捕集器

捕集器是柴油機尾氣後處理系統的核心組件，採用壁流式蜂窩陶瓷結構實現顆粒物物理截留。該裝置通過交替堵孔設計迫使尾氣穿透多孔陶瓷壁面，可過濾70%-90%的顆粒物，滿足國四、國六等排放標準要求。設備集成主動再生與被動再生技術，通過高溫氧化清除積聚顆粒，需配合專用燃油及定期維護保障過濾效率。

基本介紹

• 中文名：捕集器
• 外文名：DPF/GPF
• 所屬學科：機械工程
• 公布時間：2013年
• 過濾效率：70%-90% 
• 再生溫度：500-700℃  

結構特徵

• 採用壁流式蜂窩陶瓷載體，相鄰孔道兩端交替封閉的結構設計，強制尾氣穿透多孔介質實現微粒截留
• 陶瓷基體孔隙率控制在40-60%，孔徑尺寸範圍為10-25微米，可有效捕獲柴油機尾氣中的顆粒物
• 催化型捕集器（CDPF）表面塗覆貴金屬催化劑，降低碳煙氧化反應活化能，促進低溫再生

工作原理

• 過濾階段：尾氣通過2-3mm厚度的陶瓷壁面時，直徑大於孔徑的顆粒被直接攔截，0.1-1μm微粒通過擴散沉積方式附著在孔隙表面
• 再生階段：當背壓升高至15-20kPa時觸發再生，通過後噴燃油或電加熱使載體溫度達到550℃以上，碳煙發生氧化反應生成CO₂排出
• 被動再生：在250-450℃工況範圍內，NO₂與碳煙發生催化氧化反應，實現持續微粒清除

技術分類

• 壁流式捕集器：占市場份額80%以上，通過交替堵孔結構實現90%以上的過濾效率，適配各類柴油機型
• 對稱結構與非對稱結構：非對稱通道設計可降低灰分沉積導致的壓降升幅，在灰分量＞13g/L時壓降降低率達18%
• 催化塗層技術：鉑族金屬塗層使碳煙起燃溫度降低150-200℃，拓展被動再生工況範圍

套用領域

• 機動車領域：2019年起全面適配國六排放標準汽油車（GPF）和柴油車（DPF），成為整車標配部件
• 非道路機械：2022年12月實施國四排放標準後，農用機械、工程機械等需強制加裝捕集器
• 固定源排放：套用於發電機組、船舶柴油機等固定污染源，配套SCR系統實現超低排放

維護要求

• 燃油規範：需使用硫含量＜10ppm的清潔柴油，灰分含量＜0.01%的潤滑油
• 再生間隔：城市工況下每行駛300-500公里需觸發主動再生，高速工況可延長至800-1000公里
• 故障處理：當再生失敗導致碳載量＞13g/L時，需執行40分鐘700℃強制再生程式

技術參數

• 最大耐溫：採用碳化矽材質的捕集器耐受極限溫度為1400℃
• 壓降特性：全新捕集器初始壓降＜5kPa，灰分量增加時非對稱結構壓降優勢更顯著
• 使用壽命：設計耐久性里程達24萬公里，實際使用中需定期進行灰分清理