什么是汽车颗粒捕集器？三种常见的颗粒捕集器仪表灯！

上一篇文章我们对汽车的排放标准进行了介绍，随着各地国六标准的实施，这样一个东西进入了我们的视线，它就是GPF。

一、什么是GPF/DPF？

GPF（Gasoline Particulate Filter）它叫做汽油颗粒捕集器（DPF-Diesel Particulate Filter这个是柴油颗粒捕集器）这是一种安装在汽油发动机排放系统中的陶瓷过滤器，它可以捕捉废气中的颗粒物。汽油车的很多技术都是从柴油车上演变过来的，这个技术也不例外，那如果你一直关注柴油车，想必你一定知道这个东西。

国六标准的实施，我们知道对排放限值的要求更加苛刻，而且还加入了PN的限值，GPF就是来解决汽车排放的这些PM、PN等颗粒物。

GPF是一种壁流式的捕集装置，它以蜂窝陶瓷为载体，是一个圆柱形的结构，内部有很多平行的孔道，相邻的两个孔道一个堵住入口，一个堵住出口，废气从出口上图左侧进入，然后在捕集器内部通过拦截、碰撞、扩散、重力沉降等方式不断积聚，从而达到积累颗粒物的目的，过滤后的废气从上图右侧的孔道排出。

二、GPF的再生

随着颗粒物的不断捕捉，排气的背压会升高，燃油油耗增加，发动机性能下降，因此GPF需要适时将捕集的颗粒氧化燃烧掉，即进行再生。GPF内部的再生原理可以用以下两个化学方程式表达：

1、GPF内部温度高于580度，且氧气浓度大于0.5%时发生下面化学反应：

C+O2=CO2

2、在GPF内部温度高于800℃，且没有氧气时，发生如下化学反应：

C+H2O=CO+H2

3）对于存在催化涂覆的GPF（cGPF），当250℃- 450℃之间时还可以进行被动再生即连续再生反应:

C+2NO2=CO2+2NO

GPF的再生分为被动再生和主动再生两种：

被动再生指的是在日常驾驶工况下通过驾驶员松踏板时，发动机断油，大量氧气进入GPF，实现再生。

主动再生指的是在被动再生无法满足的情况下，车辆在特殊工况(例如：保持80KM/h跑高速30分钟)下运行，利用ECM给发动机指令，后推点火角，使得尾气温度升高，待GPF温度升高后，再减稀空燃比（过量氧气），实现GPF再生。

需要注意的是GPF再生无法移除灰分（CaO，P2O5，ZnO，SO3，Fe2O3），随着时间的累积，积满后，需要到维修站更换GPF。

这里需要注意的是带有颗粒捕集器的车辆对机油是有要求的：需要采用低灰分的机油

三、GPF的车辆布置方式

接下来我们再来聊聊GPF的布置位置，它究竟布置在车辆的什么地方呢？

GPF的布置一般有三种常见的布置位置（上图）：

1、后置式UB，即GPF布置在三元催化器的后面；

2、四元催化器的形式FWC，即GPF和三元催化器合二为一；

3、紧耦合式CC，即GPF和三元催化器集成到一体安装；

目前，汽车上比较常用的是后置式UB和紧耦合式CC两种形式，它们各自优缺点如下：

后置式UB的优点是布置方便、过滤效率高，缺点入口温度低，被动再生比较困难。

紧耦合式CC的优点是入口温度高，被动再生容易。缺点是会增加三元催化器的体积，不容易布置。过滤效率稍低。

备注：由于FWC是一种带有涂层的GPF，类似于催化器。

四、GPF的检查方法

根据GPF的布置方式，目前有三种主流检测GPF的方式：温度法、OSC法、压差法。

1、温度法

由于GPF一般是由陶瓷载体（如董青石）制备而成，基于该载体材料热容的存在，在发动机瞬态工况点，变化的排气气流温度流经GPF时，在GPF下游温度相对上游温度会产生一定的“延迟”效应。因此，诊断从物理原理上说，可通过GPF上下游的温度传感器，根据温度变化“延迟”程度的不同，对GPF移除或丢失进行诊断。

GPF温度特性

2、OSC法

由于FWC是一种带有涂层的GPF，类似于催化器，因此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。在FWC上下游安装氧传感器，根据前后氧传感器电压信号“延迟”程度的不同，可以对载体完全损坏、移除甚至丢失进行诊断，其原理等同于临界催化转化器诊断。

3、压差法

研究表明，GPF会对通过的排气产生“阻碍”作用，其阻碍作用主要包括：过滤体壁面和覆盖其上的颗粒的流动阻力（ΔPwall），进出口通道的沿程阻力（ΔPin&out）以及排气流入流出时由于截面变化引起的压缩/膨胀阻力（ΔPcont+ΔPexp），这种“阻碍”作用的宏观表现就是压降，即P1和P2会有一定的压力差值，如图2所示。不同状态下的GPF，其压降表现也不同，当GPF载体发生性能下降，甚至损坏、移除失时，排气流经GPF时的压降就会发生相应变化。