汽車發(fā)動(dòng)機(jī)排放控制技術(shù)動(dòng)向唐燕

1、在爭(zhēng)藻覺器魯豢餐帶價(jià)食分冬傲摘要:綜述了國(guó)外汽車發(fā)動(dòng)機(jī)排放技術(shù)的發(fā)展動(dòng)態(tài)詳細(xì)介紹了降低汽車柴油發(fā)動(dòng)機(jī)排氣污染物的幾種新的裝置并分析了其工作原理及結(jié)構(gòu)重點(diǎn)介紹了柴油機(jī)微粒捕集器的進(jìn)展討論了今后要成功地大規(guī)模推廣必須解決的問題。關(guān)鍵詞:發(fā)動(dòng)機(jī)排放降低控制微粒捕集器汽車是城市大氣污染的主要來源是導(dǎo)致地球溫室效應(yīng)的c仇的主要排出源因此要求汽車進(jìn)一步降低排放和燃油消耗。而在大幅度降低排放的同時(shí)謀求降低燃油消耗是重要的課題。對(duì)于經(jīng)濟(jì)性好的柴油車則要

2、求大幅度降低NOx和PM(微粒)的排放。為了保護(hù)環(huán)境歐美及日本都制定了2010年前排放和燃油消耗的強(qiáng)化法規(guī)。同時(shí)降低排放和燃油消耗是一個(gè)嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。為了在國(guó)際市場(chǎng)上生存各大主要汽車制造商進(jìn)行著劇烈的競(jìng)爭(zhēng)從而推動(dòng)汽車技術(shù)不斷進(jìn)步使汽車性能更加完善。國(guó)夕卜排放法規(guī)簡(jiǎn)述從2005年開始要執(zhí)行所謂新長(zhǎng)期法規(guī)與新短期法規(guī)相比要求汽油車的NoX、Hc值低一半并進(jìn)一步強(qiáng)化降低蒸發(fā)排放物的措施要求柴油車的NOx值降低40%一50%PM值大幅度降低。日本

3、的2003年法規(guī)要求NOx值在2000法規(guī)的基礎(chǔ)上降低25%PM值降低28%對(duì)一部分車PM值要求在2003年的基礎(chǔ)上降低75%而2005年的所謂新長(zhǎng)期法規(guī)要求NOx排放限值為2.09kwhPM排放限值為0.0279kwh試驗(yàn)工況也由穩(wěn)態(tài)13工況改為模擬城市行駛狀況的過渡工況。歐洲及美國(guó)對(duì)排氣污染物的限制也進(jìn)一步嚴(yán)格。歐洲2005年實(shí)施的歐W要求NOx排放限值為3.59kwhPM排放限值為0.029kWh2008年實(shí)施的歐V中NOx排放限

4、值為2.09kwhPM排放限值為0.019kWh。美國(guó)在2007年要求NOx排放限值為1.39kwhPM排放限值為0.019kWh而到2010年NO、排放限值要求達(dá)到0.29kwh。歐美及日本汽車制造商針對(duì)NOX及PM等排放的強(qiáng)化要求積極應(yīng)對(duì)推動(dòng)排放控制技術(shù)不斷進(jìn)步。叁嗒i娜瞇精瓣涵撩參的新細(xì)解粉廠2.廢氣渦輪增壓和排氣再循環(huán)(EGR)渦輪增壓器本來作用是增加功率但不論發(fā)動(dòng)機(jī)排量大小為降低NOx而實(shí)行的EGR都會(huì)使燃油消耗和PM增加其對(duì)

5、策是通過增壓來增加空氣量為保證增壓度和控制燃燒溫度必須同時(shí)裝用中冷器和EGR。為此應(yīng)該:保證低速和過渡工況時(shí)的增壓壓力高精度控制排氣再循環(huán)率及改善氣缸間分配的均羈二二二二二二二二二二二二二二二n、n一nn一nn自自、自一一飛夔鬢鞭).、護(hù)爹縱爹羅敷紅怒霧弊盯策一寨豁以高性能狀態(tài)起效使發(fā)動(dòng)機(jī)排放達(dá)到歐W排放法規(guī)的12以下。2.4.3連續(xù)再生式捕集器(Continuonsly尺egenerationTrap)CRT系統(tǒng)是凈化柴油機(jī)排放有害物

6、質(zhì)的柴油機(jī)微粒捕集器(DPF)的一種原來的DPF是利用大氣中的氧使PM燃燒所需溫度為500~600℃CRT則在350℃的較低溫度下使PM燃燒。原來DPF裝置的最大問題是由于微粒中碳煙成分的急速燃燒易引起捕集器損壞。而CRT是由NOx使PM燃燒其燃燒是在較低溫度下開始緩慢地進(jìn)行其后的保養(yǎng)只需每年一次或行駛10萬km后將過濾器反過來裝即可。應(yīng)用CRT原理目前微?；厥章首罡叩氖欠涓C狀陶瓷顆粒捕集器這一系統(tǒng)最早被斯堪的納維亞半島各國(guó)采用其后擴(kuò)展

7、到英國(guó)、法國(guó)等國(guó)家。近年來美國(guó)開始驗(yàn)證試驗(yàn)其后開始在人口密集區(qū)的公共汽車上得到普及。蜂窩狀陶瓷顆粒捕集器裝車使用的最高紀(jì)錄是60萬km以上其后裝有該裝置的車輛陸續(xù)創(chuàng)造了新的紀(jì)錄這一系統(tǒng)先是使NOx氧化生成NOZ如果使用含硫量高的柴油則會(huì)阻礙N仇的生成使作為CRT特征的、碳煙成分燃燒的自我再生機(jī)能不能很好地發(fā)揮。因此使用CRT系統(tǒng)和使用其他催化劑的凈化裝置一樣必須降低燃料中硫的含量。2.4.3.1CRT的應(yīng)用CRT于1986年開發(fā)成功在燃

8、油含硫量小于50ppm的瑞典進(jìn)行試驗(yàn)?zāi)壳坝?000輛以上的公共汽車、載貨車在使用。該國(guó)最近開始供應(yīng)含硫量小于10ppm的燃油成為這一領(lǐng)域的先行者。英國(guó)目前在主要城市供應(yīng)含硫量小于50Pm的柴油由此也開始進(jìn)行CRT的道路試驗(yàn)有1000臺(tái)柴油機(jī)裝有CRT裝置在德國(guó)、法國(guó)、芬蘭、挪威等各國(guó)也得到推廣共有10000臺(tái)以上的柴油機(jī)在使用。美國(guó)的紐約于1999年2月裝了第一輛帶CRT的汽車目前已有1000輛公共汽車在使用其他州也開始使用。到目前為止

9、裝有CRT裝置的單車行駛紀(jì)錄為60萬km其中每年或行駛10萬km要將過濾器反裝。2.4.4柴油機(jī)微杜處理深(DieselPartieulateDefuser)日本五十鈴公司于2004年4月發(fā)明了適用于日本新短期排放法規(guī)可大幅度降低PM排放的DPD系統(tǒng)。五十鈴公司為實(shí)現(xiàn)下一代柴油機(jī)的超低排放、低油耗、高功率及低噪聲的目標(biāo)整合了3項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù):綜合電子控制—反饋控制傳感器控制后處理技術(shù)—氧化催化技術(shù)、DPF、尿素催化技術(shù)、NOX催化技術(shù)燃燒最

10、佳化技術(shù)—燃料噴射系統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)、高增壓。所謂DPD系統(tǒng)是排氣后處理技術(shù)的核心。由陶瓷捕集器捕集的微粒通過電控共軌供油系統(tǒng)對(duì)燃料噴射的精細(xì)控制及排氣節(jié)氣門的采用借助五十鈴獨(dú)有排氣溫度控制使捕集的微粒自動(dòng)燃燒以至于看不見排煙PM降到0.0279kwh。2.4.4.1DPD過濾器的再生作用過濾器捕集的微粒的主要成分是碳煙(S。。t)其燃燒溫度在60℃以上DPD的催化劑載體為荃青石陶瓷載體的形式為壁流式(wallflowtyPe)當(dāng)排氣溫度達(dá)

11、到某一較高溫度時(shí)由于催化劑的作用PM燃燒量增加過濾器可實(shí)現(xiàn)連續(xù)的再生。但是實(shí)際上載貨車在高速公路行駛及山路上坡時(shí)處于高負(fù)荷狀態(tài)而在市區(qū)行駛或堵車時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷低PM不能燃燒而產(chǎn)生堆積。因此DPD針對(duì)PM的堆積對(duì)過濾器處的排氣溫度進(jìn)行控制使堆積的PM燃燒。再生時(shí)電控共軌式燃料噴射系統(tǒng)在燃燒結(jié)束后的膨脹過程再度噴油(后噴射)其未燃燃料通過氧化催化劑的作用而燃燒從而產(chǎn)生高溫排氣使堆積的PM燃燒。再生時(shí)通過適當(dāng)?shù)仃P(guān)閉DPD后的排氣節(jié)氣門可對(duì)堆積的