃料中后可降低烟尘的燃烧温度，从而使柴油微粒滤清器的再生过程在较低的温度下进行。积聚在柴油微粒滤清器中的烟尘通常需要高温（约 600°C）才能燃烧。添加剂可将这一温度降低到 450°C 左右，使再生过程更容易、更快速，尤其是在发动机转速和温度较低的情况下。这种液体储存在车内一个特殊的油箱或储油罐中，并自动少量添加到油箱中。发动机管理系统（ECU）控制添加剂的用量，以确保燃料中的添加剂量正确。当燃料在发动机中燃烧时，添加剂中所含的铈会以微粒的形式残留下来，与烟尘一起被柴油微粒滤清器捕获。当铈颗粒在柴油微粒滤清器中积聚时，它们会降低烟尘开始燃烧的温度。这样，即使在正常的城市驾驶中，过滤器再生过程也能有效进行。

当今的汽车制造商都在努力追求最高效、最紧凑的尾气后处理系统。因此，配备 SCR 的微粒过滤器设计将 DPF 和 SCR 催化转换器这两个部件的功能结合在一起。

微粒过滤器（GPF）也用于汽油发动机汽车，尤其是采用直接喷射技术的汽车。这是因为与传统的间接喷射发动机相比，这些发动机排放的颗粒物水平更高。许多国家，尤其是欧盟国家，制定了越来越严格的排放标准，如欧 6 标准。 这些标准要求汽车排放更少的颗粒物，迫使制造商使用 GPF 等技术来达到这些标准。GPF 的设计目的是有效捕捉这些微粒，减少排气系统中的 PM 排放。与柴油微粒滤清器类似，废气流经滤清器，微粒被截留在多孔壁上。与 DPF 不同，GPF 带来的问题较少，因为汽油发动机的废气温度通常较高。再生过程包括燃烧积聚的烟尘颗粒，在发动机正常运行时自动进行，尤其是在较高负荷和温度下。

SCR 催化剂。

它是选择性催化还原（SCR）系统的关键部件，在该系统中，氮氧化物通过化学反应转化为氮气（N2）和水（H2O）。这是通过向 SCR 催化转化器上游的废气流中添加特殊还原剂（尿素水溶液 (AdBlue®)）来实现的。通常，在 SCR 催化转化器上游的排气系统中会有一个特殊的混合器（搅拌器），用于将注入的添加剂充分、均匀地混合到废气中。

其结构类似于三官能催化剂或氧化催化剂。SCR 催化转换器的核心是涂有催化涂层的陶瓷或金属蜂窝材料。它含有金属氧化物（如氧化铝、氧化钛）和贵金属（如铂、钯）等化合物。

再生过程。

我们的服务包括使用安全、快速和有效的方法对微粒过滤器和催化转换器进行化学清洗。从车辆上拆卸下来的过滤器将在适当的温度和压力下使用化学品和水射流进行清洗。这样可以去除所有 PM10 颗粒、油和铈沉积物（对于 "湿式 "过滤器）。这是一种非常有效的方法，不会有损坏过滤器滤芯的风险（高温清洗法可能会出现这种情况）。这种方法可确保过滤器的性能恢复到 98% 的水平，而不会对过滤器结构造成任何干扰。该设备可在清洗周期前后测量通过过滤器的流量水平，并将测试结果打印出来，从而清楚地评估清洗过程的有效性。

与所谓的维修再生相比，这种清洁微粒过滤器的方法有很多优点：

• 在维修再生过程中，发动机不会因高速运转而增加机械负荷
• 不增加排气系统部件（涡轮增压器、催化转换器、微粒过滤器芯）的热负荷
• 维修再生后无需更换发动机机油

过滤器清洗过程的唯一条件是没有机械损伤，尤其是过滤器芯。我们接受的每个过滤器都要经过彻底的状况检查，并使用内窥镜相机对过滤器滤芯进行目视检查。如果发现过滤器或催化转换器内部有机械损坏，我们通常可以建议进行再生，即更换过滤器滤芯。

损坏的原因和类型

微粒过滤器/催化剂损坏或过度饱和的症状：

1. 发动机性能下降
2. 低转速时发动机运转不平稳
3. 增加耗油量
4. 发动机（"检查发动机"）或过滤器（DPF/SCR）指示灯亮起
5. 排气系统冒烟

最常见的微粒过滤器/催化转换器故障：

1. 污染 - 发动机机油、冷却液泄漏，微粒滤清器中的烟尘或灰烬过度饱和
2. 过热 - 燃料燃烧过程异常、喷射系统故障、废气再循环、发动机调校等。
3. 磁芯的机械损伤--高温、热冲击、撞击、振动。