四川迅海防爆柴油机车制造有限公司
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柴油机车解决冒黑气的不良形象,原来都是靠这些

发表时间:2019-02-12 10:25

自从排放法规出台以来,柴油机的排放就一直备受关注,从最开始废气冒黑烟,到如今清洁柴油机,柴油机技术水平越来越高,那它究竟是如何做到清洁环保、降低污染的呢?

上次我们说到柴油机在欧洲处境艰难,许多主要城市都给柴油机汽车下了最后通牒,其原因是现阶段柴油机排放污染物达不到欧6标准,而其中最重要的污染物还要数炭烟与氮氧化合物。

炭烟微粒主要在柴油机高温缺氧的工况下形成,氮氧化合物则是在高温富氧工况下产生较多,采用机内处理的方法,必然会“厚此薄彼”,在减少一种污染物的同时,就会加剧另一种的生成。为了解决这一难题,工程师们根据两种不同的思路,设计了两套不同的柴油机有害排放物净化系统。既然通过机内处理的方式不能同时解决炭烟和NOx的排放,那就选择先单独处理其中一项,接着在后处理过程中处理另一项,所以国外柴油机大多采用高压共轨搭配SCR的技术来处理废气污染物,而在国内很长一段时间都热衷于EGR与DPF的组合使用。

什么是高压共轨与SCR?

高压共轨搭配SCR意在机内减少炭烟,后处理上针对氮氧化合物入手。高压共轨是一个发展了很多年的成熟技术,它采用ECU电控,将喷射压力提升到了传统机械喷射系统的3倍多,更利于粘稠的柴油达到雾化效果,能够尽可能多的与空气混合,降低燃烧过程中局部氧气不足的问题,充分降低了炭烟的产生。

解决了炭烟的问题之后,在后处理中就要着重考虑如何清除氮氧化合物。根据NOx的相关化学反应,陆续出现了酒精选择还原法、尿素选择还原法等催化还原装置,我们所说的SCR就是采用尿素(氨气)为还原剂,经过一系列的反应,将有毒的NOx还原生成无毒的氮气和水的系统。

但这个方法存在一个缺陷,那就是该还原反应需要在350-450℃的环境下进行,过低温度会造成催化失效,过高温度则会使催化剂损伤,所以在设计过程中需要特别注意还原装置温度的控制。目前使用这个方式的柴油汽车,是可以达到欧6标准要求的。

什么是EGR与DPF?

EGR与DPF组合使用,是先减少NOx排量,接着在后处理上解决炭烟的问题。EGR废气再循环,是将一部分废气重新导入气缸,再度进行燃烧的技术。它能够有效降低NOx的排量,汽油机、柴油机对其都有相关的研究,但柴油机使用的效果更加明显。柴油机EGR又分为内部与外部两种,外部EGR效果良好,但对经济性存在一定影响;内部EGR结构简单,但由于其温度高,抑制NOx的效果略有降低。

将经过EGR处理后的废气,导入DPF微粒捕捉器中进行过滤处理,把存在于废气中的炭烟微粒过滤掉,使其符合排放法规。

这种柴油机尾气处理方式,需要调校好EGR的量,过多EGR不仅会造成动力性、经济性下降,还会造成更多的炭烟,而DPF也需要解决再生问题,在滤网捕捉到大量微粒后,若不及时处理掉这些炭烟微粒,沉积的PM将会阻碍排气的进行。

可以看到,这些年来柴油机工程师也算是呕心沥血,让自家产出的柴油机满足了愈发严苛的排放标准,总体而言颇为艰辛。与此同时,汽油机、新能源的步步紧逼,已极度压缩了柴油机的生存空间,以斯图加特为首的欧洲城市对柴油机的最后通牒,对柴油机来说更是雪上加霜。是继续提升柴油机品质,优化废气处理系统,还是选择转投新能源的怀抱,相信不同厂商会有不同的选择。

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