国六柴油车后处理系统精讲
一、汽车排放物
(一)污染物的定义和危害
1.氮氧化物NOX:在内燃机排放的氮氧化物中占压倒性多数的是一氧化氮NO,其主要来源是参与燃烧的空气中的氮,而汽油和轻柴油本身含氮很少,不足以产生显著的氮氧化物排放,只有重质燃油可能含有千分之几的氮,可能从排期中有一部分所谓的“燃油氮氧化物”。汽车致癌
氮氧化物其中有一氧化氮NO和二氧化氮NO2两种成分,一氧化氮NO是无气体,本身毒性不大,但在空气中缓慢氧化成二氧化氮NO2,二氧化氮NO2就不是那么“温柔”了。
2.微粒:对于柴油机而言,排放中最重要的就是微粒了,这也就是为什么有的城市要求加装DPF(微粒捕集器)的原因。
柴油机排放的微粒,主要成分是碳,其粒度一般小于0.3um,可长期悬浮在空气中而不沉降,会深入人肺深部造成机械性超负荷,碳粒上还吸附有硫酸盐及多种有机物质,有不同程度的诱变和致癌作用。
(二)污染物的产生
为什么空气中氮气会引起氮氧化物排放呢?正如我们之前所了解的氮气是稳定性较好的气体,比如有时给汽车充气就用氮气,我们不可否认氮气的稳定性,但是氮气的稳定也是相对而言,在发动机缸内,燃烧温度在2000摄氏度,在这种高温下氮气也就没那么稳定了。
生成的活性氮原子与空气中氧气结合生成氮氧化物NOX,但是氧气大部分被燃油燃烧掉了,所以生成的大部分污染物是一氧化氮NO,进而在大气中慢慢氧化生成二氧化氮NO2。
从前所述可知,影响氮氧化物生成的主要因素是温度和氧气,进一步分析的话就是通过这两个方面抑制氮氧化物NOX的生成了。
微粒的产生的主要原因是可燃混合气不均匀,燃烧不充分,形成未完全燃烧的碳粒,这些碳粒吸附有害物就成了我们日常所说的微粒。
微粒的产生与于柴油机的压燃和喷油方式有莫大的关系,正如大家所知道的一样,柴油机是缸内直喷,混合气形成时间过短,混合气混合不均匀。如果采用与汽油机相似的混合气形成方式,然而这样就会引起柴油机工作粗暴。
(三)污染物处理措施
对于氮氧化物我们最简单的方法就是我们的常说的EGR(废气再循环)。
什么叫废气再循环呢?就是把燃烧后的废气引入到缸内,这样能带来什么呢,主要就是降低了缸内燃烧温度,抑制了最高温度自然就抑制了氮氧化物的生成。
引入废气再循环能降低氧气浓度,能改变柴油机富氧状态吗?当然是不能的,柴油机大部分都是富氧燃烧的。
引入EGR为什么能降低温度?当然是因为缸内新鲜空气少了,喷油量少,缸内温度当然降低了。
引入EGR会带来什么坏处呢?单位气缸容积的做功能力降低了,也就是动力性降低了。
其次引入EGR会使微粒的排放增加,当然是因为缸内有废气,影响了混合气形成,有部分燃油没有与新鲜空气相结合,形成更多的微粒。
还有复杂一些的后处理技术,素等等,也就是我们生活中说的SCR(选择性催化还原系统)技术,喷这些东西干嘛用呢?当然是还原氮氧化物NOX,把氮氧化物还原成氮气N2。
那我们要不要两个技术都使用呢?大部分国六发动机都需要,目前用一个就可以,以后排放法规继续加严就要两个技术一块用了。
正如法规对微粒的限定,评价微粒排放一是从质量上,二是从数量上。
正是因为微粒法规的加严,通过简单的高压共轨的机内净化已经无法满足排放法规,所以就需要加装微粒捕集器。
这是一个慢慢发展的过程,从之前只规定微粒质量,到也规定数量。在只规定质量的时候,只需要增加喷射压力就能满足排放法规,通过增加喷射压力,燃油液滴直径减少,燃烧之后的碳粒直径也就相应的减少,体现在排放上就是总的微粒质量降低。
虽然排放质量降低了,但是危害却是更大了,这是为什么呢?这主要是在于微粒粒径太小,吸入肺部反而不能正常的新陈代谢,所以加装微粒捕集器就显得很有必要。
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