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農機網 明星企業】1892年,狄塞爾(Diesel)成功發明內燃式
柴油機,這也就是1000多年前的唐朝有位狄大人一直說的“必有隱情”的引擎。為了表彰狄塞爾的偉大功勛,不僅多國發行了他的人物郵票,也更是直接以他的名字代表了“柴油”,以此紀念。
100多年一來,柴油機的技術水平不斷提高,這為人民生活水平的不斷提高,可謂是發揮了巨大貢獻。時至今日,制約柴油機的好像不再是功率、熱效率、壓縮比等等問題,而偏偏是排氣,你說此事蹊蹺不蹊蹺。
環境污染問題日益凸顯,那么為了我們賴以生存的大氣環保,對排放作出限制就勢在必行。凡事要實行也必須有個標準,那么我們就從標準看起。
非道路移動機械用柴油機排氣污染物排放指南(部分)
在說國幾之前,我們先看看全球,站的高才能看的遠。目前全球主流的排放有三種:
第一種歐洲,這也是我們一直的主要參照。
第二種美國,他們執行自己的一套標準,強大到一定程度自己就是標準了。
第三種還處于奔放狀態幾乎無標準,比如非洲。
從上面的表上大家看阿拉伯數字能簡單的看出來,我們的國四≈歐四,但加入了PN這一項呢又是在向歐五靠攏了。歐洲從2019年開始實行歐五,有消息稱我們2027年會有國五,爭取逐步趕上。不過目前我們的鄰居韓日實行的還是歐四,所以至少在這一塊的排放上,我們國四后對韓日馬上就硬氣了,不像現在的世界杯,我們只能做純看客。
阿拉伯數字看完以后,就該看英文字母了,事物總是這么的循序漸進,然后方能漸入佳境。先進行名詞解釋:
CO:這個大家應該都認識,一氧化碳是煤氣的主要成分,可以使人窒息中毒。
HC:烴(tīng ),碳氫化合物,它也是柴油本身的重要組成部分。它不是一種物質,是一類物質的統稱。既然是一類物質,那么它的危害也是多種多樣,主要是會致癌。
NOx:氮氧化物,于環境來說它會形成酸雨或者和HC結合形成光化學煙霧。對人直接來說,主要會引起呼吸系統疾病。有時候我們聽到的“笑氣”也屬于氮氧化物。
PM:這個一直比較熱門,于柴油機來講主要就是碳煙微粒。如果小時候燒過灶頭的會有直觀感受,危害也就不用講了。
PN:這個說的是上面PM的數量,就是有多少個微小顆粒。不僅要以質量來控制顆粒的總量,還要要求顆粒數量也不能超,兩手抓,兩手硬。這也是歐五和歐四的最主要區別,我們一步到位在國四上直接享受了。
既然有這么多的東西有這么多的危害,那怎么辦呢。無非兩點,
要么發動機本身少排要么排出來后再進行處理,而國四的后處理系統就是在這樣的背景下應運而生的。
上圖是目前常規的全套后處理方案,并且順序不能亂,一定是1234,但并不是說所有的發動機都一定同時用上了這四個方式。
目前主要是兩種路線,馬力稍微小一點的采用123,馬力大點的就得是234。我們可以再回上去看下標準表,畢竟不同馬力段國四排放還是有差異的,比如小于130KW的排放中NOx的標準相對還是要低一些的。
既然是兩種方案,那肯定是有區別的。我們先看下123這個方案,其中采用中的EGR模塊,俗稱廢氣再循環,循環這個詞比較好聽,但我覺得不甚恰當,這里叫做廢氣再回爐可能更直觀。簡單講就是讓燃燒后的廢氣其中一部分繼續進入缸套再次參與燃燒。這樣的話,對排放污染物肯定有幫助,也就是排氣管肯定開心些。有人開心就有人不開心,對發動機本身而言,就難說了。
首先,它會增加油耗,一般來講5%左右肯定是有的。另外也會一定程度上影響性能,有動態響應試驗表明,在加載1S后,EGR車型輸出扭矩要比普通車型低16%。其次,由于其沒有采用SCR,那么為了防止產生過多的NOx,必須控制燃燒溫度不能過高。因為溫度越高、壓力越大,氧氣越充分,NOx越多。
可問題是,地球人都知道,在一定工況條件下,溫度越高、壓力越大,氧氣越充分,功率才越大。不管是柴油機還是飛機火箭都是如此。不僅僅如此,如果排氣溫度相對偏低,也不利于DOC和DPF的工作,如下圖能明顯看到,紅色區域為DOC的高效率區,而這些區域都在相對的高溫區。DPF也是如此,其被動再生的溫度必須維持在250以上,如果不能維持溫度,那么較容易被碳煙微粒堵塞。之前沸沸揚揚某汽車的堵塞有很大因素可能就是溫度不夠。
DOC的工作效率與溫度關系圖
(縱軸為效率/橫軸為溫度)
最后,凡事有弊也必有利,只在權衡間。由于123方案,沒有SCR這個裝置,也就不存在這個部件的故障,整車價格會相對低些。另外不需要加尿素,心理上的使用成本會低些,請注意“心理上”。畢竟人的認知除了客觀上,心理上有時候會占據上風。就像歌里唱的“明明知道不可以,卻偏偏自己騙自己”。大家要多做“明明”,少做“偏偏”,因為輸不起。
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