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國六來了，了解一下這些國六發(fā)動(dòng)機(jī)新技術(shù)與新特點(diǎn)

2019-09-03   來源：

摘要： 國六來了，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)再不是單單一個(gè)SCR行走天下了，國六發(fā)動(dòng)機(jī)對于發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)和排放處理等方面技術(shù)可以說是更高段位的要求了。那么國六發(fā)動(dòng)機(jī)都采用了哪些技術(shù)，這些技術(shù)又有什么特點(diǎn)？在了解國六發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)之前，我們首先要了解后處理系統(tǒng)的尾氣生成物。
 國六來了，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)再不是單單一個(gè)SCR行走天下了，國六發(fā)動(dòng)機(jī)對于發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)和排放處理等方面技術(shù)可以說是更高段位的要求了。那么國六發(fā)動(dòng)機(jī)都采用了哪些技術(shù)，這些技術(shù)又有什么特點(diǎn)？在了解國六發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)之前，我們首先要了解后處理系統(tǒng)的尾氣生成物。
 
1 尾氣污染物
 
柴油燃燒后產(chǎn)生的廢氣一般有這幾種：一氧化碳CO（最具毒害作用的污染物）、碳?xì)浠衔颒C、氮氧化合物NOx、PM顆粒物。
 
尾氣生成的條件：
燃燒不完全產(chǎn)生：CO、CH、PM。
燃燒充分產(chǎn)生:NOx。
 
可以看到：NOx和PM 的生成條件本身就是矛盾的。
 
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2 關(guān)于國六新技術(shù)
 
目前在國六階段主要有EGR和非EGR兩種技術(shù)方案，雙方最終都是要解決氮氧化物排放。輕型和重型柴油車的技術(shù)路線基本相同：EGR（非必須）SCR+DOC+DPF+ASC（氨逃逸催化器，非必須），其中，SCR+DOC+DPF為必需技術(shù)。
 
有EGR技術(shù)路線
 
對于氮氧化物這種有害物質(zhì)，我們最簡單的方法是EGR（廢氣再循環(huán)）。即把燃燒后的廢氣引入到缸內(nèi)，降低缸內(nèi)燃燒溫度，抑制氮氧化物的生成。而引入EGR的壞處就是會(huì)導(dǎo)致車子的動(dòng)力性降低。
 
其次引入EGR會(huì)使微粒的排放增加，為了處理PM顆粒物的排放，后處理中增加了DPF（顆粒物捕捉器）來處理PM。然而DPF在捕捉到一定量的PM時(shí)（即碳載量），便需要提升排放溫度來再生DPF，于是便多出了DPM（博世HCI噴射系統(tǒng)），用于再生時(shí)給排氣管噴射一定量的燃油，提升DPF的再生溫度。
 
EGR的優(yōu)勢是技術(shù)比較成熟，工作狀態(tài)穩(wěn)定，不足之處是經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性略有影響，車輛冷卻系統(tǒng)相對復(fù)雜，增加了成本。
 
非EGR技術(shù)路線
 
就是不采用EGR，通過后處理技術(shù)在后端解決污染物排放問題，通常是以加大SCR噴射量來實(shí)現(xiàn)。因?yàn)镾CR的作用就是在尾氣后處理器中噴射尿素，將氮氧化物還原為氮?dú)夂退?/div>
 
非EGR技術(shù)的優(yōu)勢是發(fā)動(dòng)機(jī)布置簡單，沒有EGR成本，動(dòng)力和燃油經(jīng)濟(jì)性好，但后期尿素使用量會(huì)增加，而且對后處理系統(tǒng)性能要求比較苛刻。

3 主要處理技術(shù)
 
EGR（廢氣再循環(huán)）
 
主要為了降低缸內(nèi)的燃燒溫度，實(shí)現(xiàn)降低氮氧化物。由于廢氣再循環(huán)的加入會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性降低，所以有的重卡發(fā)動(dòng)機(jī)就不采用廢氣再循環(huán)或者減少廢氣再循環(huán)率。

 
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▲EGR循環(huán)示意圖
 
DOC（氧化催化轉(zhuǎn)化器）
 
現(xiàn)階段的DOC是為了實(shí)現(xiàn)一氧化碳和碳?xì)浠衔锏难趸幚怼?/div>
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DOC主要有三個(gè)作用：
 
（1）降低HC（碳?xì)浠衔铮┡欧牛簩⑽矚庵形慈紵腍C、潤滑油HC氧化為H2O、CO2；
（2）將NO氧化為NO2：NO2將DPF捕集的碳顆粒氧化為氣態(tài)的CO2；
（3）氧化噴入排氣管的燃油：氧化柴油放熱使DPF溫度升高，DPF內(nèi)碳顆粒與氧氣反應(yīng)為CO2。
 
DPF+DPM
 
將尾氣中未氧化的微粒捕集到捕集器中，而再生技術(shù)會(huì)引起捕集器效率降低，當(dāng)效率低于一定限值時(shí)就需要更換了。
 
DPF 再生分為被動(dòng)和主動(dòng)再生，被動(dòng)再生一般是指在過濾體表面涂覆催化劑或在燃油中添加催化劑以降低顆粒的氧化反應(yīng)溫度 (前者在國四、五單一使用較多)，主動(dòng)再生則是指通過提供能量增加排氣或過濾體的溫度，將顆粒燃燒掉。由于柴油機(jī)在很多實(shí)際工況中處于低負(fù)荷狀態(tài)，排氣溫度很低，被動(dòng)再生受到一定的限制。因此主動(dòng)再生成為國六階段必備的后處理技術(shù)，在國六的實(shí)際使用上是被動(dòng)再生和主動(dòng)再生同時(shí)使用的。
 
DPM是接收到ECU/DCU主動(dòng)再生請求時(shí)，從低壓燃油管路，將燃油引入到燃油計(jì)量單元（MU），計(jì)量單元(MU)通過接收到ECU/DCU信號，通過燃油加料閥（Diesel Dosing Valve）將一定量的燃油進(jìn)入到鋼管內(nèi)，當(dāng)下游鋼管內(nèi)燃油的壓力高于2.6bar時(shí)，噴射單元（IU）將燃油噴射到排氣尾管中。

 
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SCR（選擇性催化還原系統(tǒng)）
 
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目前最常見的SCR還原劑是尿素，在尾氣后處理器中噴射尿素，發(fā)生氧化還原反應(yīng)，將氮氧化物還原為氮?dú)�，�?shí)現(xiàn)對氮氧化物的處理。
 
ASC(氨逃逸催化器)


ASC并不是指一個(gè)部件，全稱為：氨逃逸催化器。由于車輛可能存在尿素泄露、反應(yīng)效率低等情況，尿素分解產(chǎn)生的氨氣可能會(huì)未參與反應(yīng)而直接排出大氣。這就需要安裝ASC裝置防止氨逃逸。
 
氨逃逸催化器（ASC）一般安裝在 SCR 后端，它在載體內(nèi)壁使用貴金屬等催化劑涂層，用于催化氧化還原反應(yīng)，將NH3反應(yīng)成無害的N2。
 
 
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ASC的主要作用：
（1）將過量的NH3氧化為N2、N2O、NOx；
NH3+O2→→N2、N2O、NOx；
（2）同時(shí)再催化NOx、NH3反應(yīng)為氮?dú)釴2 。
 
 
 

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