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顆粒捕捉器為什麼要堵

生活 更新时间:2024-10-20 10:40:53

實際上當咱們國内的排放标準達到國6B之後,很多渦輪增壓車型都配備了顆粒捕捉器;可能很多車友對于顆粒捕捉器并不是很了解,實際上顆粒捕捉器就如同一個口罩、外形類似三元催化器,利用蜂窩狀的孔道阻止未完全燃燒的顆粒物排放到空氣中,而被留在顆粒捕捉器内的碳顆粒長期堆積就容易導緻捕捉器的堵塞。

顆粒捕捉器為什麼要堵(為什麼還要配備顆粒捕捉器)1

實際上所謂的燃燒顆粒物就是碳煙,而顆粒捕捉器的作用就是阻止碳煙排放到空氣中;可能有些朋友會疑惑為什麼國6排放标準之前的車子不要求配備這個顆粒捕捉器?答案很簡單,因為在國6之前并沒有對顆粒排放物數量的要求(PN),所以在國6标準出台後,打了很多主機廠一個措手不及,所以紛紛用上了顆粒捕捉器來應急。

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平心而論利用顆粒捕捉器來解決碳煙絕對不是理想的方式,隻不過硬件升級、燃燒的優化是需要時間的,一款發動機的研發周期在5-8年,所以顆粒捕捉器的大量使用可以看作是環保要求的提高與技術升級之間出現了嚴重的不匹配,也可以理解成标準的制定沒有充分考慮工業層面的技術發展,所以國六的出現給發動機、尤其是直噴發動機帶來了很大的壓力。

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缸内直噴沒有想象的那般美好

缸内直噴是内燃機發展過程中一次裡程碑式的進步,它的出現把内燃機的性能、油耗提高到一個新的層面,因為内燃機的發展過程本就是不斷提高壓縮比的過程,而直噴的出現讓内燃機壓縮比輕松的突破了11、而且還能燒92号汽油;不過缸内直噴也存在劣勢,隻不過在過去排放沒有顆粒物(碳煙)要求時,直噴的這些問題沒有暴露出來。

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缸内直噴不同于歧管噴射,歧管噴射會将燃油噴射在進氣歧管内,燃油霧化的時間與空間都很充分,霧化理想之後被吸入燃燒室進行燃燒,混合氣不容易出現局部過稀或局部過濃,稀薄混合氣燃燒幾乎不會産生碳煙(顆粒),但氮氧化物比例容易超标;而過濃混合氣必然導緻燃燒水平下降,碳煙無法避免;因為缸内直噴的燃燒架構留給燃油霧化的時間太短暫,所以直噴機更容易面臨碳煙問題。

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實際上真噴機的這個問題也不是一天兩天了,隻是過去沒有排放顆粒物的要求,很多車友都沒注意;比如直噴發動機的排氣尾喉上都有一層碳黑,即便是新車在冷機狀态下大腳給油也會冒黑煙;而國六的要求就是不允許這些碳煙直接排放到空氣之中,而是要解決碳顆粒問題;顆粒捕捉器并不是最理想的辦法,卻是最直接有效的手段。

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還有哪些方式可以減少顆粒物的排放?

解決碳煙問題其實并不僅僅是靠顆粒捕捉器,比如市場中的豐田車全系發動機都不用顆粒捕捉器,大衆2.0T Gen3發動機也不使用顆粒捕捉器,這說明解決顆粒排放物并不僅僅是靠顆粒捕捉器,隻要時間足夠充足,幾大車企都能做到不用顆粒捕捉器實現PN11,但需要時間;所以就呈現出如今有用顆粒捕捉器、也有不用顆粒捕捉器的情況了,這與技術根本沒有什麼關系,僅僅是優化需要時間。

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減少顆粒物排放的方式

1.歧管噴射:雖然歧管噴射是比較原始的噴射方式,但在中高負荷時的動力、油耗都不如直噴來得那麼直接;但在低溫、低負荷時燃油的霧化要比直噴好得多,如上圖所示燃油直接噴射在歧管内,空間、時間充足,汽油與空氣更容易混合均勻,所以不容易産生局部過濃混合氣,所以汽車市場中的一些電噴發動機就可以在不用顆粒捕捉器的條件下達到PN11,比如日産1.5L發動機、大衆1.5L發動機。

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2.雙噴射:雙噴射發動機就是擁有兩套噴射系統的發動機,低壓歧管噴射、高壓直噴,低溫或負荷偏低時用歧管噴射,溫度與負荷上來之後用直噴,說到底也是利用了歧管噴射低溫低負荷時燃油霧化更好的特性;市面上一些雙噴射發動機是不需要顆粒捕捉器的,比如豐田的一些機器。

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3.更高的噴油壓力與改良噴油器:既然碳煙問題出現在燃油霧化上,那麼也可以針對霧化問題入手,如上圖所示不斷提高的噴油壓力可以讓油氣更加細膩,噴射範圍也會得到增加,可以更快速的完成與空氣的混合,使混合氣更加均勻;除此之外還可以通過對燃燒架構、噴油器的優化從根源上避免這類問題;比如大衆2.0T Gen3就不需要顆粒捕捉器,但gen3 bz則需要顆粒捕捉器。

總而言之解決碳煙的方式很多,而顆粒捕捉器隻是應急之選,畢竟給現有的機器做優化是需要時間的;所以請别用是否配備顆粒捕捉器來衡量技術的高低,哪家車企旗下的直噴增壓機型多、版本多,優化過程就長,因為很多車企沒意識到PN11來得這麼快;其次PN11已經令衆多車企捉襟見肘了,很可能在明年7月份後所執行的國6B PN10會令所有車企的汽車都裝上顆粒捕捉器,這是沒辦法的事,典型的技術發展跟不上規則制定的例子。

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顆粒捕捉器為何會堵塞?

如上圖顆粒捕捉器的結構圖,碳煙從一個通道進入顆粒捕捉器,通過濾網後從另一條通道出去,這與三元催化器的直通結構是不同的,所以顆粒捕捉器會提高排氣背壓,其次碳煙中的顆粒就是被濾網所阻隔從而逐漸形成堆積,最終就會導緻顆粒捕捉器堵塞,這與長時間往廁所裡到剩飯是一個道理,時間長了必堵,隻不過顆粒捕捉器具備一定程度的自我清理能力。

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顆粒捕捉器的再生就是定期利用高溫尾氣對顆粒捕捉器内堆積的碳進行燃燒,原理在于滞後點火角逐步提高排溫,說到底就是利用高溫将碳顆粒燒掉轉化成氣态二氧化碳排出;隻不過還是無法完全地完成燃燒,也就是說終究會有所殘留;其次碳顆粒可以被燒掉絕大部分,但機油經過燒蝕後産生的灰分顆粒卻沒辦法被燒掉,因為灰分本就是機油中添加的那些金屬鹽類添加劑被灼燒後的産物,這類金屬鹽可不怕高溫,所以顆粒捕捉器無論怎麼再生本質上都是一個不斷堵塞的過程,隻不過再生把堵塞過程拉得更長。

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總而言之用顆粒捕捉器去解決碳煙問題絕對算不上好辦法,但這是最簡單、也最容易快速實現的方式;通過對發動機硬件以及燃燒的優化,是可以從源頭處解決碳煙問題,但需要時間,國六标準出台的太快也過于嚴格,導緻很多車企的技術升級跟不上排放标準的更新,也就出現了現如今很多品牌旗下車型有不配顆粒捕捉器的也有配顆粒捕捉器的,實際上這就是一個逐漸優化的過程;隻不過排放标準升級的有些過快,2023年7月就開始執行國6B PN10的标準了,到時候顆粒捕捉器很可能成為所有在售車型的标配,任何品牌都很難避免。

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