隨著全國越來越多的地區開始普及國五排放標準,國五排放的發動機越來越受到關注,各發動機企業都有各自技術實現國五標準。但在近20年內隨著排放標準升級速度的加快,僅僅依靠“機內凈化”技術已經很難追上排放標準,所以不得不依靠“機外凈化”的技術來幫忙。
目前市場上的發動機大多數已達到國三和國四的排放標準,對于已達到國三或國四排放水平的柴油機來說,達到國五排放有兩種技術路線。一種是SCR技術路線:SCR噴射+后處理器,另一種是EGR技術路線:EGR+DPF。
SCR技術路線通俗的講就是利用32.5%高純尿素的水溶液對尾氣中的氮氧化物進行處理,先通過“機內凈化”(提高噴射壓力/優化燃燒等)把PM顆粒降到排放限值0.02g/kW.h以下,此時NOx會升高,再通過SCR降低NOx至2g/kW.h限值內。
EGR技術路線先通過“機內凈化”(冷卻EGR/提高噴射壓力/VGT等)把NOx降到排放限值2.0 g/kW.h以下,再通過DPF把PM顆粒降低至0.02g/kW.h限值內。
在國內市場上其他同類產品幾乎全部采用SCR技術路線,而錫柴的康威4DW國五就采用了EGR+DPF方案,其中DPF系統分為前后兩部分,即前級DOC+后級DPF。
DOC(diesel oxidation catalyst),柴油機氧化催化器的英文縮寫,在蜂窩陶瓷載體或金屬蜂窩載體上涂覆貴金屬催化劑(如Pt、Pd等),以降低柴油機排氣中的碳氫化合物(Cn Hm)、一氧化碳和微粒中的可溶性有機成分(SOF)等的化學反應活化能,使這些物質能與排氣中的氧氣在較低的溫度下進行氧化反應,轉化為二氧化碳和水。同時在再生過程中產生高溫,促進DPF再生。
DPF(diesel particulate filter),柴油機顆粒物過濾器的英文縮寫,可以捕集柴油機排放物中95%以上的碳顆粒。DPF后處理器捕捉到的碳顆粒可以和尾氣中的NO2進行氧化反應,排氣溫度達到200度就可以進行,因此在汽車正常行駛時就可以一邊捕捉碳顆粒一邊進行氧化反應去除碳顆粒。如果時間長了還可以進行強制進行DPF后處理器再生,使碳顆粒燃燒恢復至初始狀態,從而達到DPF后處理器反復使用的目的。
錫柴康威4DW國五發動機EGR+DPF后處理系統錫柴康威4DW國五發動機EGR+DPF后處理系統
那么兩種技術路線各有什么優缺點呢?
SCR技術路線,在原國四發動機基礎上提高SCR的工作能力就能夠達到國五排放標準,發動機本體基本不做大的改變,這一特點使得SCR成為國內目前國五階段的主流技術路線。缺點是在整車運行過程中需要消耗尿素,而且排氣溫度低時會出現尿素結晶情況。
EGR+DPF技術路線,發動機本體改動很大,增加了電控節氣門、EGR閥、EGR冷卻系統等。與SCR技術路線相比,無需消耗尿素,避免了結晶風險,同時降低了使用成本;并且后期基本不需要使用維護,終生僅需兩三次的DPF后處理器清灰處理。
EGR+DPF技術路線控制系統復雜,技術難度高,最大的風險就是DPF后處理器堵塞,為此錫柴采用多種技術措施來應對,如定期強制再生、壓差強制再生、碳加載量強制再生、診斷儀強制再生等。
錫柴康威4DW國五發動機排量2.54L,其排氣溫度相對大排量發動機相比較低,如果采用SCR技術路線,為實現排放達標,在相對低的溫度下也需要進行尿素噴射,同時排氣管路直徑較小,都會導致整車運行過程中尿素結晶。因此,選擇EGR+DPF技術路線就是錫柴4DW的國五之道。
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