国六来了,了解一下这些国六发动机新技术与新特点

来源:https://www.sinolub.com/news/2019/Industry_0916/136492.html    日期:2020-10-10    浏览次数111

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国六来了,了解一下这些国六发动机新技术与新特点

 

国六来了,柴油发动机再不是单单一个SCR行走天下了,国六发动机对于发动机技术和排放处理等方面技术可以说是更高段位的要求了。那么国六发动机都采用了哪些技术,这些技术又有什么特点?在了解国六发动机的技术之前,我们首先要了解后处理系统的尾气生成物。

  1、尾气污染物

  柴油燃烧后产生的废气一般有这几种:一氧化碳CO(最具毒害作用的污染物)、碳氢化合物HC、氮氧化合物NOx、PM颗粒物。

  尾气生成的条件:

  燃烧不完全产生:CO、CH、PM。

  燃烧充分产生:NOx。

  可以看到:NOx和PM 的生成条件本身就是矛盾的。

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  2、关于国六新技术

  目前在国六阶段主要有EGR和非EGR两种技术方案,双方最终都是要解决氮氧化物排放。轻型和重型柴油车的技术路线基本相同:EGR(非必须)SCR+DOC+DPF+ASC(氨逃逸催化器,非必须),其中,SCR+DOC+DPF为必需技术。

  有EGR技术路线

  对于氮氧化物这种有害物质,我们最简单的方法是EGR(废气再循环)。即把燃烧后的废气引入到缸内,降低缸内燃烧温度,抑制氮氧化物的生成。而引入EGR的坏处就是会导致车子的动力性降低。

  其次引入EGR会使微粒的排放增加,为了处理PM颗粒物的排放,后处理中增加了DPF(颗粒物捕捉器)来处理PM。然而DPF在捕捉到一定量的PM时(即碳载量),便需要提升排放温度来再生DPF,于是便多出了DPM(博世HCI喷射系统),用于再生时给排气管喷射一定量的燃油,提升DPF的再生温度。

  EGR的优势是技术比较成熟,工作状态稳定,不足之处是经济性和动力性略有影响,车辆冷却系统相对复杂,增加了成本。

  非EGR技术路线

  就是不采用EGR,通过后处理技术在后端解决污染物排放问题,通常是以加大SCR喷射量来实现。因为SCR的作用就是在尾气后处理器中喷射尿素,将氮氧化物还原为氮气和水。

  非EGR技术的优势是发动机布置简单,没有EGR成本,动力和燃油经济性好,但后期尿素使用量会增加,而且对后处理系统性能要求比较苛刻。

  3、主要处理技术EGR(废气再循环)

  主要为了降低缸内的燃烧温度,实现降低氮氧化物。由于废气再循环的加入会使发动机的动力性降低,所以有的重卡发动机就不采用废气再循环或者减少废气再循环率。

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▲EGR循环示意图

  DOC(氧化催化转化器)

  现阶段的DOC是为了实现一氧化碳和碳氢化合物的氧化处理。

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  DOC主要有三个作用:(1)降低HC(碳氢化合物)排放:将尾气中未燃烧的HC、润滑油HC氧化为H2O、CO2;(2)将NO氧化为NO2:NO2将DPF捕集的碳颗粒氧化为气态的CO2;(3)氧化喷入排气管的燃油:氧化柴油放热使DPF温度升高,DPF内碳颗粒与氧气反应为CO2。

  DPF+DPM

  将尾气中未氧化的微粒捕集到捕集器中,而再生技术会引起捕集器效率降低,当效率低于一定限值时就需要更换了。

  DPF 再生分为被动和主动再生,被动再生一般是指在过滤体表面涂覆催化剂或在燃油中添加催化剂以降低颗粒的氧化反应温度 (前者在国四、五单一使用较多),主动再生则是指通过提供能量增加排气或过滤体的温度,将颗粒燃烧掉。由于柴油机在很多实际工况中处于低负荷状态,排气温度很低,被动再生受到一定的限制。因此主动再生成为国六阶段必备的后处理技术,在国六的实际使用上是被动再生和主动再生同时使用的。

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  DPM是接收到ECU/DCU主动再生请求时,从低压燃油管路,将燃油引入到燃油计量单元(MU),计量单元(MU)通过接收到ECU/DCU信号,通过燃油加料阀(Diesel Dosing Valve)将一定量的燃油进入到钢管内,当下游钢管内燃油的压力高于2.6bar时,喷射单元(IU)将燃油喷射到排气尾管中。

  SCR(选择性催化还原系统)

  目前最常见的SCR还原剂是尿素,在尾气后处理器中喷射尿素,发生氧化还原反应,将氮氧化物还原为氮气,实现对氮氧化物的处理。

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  ASC(氨逃逸催化器)

  ASC并不是指一个部件,全称为:氨逃逸催化器。由于车辆可能存在尿素泄露、反应效率低等情况,尿素分解产生的氨气可能会未参与反应而直接排出大气。这就需要安装ASC装置防止氨逃逸。

  氨逃逸催化器(ASC)一般安装在 SCR 后端,它在载体内壁使用贵金属等催化剂涂层,用于催化氧化还原反应,将NH3反应成无害的N2。

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  ASC的主要作用:

  (1)将过量的NH3氧化为N2、N2O、NOx;

  NH3+O2→→N2、N2O、NOx;

  (2)同时再催化NOx、NH3反应为氮气N2 。