柴油机的废气后处理系统

作者:Thomas Günnel(编译自德文Automobil Industrie) 发布时间:2020-03-23
分享到
为了实现绿色排放,废气后处理系统已经成为人们关注的焦点。特别是柴油机的废气后处理系统,尽管它很有可能在未来落伍,但是技术人员依然在积极进行相关的减排研发工作。

尽管很多人认为,内燃机没有前途,尤其是柴油机不可能继续发展了,自柴油机丑闻爆发以来,车辆驱动系统的相关话题没有了吸引力。但是,采取适当的措施可以将柴油机的排放量降低到规定的水平之内,而且柴油机减排的研发工作量仍然很大。据博世公司介绍:当前正在进行的柴油机“真实排放 ”项目大约有300个。

氮氧化物

有关柴油机排放问题的核心是氮氧化物(NOx)。为了减少柴油机的NOx排放量,现今的汽车生产厂家一般采用两种方法:发动机技术措施和过氧化吸附器或者SCR选择性催化器系统的废气处理技术。利用发动机技术的NOx减排主要是废气再循环技术;而废气再循环技术又分为高压废气再循环技术(涡轮增压器上游废气净化)和低压废气再循环技术(涡轮增压器后或者颗粒过滤器后的废气净化)。为了平衡、弥补两种技术的优缺点,常常将这两种方法综合在一起使用。

在废气后处理中,NOx吸附器和SCR选择性催化器系统是两种合适的废气净化技术系统,两者也可以结合起来一起使用。很长时间以来NOx吸附器一直用于小型柴油机,大型柴油机则使用SCR选择性催化器。两种最典型的差异是它们的成本价格。目前,除了价格因素之外,还有它们的功能、催化制造、排气温度和原始排放等也是决定性的因素。与SCR选择性催化技术相比较,NOx吸附技术的优点是在较低的温度环境中就可以正常工作了。为保证吸附器的正常功能,必须对柴油机废气处理液AdBlue进行稀释,保证没有沉积物,这需要最低温度为前提条件。在纯SCR选择性催化器减排的系统中,这一系统一般都安装在靠近发动机的地方,以便获得较高的温度。

另一个决定性因素是AdBlue与废气混合气的混合情况,这是Eberspächer公司开发隧道式废气混合器的原因。这一设备改善了排气背压较低时的废气混合状况。


固态氨     

汽车零部件供应商Faurecia公司和子公司Amminex公司,合作开发了第三种废气净化技术方案:可以取代液体氨存储系统,将固态纯氨存储在氨盒中的ASDS氨储存和输送系统。固态氨盒中存储的氨在温度低于50℃时保持着结晶盐的固体形态。

柴油机起动后,起动氨盒被加热,氨盒中的固态氨在几分钟内开始挥发并在较低的压力下进入排气系统。

当主氨盒的温度上升到起动温度时,即接替起动氨盒的任务。它可以让气态氨进入柴油机的排气系统,同时也为起动氨盒补充气态氨。当柴油机停止工作时,纯氨被主氨盒中的结晶盐重新吸收并固化。与基于柴油机尾气处理液AdBlue的系统相比较,NOx的转化效率明显提高了,特别是在低温环境下的转化率最为明显。Faurecia公司以哥本哈根和伦敦的公交车实际应用测试为例,介绍了这一技术的实测结果:ASDS系统清除了柴油机排放中99%的NOx。这一技术也可以在轿车中应用。

根据大陆集团公司介绍,即使是在高负荷工况下也要进行相应的废气净化,将发动机技术低负载工况的子系统与高负载工况下的尾气净化系统结合起来是很有意义的。Eberspächer公司看到了这一技术在低温环境中应用的潜力,例如在隔离技术或者加热混合器中能够有效地提高清洁效率。

过去,颗粒过滤器的过滤元件通常是用碳化硅制成的。然而更好的颗粒原始排放和最佳的发动机管理则能够使用更加经济的材料来替代碳化硅,例如堇青石。它可以在颗粒过滤器表面形成一层涂层。例如,众所周知的氧化合成和SCR涂层,但也可以形成阻隔NH3逃逸的阻隔层,避免反应过程中尚未还原的氧化还原剂“逃逸”。

利用这种废气净化方式不会出现电气化的问题。借助于混合动力技术,柴油机常常在节约燃油的最佳工作点处工作,或者在高负荷时得到电动机的动力支持。48 V的汽车起动电网还能够为AdBlue柴油机尾气处理液加热,使液态氨挥发,完全不依赖柴油机的工作运行情况。大陆集团公司以其超清洁电动柴油概念车展示了这一切,据大陆集团公司介绍:在真实的行驶过程中,与欧6排放的车辆相较,它可以减少NOx排放60%,减少CO2排放4%。   


收藏
赞一下
0