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    拜仁慕尼黑主力阵型图:康明斯国六全景解读:关于颗粒物的排放

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    康明斯国六全景解读:关于颗粒物的排放

    上篇文章我们聊到了国五阶段氮氧化物(NOX)催化转化中存在的难点以及国六针对氮痒化物排放所需达到的新标准。

    除了氮氧化物排放升级之外,颗粒物排放处理技术和要求国六与国五也有很大的差别,所需要的技术也不同,今天我们主要谈颗粒物排放问题。

    关于文中英文名词大家可以参看第一篇文章或者百度,这里就不重复解释了!

    康明斯国六全景解读:关于颗粒物的排放

    关于颗粒物(PM)排放的问题

    国六PM排放限值相比国五加严67%;这里PM限值是指发动机做功燃烧后的颗粒物(主要是碳烟)排放量,单位是mg/kwh(毫克/千瓦时)。

    在之前的国三升级国四阶段,以及国四升级国五阶段对于PM排放多采用的是“缸内净化”技术,所谓的缸内净化技术其一是利用更高的轨压,让喷射出去的柴油颗??梢愿?,更小的柴油颗??梢院涂掌旌细浞执锏饺貌裼腿忌崭耆哪康?。

    所以我们看到从国三开始,随着环保升级,高压共轨系统轨压是越来越高。

    康明斯国六全景解读:关于颗粒物的排放

    其二是采用多次喷射技术,在一个喷油行程中可以分为预喷,主喷和多次后喷。预喷的目的是在主喷之前可以预热燃烧室,以利于主喷阶段可以更快更完全的燃烧.

    后喷的目的是让主喷后期因为压力温度下降没有来得及充分燃烧的可燃气体给它再次点火,以达到燃烧后残留物更少的环保要求。同时,采用多次喷油的发动机NVH值更小,发动机燃烧噪声小,运转也更平稳。

    康明斯国六全景解读:关于颗粒物的排放

    国六阶段颗粒物排放标准对于使用缸内净化颗粒物排放的方法已经不能完全满足要求了,因为缸内净化技术对于高效工作区域(一般都是经济转速区域)效果较好,而对于非经济转速区域以及工况转换的时候效果则很差。

    实践中我们会发现,有些国五车型在换挡,急加速偶尔也会冒黑烟。这些偶然冒烟或者失效(故障)冒烟也应该有预防措施才可以的,所以我们后面会讲DPF对于碳烟的捕集。

    康明斯国六全景解读:关于颗粒物的排放

    关于颗粒物(PN)的排放问题

    国六新增颗粒物数量(PN)限值要求;前面介绍了PM,PM的计量单位是毫克/千瓦时,是依靠质量(重量)来计算碳烟颗粒物排放量。

    PN也是计算颗粒物的一种方式,它的计量单位是:数量/千瓦时。国六的PN限值是:每千瓦小时的碳烟排放数量限值>6.0乘以10的11次方。

    很显然,碳烟颗粒物数量,质量(重量)都有严格限值,所以必须给排气管戴口罩过滤器将烟尘过滤下来才能达到国六环保法规的要求。

    康明斯国六全景解读:关于颗粒物的排放

    关于DPF的作用与特点

    国六车上能够过滤碳烟颗粒物的东东就是DPF,学名叫:壁流式颗粒物过滤器,也叫“全效颗粒捕捉器”。

    可能有人知道,国四阶段轻卡有些加装的有POC,POC学名叫“部分颗粒物捕捉器”,POC和DPF一样主要用于发动机尾气的颗粒捕集,但不同的是,POC是依靠“吸附”颗粒物的办法来捕捉颗粒物。

    其效率在40%-70%之间;DPF采用壁流式过滤通道,排气只能从每个通道的壁面小孔互相“渗透”,相邻孔道一端出口封闭,一端入口封闭??椎辣诿嬗形⒖?,可使气流通过,同时捕集经过的微粒,DPF捕捉颗粒物的效率在90%以上。

    康明斯国六全景解读:关于颗粒物的排放

    打个比方:假如颗粒物的捕集是警察从散场电影院的人群中抓坏人的话,POC就是警察站在高处从人流里面认出坏人把他抓住;DPF则是警察把住门口,一个人一个人的检查。

    从DPF的结构来看有两种:带催化涂层(CCRT或IDPF)或不带催化涂层(CRT或DPF)。

    带催化涂层的DPF可以依靠催化涂层(一般都是贵金属柏,钯等)来降低颗粒物氧化(燃烧)温度。不带催化涂层的DPF则只能被动接受DOC传递过来的热量与催化剂来氧化(燃烧)颗粒物。

    随着运行时间的增加,大量的颗粒堆积并堵塞DPF,造成排气背压增加,导致发动机动力性能和经济性能恶化。因此,DPF必须采取燃烧气化的方法及时清除附着的颗粒,这就是DPF的再生。

    按照欧洲和北美地区的使用经验来看,DPF过滤下来的碳烟颗粒物大多数都是可以再生的(燃烧气化),唯一的不确定因素就是机油燃烧后的硫酸盐颗粒(灰分)会堵塞DPF孔隙。

    康明斯国六全景解读:关于颗粒物的排放

    所以,对于带DPF后处理的发动机正常使用条件下只要控制好机油灰分,使用CJ,CK级别灰分更少的机油就可以控制DPF的灰分累积了。

    事实上国内的柴油硫含量对于DPF的堵塞才更值得我们重视。

    下面摘抄一段关于高硫柴油对于DPF影响的论文:

    催化剂会将排气中的SO2(二氧化硫)催化转化为SO3(三氧化硫)而生成硫酸盐颗粒的趋向,尤其是温度较高时硫酸盐生成速率增大,从而使颗粒物排放总量减少甚微。

    并且硫化物的存在还易使催化剂中毒劣化,所以柴油机颗粒催化氧化技术一般适用于含硫量较低的柴油燃料。

    所以当我们使用高硫含量的柴油时,硫化物对于DPF的堵塞才更值得我们重视。高硫柴油里的硫燃烧形成的覆盖和硫酸盐堵塞只有将DPF拆解下来进行技术清理,才可能部分恢复DPF孔隙的通畅。

    康明斯国六全景解读:关于颗粒物的排放

    当然,使用硫含量达标柴油肯定不会出现这样的问题。对于正常使用的DPF碳烟颗粒物堵塞以后清理的办法各厂家普遍采用高温燃烧(氧化)的方式,后面关于热管理部分详细讲解。

    往期回顾:

    康明斯国六技术解读:关于氮氧化物排放

    (文/卡家号:天天向左002)

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