大眾都不會(huì)的技術(shù) 先進(jìn)清潔柴油機(jī)技術(shù)解析

● 機(jī)外尾氣處理技術(shù)層面

　　氮氧化物后處理凈化技術(shù)

　　1、SCR（Selective Catalytic Reduction）選擇性催化還原

　　選擇性催化還原SCR最開(kāi)始是應(yīng)用在鍋爐、焚燒爐和發(fā)電廠等地方上降低氮氧化物NOx，近年才逐步進(jìn)入汽車領(lǐng)域。選擇性催化還原劑采用氨類物質(zhì)（氨氣、氨水和尿素）或各種碳?xì)浠衔铮ú裼秃鸵掖迹?。催化劑采用一些金屬結(jié)合物或人造沸石等。其反應(yīng)原理是尿素在高溫作用下產(chǎn)生氨氣，便后氨氣與氮氧化物發(fā)生還原反應(yīng)，生成水和氮?dú)狻?/p>

　　催化劑作用是降低反應(yīng)的活化能，使反應(yīng)溫度降低至合適區(qū)間（250℃～500℃）從而去除排氣中絕大部分的NOx，同時(shí)降低部分HC和CO排放?，F(xiàn)在部分機(jī)內(nèi)凈化能力較低的柴油機(jī)則采用此技術(shù)，但需要按時(shí)添加尿素，增加使用成本。一般是發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部無(wú)法讓氮氧化物NOx達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)才采用此技術(shù)。

　　2、選擇性非催化還原

　　這種方式更多適合與富氧工作的柴油機(jī)，即低速柴油機(jī)。同樣是通過(guò)高溫排氣中加入氨類物質(zhì)作為還原劑，與NOx生成氮?dú)夂退＿@種方式可以省去催化劑的貴金屬，但其工作溫度范圍較為狹窄，只在826℃-1126℃工作。只能在柴油機(jī)燃燒時(shí)噴入氨水，便能獲得降低NOx的效果。

　　3、等離子輔助催化還原

　　采用等離子技術(shù)（即電子、離子、自由基和中性粒子等導(dǎo)電體，整體保持中性）將NO和HC氧化為二氧化氮和高氧化性含CH的還原劑，然后二氧化氮在還原劑作用下二氧化氮還原成氮?dú)?。這項(xiàng)技術(shù)重要的是對(duì)燃料含硫量并沒(méi)有要求，可以同時(shí)減少氮氧化物NOx、微粒PM、碳?xì)浠衔颒C排放。這是一種很有潛力的技術(shù)。

　　氧化催化技術(shù)

　　1、DOC（Diesel oxidation catalytic）柴油機(jī)氧化催化器

　　由于柴油排氣中含氧量較高，可通過(guò)氧化催化器進(jìn)行處理，消耗微粒中的可溶性有機(jī)成分SOF來(lái)降低微粒排放，同時(shí)讓碳?xì)浠衔颒C和一氧化碳CO在催化劑作用下與氧氣結(jié)合，生成無(wú)害的二氧化碳和誰(shuí)。催化劑采用的是和汽油機(jī)三元催化相同的鉑（Pt）、鈀（Pd）等貴金屬和稀土金屬。

　　DOC柴油機(jī)氧化催化器工作溫度在200～350℃，可以降低微粒中SOF達(dá)到40%～90%以上，降低微粒排放，也可使一氧化碳CO降低30%左右，碳?xì)浠衔颒C降低50%左右，此外同時(shí)可降低芳烴和醛類的排放，使得柴油機(jī)尾氣臭味減少。然而氧化催化的轉(zhuǎn)化效率受柴油中的硫含量和排氣溫度影響。若硫含量變多，容易產(chǎn)生過(guò)多的硫酸鹽，造成微粒增多。因此，只有用低硫柴油才能保證氧化催化效果。柴油硫含量不應(yīng)超過(guò)質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.5%。從實(shí)用性來(lái)看，乘用車柴油機(jī)使用氧化催化器效果較好，但前提條件是柴油機(jī)自身的氮氧化物NOx排放要少。

　　2、POC（Particles oxidation Catalyst）微粒氧化催化器

　　POC微粒氧化催化器是一種針對(duì)柴油機(jī)排放污染物中的微粒后處理設(shè)計(jì)，需要配合柴油機(jī)氧化催化器DOC使用。POC微粒氧化催化器工作溫度在200℃～500℃之間，依靠DOC產(chǎn)生的二氧化氮和柴油機(jī)排放的二氧化氮，在POC內(nèi)部中微粒與二氧化氮燃燒，從而有效去除排氣中的微粒。POC對(duì)微粒的轉(zhuǎn)化效率達(dá)到60%以上，是一種較為經(jīng)濟(jì)適用的后處理方案。

　　微粒捕集技術(shù)

　　DPF（Diesel particulate filter）柴油機(jī)微粒捕集器。

　　DPF柴油機(jī)微粒捕集器是國(guó)際上公認(rèn)的微粒排放后處理最佳方式。其主要工作方式是排氣通過(guò)微粒捕集器是，過(guò)濾體將排氣中的微粒捕集與過(guò)濾體內(nèi)并適時(shí)燃燒，從而達(dá)到凈化排氣的目的。過(guò)濾機(jī)理主要采用擴(kuò)散機(jī)理、攔截機(jī)理、慣性機(jī)理和綜合過(guò)濾機(jī)理。擴(kuò)散機(jī)理如同河流三角洲沉積沙一樣，采用布朗運(yùn)動(dòng)作用微粒擴(kuò)散至壁面和微孔附近，微粒直徑越小，排氣溫度越高，作用越明顯；攔截機(jī)理就是采用過(guò)濾孔進(jìn)行攔截，大于孔直徑的微粒不能通過(guò)；慣性碰撞機(jī)理利用微粒慣性流動(dòng)，但氣流出現(xiàn)流線彎曲時(shí)，微粒因慣性存在繼續(xù)直著前行，碰撞到過(guò)濾體。

　　過(guò)濾體主要采用壁流式蜂窩陶瓷、金屬基過(guò)濾材料和復(fù)合過(guò)濾材料。壁流式蜂窩陶瓷對(duì)未來(lái)過(guò)濾效率達(dá)到90%以上；金屬基過(guò)濾效率只有50～70%，但導(dǎo)熱性好，快速進(jìn)入工作狀態(tài)。復(fù)合材料將是未來(lái)主要過(guò)濾體，結(jié)合了陶瓷材料的高效率和金屬材料的快速進(jìn)入工作狀態(tài)特點(diǎn)。

　　事實(shí)上捕集微粒過(guò)后會(huì)集聚，導(dǎo)致排氣背壓增加堵塞，導(dǎo)致柴油機(jī)動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性變差，必須及時(shí)去除沉積的微粒，這恢復(fù)微粒捕集器性能的過(guò)程為再生。由于柴油機(jī)排氣中微粒絕大部分為可燃物，其通常在560℃以上便開(kāi)始燃燒。然而，一般柴油機(jī)排氣溫度低于500℃，正常情況下較難燒掉，因此需要額外的方法進(jìn)行處理?，F(xiàn)在可行的技術(shù)有主動(dòng)再生系統(tǒng)和被動(dòng)再生系統(tǒng)，主動(dòng)再生系統(tǒng)有：噴油助燃再生系統(tǒng)、電加熱助燃再生系統(tǒng)、微波加熱助燃再生系統(tǒng)、紅外線加熱助燃再生系統(tǒng)，這類主要通過(guò)外部輔助加熱把微粒進(jìn)行清除。被動(dòng)再生系統(tǒng)有：大負(fù)荷再生、排氣節(jié)流再生、催化再生、燃料添加劑再生等，這類再生效果較為一般。DPF使用上無(wú)需再添加任何東西，動(dòng)力損失方面較小，整車的燃油經(jīng)濟(jì)性不會(huì)受到大的影響。

　　現(xiàn)代柴油機(jī)都采用綜合的尾氣處理技術(shù)，并不是只是采用單一的尾氣處理。可以采用SCR+DOC+DPF組合技術(shù)進(jìn)行處理。SCR處理氮氧化物NOx，DOC處理一氧化碳CO、碳?xì)浠衔颒C排放和部分微粒，DPF處理微粒PM排放，從而讓柴油機(jī)可達(dá)到歐V乃至美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)。另外一種綜合處理技術(shù)是四元催化轉(zhuǎn)化器，采用LNT稀燃NOx催化轉(zhuǎn)化器、DPF微粒捕集器和DOC柴油氧化催化器，綜合處理尾氣中的HC、CO、NOx和PM。事實(shí)上優(yōu)秀的柴油機(jī)其機(jī)內(nèi)凈化能力越高，所需的機(jī)外凈化技術(shù)越少，使用成本越低?，F(xiàn)實(shí)上究竟有沒(méi)有這些車存在呢？答案非?？隙ㄓ械模疫€在中國(guó)上市，不過(guò)只在臺(tái)灣和香港地區(qū)，欲望知詳情，請(qǐng)繼續(xù)觀看下文。

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