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柴油车达到国IV排放标准的技术路线 |
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| http://cn.newmaker.com
2/28/2007 10:15:00 AM
佳工机电网
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2007年1月1日起，北京开始对轻型柴油车实施国Ⅳ排放标准。轻型车率先实施国Ⅳ是一个信号，表明重型车实施国Ⅳ标准的时间也不会太久远。
对柴油车实现欧Ⅳ(等同于国Ⅳ)排放，现在公认比较成熟、能够实现重型柴油车欧Ⅳ排放的技术路线有三种：EGR+POC(废气再循环＋微粒催化氧化器)、EGR+DPF(废气再循环＋微粒捕集器)和SCR(选择性催化还原)。
由于柴油机工作的特点，使微粒和氮氧化物两种主要排放污染物的生成出现了此消彼长的现象。在排放标准达到欧Ⅳ之前，开发设计人员在控制柴油机燃烧时，可以在两者之间进行平衡，达到氮氧化物和微粒排放都不超过限值。但排放标准提升到欧Ⅳ之后，则需要机内控制结合机外后处理方式才能达标。
EGR+POC和EGR+DPF这两种技术路线，是采用控制燃烧温度等手段在机内减少氮氧化物生成，再利用POC(微粒催化氧化器)或DPF(微粒捕集器)对生成的微粒进行后处理。SCR技术是通过强化发动机机内燃烧来降低微粒的生成，然后利用尿素溶液对氮氧化物进行机外催化氧化。
从技术特点看，EGR技术可以有效降低燃烧过程中氮氧化物的生成，但需要改动原有欧Ⅲ发动机的结构，增加废气再循环系统。由于引入温度很高的废气，增加了整个发动机的热负荷，不仅对发动机进气过程的冷却提出了更高要求，而且整个发动机的冷却系统散热能力也需要提高。同时，由于需要控制氮氧化物生成，对燃烧过程的最高温度和持续时间都必须进行严格控制，因此对发动机效率和经济性会产生一定的负面影响。
在后处理方面，DPF通过采用微孔吸附性材料对废气中的微粒进行过滤，可以有效降低废气中微粒的含量。但捕集器在使用一段时间后会被堵住，这时需要对其进行再生。再生方式是通过装在车上的再生控制装置向捕集器内喷射少量燃油，将捕集器内积攒的微粒物质烧掉。这种技术的缺点是安装微粒捕集器的同时，还必须加装相应的再生控制系统，除行驶之外还需要额外的燃油用于微粒捕集器再生。此外，微粒捕集器对燃油的含硫量有严格要求，而且再生后的微粒捕集器使用寿命有限，需要定期更换。
POC主要通过催化氧化方式降低废气中微粒的含量。这种后处理装置与DPF和SCR相比，产品体积最小，而且不需要消耗额外燃油进行再生。但相比DPF，POC降低废气中微粒含量的能力较差。如果要达到与DPF同样的排放效果，则要求发动机内生成的微粒总量较低，增加了发动机控制的难度。除要求发动机的喷油压力更高，严格控制燃油含硫量外，对产生微粒的另一个重要因素--润滑油的稳定性和杂质含量的要求也更苛刻。
SCR技术在机内燃烧过程中不处理氮氧化物，而是通过强化燃烧降低微粒的生成。使用这种技术的发动机比采用EGR技术的发动机在动力性和经济性上要好，节油所带来的费用节省与使用的尿素溶液费用相当。与欧Ⅲ车型用车成本也基本相同，动力性能还得到优化。SCR技术由于仅优化燃烧过程和加装后处理装置，并不需要增加过多的设备，对原有欧Ⅲ发动机的改动较小，升级的可行性也更高。业内专家认为SCR技术是实现欧Ⅴ、欧Ⅵ排放的最佳技术方案。
SCR技术的最大缺点是需要在车上增加催化剂储存箱和催化反应器，而且需要加油站等社会配套设施提供相应的催化剂补充液。由于卡车、客车的流动性和不同地区排放标准的差异性，短时间内不可能在所有地区都进行相应的基础设施建设，这成为推广这项技术的最大障碍。
国Ⅳ排放标准不仅对整车生产企业和发动机生产企业提出了更高要求，同时也对电控系统、后处理材料研发、燃油、润滑油和社会基础设施建设提出了要求。这是一项系统工程，哪一个环节都可能影响排放标准的实施。
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