隨著全國(guó)越來越多的地區(qū)開始普及國(guó)五排放標(biāo)準(zhǔn),國(guó)五排放的發(fā)動(dòng)機(jī)越來越受到關(guān)注,各發(fā)動(dòng)機(jī)企業(yè)都有各自技術(shù)實(shí)現(xiàn)國(guó)五標(biāo)準(zhǔn)。但在近20年內(nèi)隨著排放標(biāo)準(zhǔn)升級(jí)速度的加快,僅僅依靠“機(jī)內(nèi)凈化”技術(shù)已經(jīng)很難追上排放標(biāo)準(zhǔn),所以不得不依靠“機(jī)外凈化”的技術(shù)來幫忙。
目前市場(chǎng)上的發(fā)動(dòng)機(jī)大多數(shù)已達(dá)到國(guó)三和國(guó)四的排放標(biāo)準(zhǔn),對(duì)于已達(dá)到國(guó)三或國(guó)四排放水平的柴油機(jī)來說,達(dá)到國(guó)五排放有兩種技術(shù)路線。一種是SCR技術(shù)路線:SCR噴射+后處理器,另一種是EGR技術(shù)路線:EGR+DPF。
SCR技術(shù)路線通俗的講就是利用32.5%高純尿素的水溶液對(duì)尾氣中的氮氧化物進(jìn)行處理,先通過“機(jī)內(nèi)凈化”(提高噴射壓力/優(yōu)化燃燒等)把PM顆粒降到排放限值0.02g/kW.h以下,此時(shí)NOx會(huì)升高,再通過SCR降低NOx至2g/kW.h限值內(nèi)。
EGR技術(shù)路線先通過“機(jī)內(nèi)凈化”(冷卻EGR/提高噴射壓力/VGT等)把NOx降到排放限值2.0 g/kW.h以下,再通過DPF把PM顆粒降低至0.02g/kW.h限值內(nèi)。
在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上其他同類產(chǎn)品幾乎全部采用SCR技術(shù)路線,而錫柴的康威4DW國(guó)五就采用了EGR+DPF方案,其中DPF系統(tǒng)分為前后兩部分,即前級(jí)DOC+后級(jí)DPF。
DOC(diesel oxidation catalyst),柴油機(jī)氧化催化器的英文縮寫,在蜂窩陶瓷載體或金屬蜂窩載體上涂覆貴金屬催化劑(如Pt、Pd等),以降低柴油機(jī)排氣中的碳?xì)浠衔?Cn Hm)、一氧化碳和微粒中的可溶性有機(jī)成分(SOF)等的化學(xué)反應(yīng)活化能,使這些物質(zhì)能與排氣中的氧氣在較低的溫度下進(jìn)行氧化反應(yīng),轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水。同時(shí)在再生過程中產(chǎn)生高溫,促進(jìn)DPF再生。
DPF(diesel particulate filter),柴油機(jī)顆粒物過濾器的英文縮寫,可以捕集柴油機(jī)排放物中95%以上的碳顆粒。DPF后處理器捕捉到的碳顆??梢院臀矚庵械腘O2進(jìn)行氧化反應(yīng),排氣溫度達(dá)到200度就可以進(jìn)行,因此在汽車正常行駛時(shí)就可以一邊捕捉碳顆粒一邊進(jìn)行氧化反應(yīng)去除碳顆粒。如果時(shí)間長(zhǎng)了還可以進(jìn)行強(qiáng)制進(jìn)行DPF后處理器再生,使碳顆粒燃燒恢復(fù)至初始狀態(tài),從而達(dá)到DPF后處理器反復(fù)使用的目的。
錫柴康威4DW國(guó)五發(fā)動(dòng)機(jī)EGR+DPF后處理系統(tǒng)錫柴康威4DW國(guó)五發(fā)動(dòng)機(jī)EGR+DPF后處理系統(tǒng)
那么兩種技術(shù)路線各有什么優(yōu)缺點(diǎn)呢?
SCR技術(shù)路線,在原國(guó)四發(fā)動(dòng)機(jī)基礎(chǔ)上提高SCR的工作能力就能夠達(dá)到國(guó)五排放標(biāo)準(zhǔn),發(fā)動(dòng)機(jī)本體基本不做大的改變,這一特點(diǎn)使得SCR成為國(guó)內(nèi)目前國(guó)五階段的主流技術(shù)路線。缺點(diǎn)是在整車運(yùn)行過程中需要消耗尿素,而且排氣溫度低時(shí)會(huì)出現(xiàn)尿素結(jié)晶情況。
EGR+DPF技術(shù)路線,發(fā)動(dòng)機(jī)本體改動(dòng)很大,增加了電控節(jié)氣門、EGR閥、EGR冷卻系統(tǒng)等。與SCR技術(shù)路線相比,無需消耗尿素,避免了結(jié)晶風(fēng)險(xiǎn),同時(shí)降低了使用成本;并且后期基本不需要使用維護(hù),終生僅需兩三次的DPF后處理器清灰處理。
EGR+DPF技術(shù)路線控制系統(tǒng)復(fù)雜,技術(shù)難度高,最大的風(fēng)險(xiǎn)就是DPF后處理器堵塞,為此錫柴采用多種技術(shù)措施來應(yīng)對(duì),如定期強(qiáng)制再生、壓差強(qiáng)制再生、碳加載量強(qiáng)制再生、診斷儀強(qiáng)制再生等。
錫柴康威4DW國(guó)五發(fā)動(dòng)機(jī)排量2.54L,其排氣溫度相對(duì)大排量發(fā)動(dòng)機(jī)相比較低,如果采用SCR技術(shù)路線,為實(shí)現(xiàn)排放達(dá)標(biāo),在相對(duì)低的溫度下也需要進(jìn)行尿素噴射,同時(shí)排氣管路直徑較小,都會(huì)導(dǎo)致整車運(yùn)行過程中尿素結(jié)晶。因此,選擇EGR+DPF技術(shù)路線就是錫柴4DW的國(guó)五之道。
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