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国六技术是如何处理氮氧化物尾气的?

文章出处:河北谱云科技123彩票充值 人气:发表时间:2019-10-02 21:35

  一,氮氧化物是现阶段柴油机的主要污染源

  氮氧化物对于环境的污染与黑烟对于环境的污染一样严重,甚至更加可怕。因为空气中的氮氧化物气体被人吸进去以后会变成硫酸类物质腐蚀人体呼吸器官。

  最可怕的是氮氧化物气体我们人体根本上感觉不到,看到黑烟我们会捂住口鼻。对于无法感知的氮氧化物气体我们只能被动“接收”进体内。

  所以,氮氧化物排放就成了各国紧盯的最大的“妖孽”。也是现在柴油发动机让人们诟病的主要原因。同时氮氧化物排放也是柴油机尾气排放升级所要解决的最最关键的难题。

  现在,如果哪个车冒大黑烟我们都会认为他污染了环境,必须将冒黑烟的车淘汰!柴油发动机燃烧做功过程中黑烟越大则氮氧化物排放越少,反之氮氧化物排放越多则越不会冒黑烟。

  所以,国三之前的车很容易冒黑烟,但是氮氧化物排放极少。到了国四国五因为逐渐提高了燃烧效率,所以冒黑烟的现象大大减少,同时氮氧化物排放却越来越多。

  二,国四国五阶段氮氧化物排放处理技术

  国五之前的技术路线是努力去提高燃烧效率,让发动机尽量在高效燃烧区域工作,燃烧效率越高碳烟颗粒物(黑烟)会越少,但同时会产生更多的氮氧化物。

  大量产生的氮氧化物通过外挂的SCR系统(选择性催化还原技术)来消灭它(抛除法律规定,卸载这套系统之后对于发动机正常工作没有任何影响)。

  所以,大家听说的“尿素消耗越多越省油”。这句话是对的,因为如果系统认为需要多喷射尿素溶液的时候,一定是发动机氮氧化物排放更多,燃烧效率更高的时候。

  国四国五这套方法的优点是:

  1.高效燃烧可以大量减少碳烟颗粒物(黑烟)的排放,同时也更省油。

  2。外挂SCR系统消灭氮氧化物的时候对于发动机做功燃烧没有任何影响。

 

  国四国五这套外挂SCR系统的缺点也很明显:

  1。氮氧化物催化转化效率较低,最高也只能达到百分之八十左右。主要是尿素溶液气化成氨气的过程,氨气和氮氧化物气体催化转化成氮气和水的过程都需要较高的温度。

  而国四国五对于SCR系统正常催化转化所需要的排气管温度的调节与保持是很难达到的。(说点题外话,国五比国四尿素喷射量要大,从系统可靠性来讲完全应该将催化箱之前,增压器之后的排气管包覆,但是真的搞不懂有些厂家为什么不包)

  2。没有与发动机实现闭环控制,尿素喷射量的多少与氮氧化物实际催化转化效率没有联系。这句话可以这样理解:尿素系统只管喷射尿素,至于有没有完全催化转化SCR系统是不知道的。

  所以,很多时候会发现尿素喷射正常,发动机还在一直报警说后处理排放超限值。此时,要么尿素在排气管里结晶要么顺排气管排出大气污染环境。

  三,国六阶段对于氮氧化物的解决方法

  对于氮氧化物排放的处理国六主要还是依靠SCR(选择性催化转化技术),也就是我们常说的尿素系统。国六SCR系统(选择性催化转化技术)普遍采用铜基体的催化器,铜基催化箱低温催化性能好,耐高温性能也很好。

 

  国六阶段因为DPF需要再生,而DPF再生温度可以达到650°,原来国四国五阶段采用的五氧化二钒基体的催化器超过500°会高温退活。也就是高温会失效损坏,铜基催化箱可以保证700°高温下不会退活(损坏)。

  国六阶段增加了一个尿素溶液“混合器”,其主要是针对之前尿素溶液在排气管里面容易聚集结晶的问题和尿素溶液无法和废气充分混合的问题。

  我们知道尿素溶液喷射进排气管以后,最佳状态就是马上气化,然后和废气充分混合,这样对于尿素溶液利用率最高。

  国四国五之前采用的是一个扩散器,就是一个喇叭口。实践看来其作用不大,国六采用的尿素溶液混合器有两种:一种是螺旋式,一种是格栅式。

 

  国六阶段对于排气温度低的工况下普遍采用进气节气门,排气节气门,增压器电控旁通阀来控制发动机的进气量,控制多余的空气参与燃烧就可以控制氮氧化物排放量。通过这三个零部件单独或者组合使用达到控制空燃比的目的。

  同时,也可以达到提高排气管温度的目的。温度达标的情况下,尿素溶液就可以充分发挥它的作用,尽量多的将氮氧化物消灭,简单点说就是发动机排气温度全程达标的情况下SCR系统的总的转化效率就高,这就是康明斯所说的“高效SCR”的核心。

  同时,空燃比变小的情况下,氮氧化物排放也会下降。对于尿素溶液的需求量也会下降,改善了SCR系统的压力,这就是康明斯“智慧大脑2.0”技术。

 

  当然,进气量变少,空燃比变小,减少了氮氧化物排放的同时颗粒物(黑烟)排放的几率会增加,但是,因为有DPF颗粒物过滤器的存在,DPF的存在就相当于给整个系统在托底。国六就是通过这样一些技术达到了氮氧化物排放和颗粒物排放的平衡。

  对于我们开车的司机来说,尽量让发动机通过正常燃烧的尾气让排气管温度早点达标,如果特意小油门,排气管温度迟迟无法起来,系统就会让发动机在低空燃比的条件下运行,低空燃比燃烧工况下油耗会变大,同时产生的颗粒物会堵塞DPF。

  最后还需要喷油将这些颗粒物再生,真的是得不偿失了!有人说国六阶段开车的司机不只是关注水温,机油温度,排气温度也要关注到!可能真的会是这样!

  四,关于EGR技术

  国六阶段有许多厂家采用了废气再循环技术(EGR)来辅助控制氮氧化物排放。EGR技术就是将排气管燃烧过的废气引入一部分进入发动机气缸,减少新鲜空气进入气缸,这些废气比气缸喷油燃烧时候的温度低很多,还可以吸收热量。

  这样就可以达到降低氮氧化物排放的目的,(很显然,这跟我们需要的节油,高效燃烧是背道而驰的)。

 

  对于EGR这个东东很多人应该不陌生,从国三开始它一路如影随形的跟我们走到了国六。当然,国六的EGR技术和国三时候的EGR技术是不能同日而语的。

  我记得国三最简单的EGR就是通过一个小气罐推动一个阀片开闭,让进气压力高的时候进一点废气,这个东西估计没有一个能用到车辆报废的。

  在排气管这个高温,高腐蚀的环境下工作的零部件对于材质要求高,故障率当然也很高,康明斯公开讲因为这些因素才让它(康明斯)决定在中国的国六放弃使用EGR技术。

 

  EGR技术的难点很多,首先,你必须得让这些废气和新鲜空气还有柴油充分混合,才不至于让柴油喷入没有分散的废气气团里面无法燃烧从而冒黑烟。不要以为天然气,汽油机用这个很好很合适。

  像天然气发动机,汽油机用这个EGR技术,说到底它是几种气体的混合,难度系数肯定要小得多。

  柴油机为了柴油和空气的混合更充分,高压共轨技术一路让轨压达到了2500bar,即使这样也有冒黑烟的时候。再加上废气的混合。这三种物质的充分混合就难上加难了。

  国六EGR技术为了让废气对于发动机的正常燃烧的影响降到最低,一般采用的是低压(也叫低温)取出废气,通常在DPF出口取废气。

 

  因为经过DPF过滤之后的废气比较干净,因为远离发动机,废气的温度也较低。取出来的废气再经过EGR冷却器降温之后送入增压器进口前面,这样做的目的是可以让废气和新鲜空气可以混合的更充分。

  即使这样,废气占新鲜空气的比值最多也只能有百分之十几。废气进的多了会影响发动机的性能。这就是国六的“低EGR率”技术。

 

  EGR作为SCR技术的补充,它俩协作可以很好的将氮氧化物排放降低到国六法律法规规定的水平。

  但是,国际上的大佬们已经开始不采用EGR技术了,经验告诉我们,这就是发展方向。康明斯作为EGR技术的先行者,对于EGR的利弊它应该看得最清楚。

  国内有部分厂家已经推出来了不采用EGR技术的重卡,希望国产柴油发动机技术能够紧跟时代潮流。

此文关键字:氮氧化物尾气,氮氧化物尾气处理
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