2019年7月1日,燃氣車國六排放政策已經率先在全國實施,緊随其後的将是各大城市提前實施國六排放政策,此舉也讓國内商用車行業紛紛上馬國六産品,同時引發了不少人對國六技術的讨論。
那麼國五、國六有何不同呢?
首先在排放的限值上,相比國五,國六階段氮氧化物(NOx)和顆粒物(PM)排放限值和國五相比分别加嚴了77%和67%,并新增了粒子數量(PN)的限值要求。并且國六B階段還加入了遠程監控,一旦排放不達标車輛将會被自動鎖定限扭,重則影響審車等等。
○ 圖丨國五國六排放限值
因此,為了更好的過渡到真國六(國六b),國六排放标準設置了兩個階段,分别為“國六a”和“國六b”,其中“國六a”可以理解為國五向國六的一個過渡階段,排放限值并不會相差太遠,給予了更多時間廠商升級到真國六(國六b)。
三類後處理技術路線 低EGR路線最常用除了排放限值不同,落實到發動機上,兩者之間最大的不同相信就是後處理系統了。
要想看懂這些技術路線,家哥覺得有些專業名詞還是需要先了解一下:
○ 圖丨EGR
EGR:即廢氣再循環系統,作用是降低尾氣中的氮氧化物(NOx),在功能上與SCR後處理系統的功能接近,兩者共同使用,能減輕SCR系統的負擔,減低尿素使用量。由于NOx是在高溫富氧的情況下生成的,EGR的功能就是将一部分廢氣重新引入氣缸參與燃燒,使缸内氧氣不足并降低缸内燃燒溫度,從源頭減少NOx的排放量。但同時也帶來了動力性能下降的問題。
○ 圖丨SCR
SCR:選擇性催化還原技術(SCR)是針對柴油車尾氣排放中的氮氧化物(NOx)的一項處理工藝,處理過程是在催化劑的作用下,噴入還原劑氨或尿素,把尾氣中的氮氧化物(NOx)還原成(氮氣)N2和水H2O。該技術在國四階段就大範圍在中重卡上應用,同時也是歐洲的主流技術路線,歐洲卡車幾乎全部采用了該技術。
DOC:是柴油機氧化催化器,安裝在發動機排氣管中,通過貴金屬材料,如鉑(Pt)、钯(Pd)等,将尾氣中的顆粒物,如碳氫化合物(HC)和一氧化碳(CO)以及部分可溶性有機物等氧化、催化成水(H2O)和二氧化碳(CO2),其結構形式和原理與汽車上的三效催化器基本相同。
○ 圖丨DPF
DPF:顆粒捕捉器(Diesel Particulate Filter),是一種安裝在柴油發動機排放系統中的陶瓷制造的過濾器,它能有效去除尾氣中的碳煙顆粒,DPF每隔一段時間就需要再生,通過裝置内的高溫(550-650度)燃燒過濾體内沉積的顆粒。
目前可用的國六後處理技術路線1、中高EGR DOC DPF SCR:
技術特點:中高EGR率廢氣循環程度高,需要依靠發動機冷卻系統的幫助降低廢氣溫度,對冷卻系統的要求較高;而EGR率越高,對動力的損耗也越高,其實就是變相的降低發動機功率,降低了車輛的經濟性;同時,中高EGR 的系統開發難度也高,這幾點造成了這種技術路線的高成本,注定它并不太可能成為主流的國六技術路線,同時也并沒有什麼廠商使用。
2、低EGR DOC DPF SCR:
技術特點:低EGR率可在一定程度上減輕SCR系統的負擔,尿素使用量可控制在合理的範圍内;而在開發難度方面,隻能算一般,但卻是國外重卡主流技術路線,同樣在國内也大量應用在重卡發動機上。
3、無EGR DOC DPF Hi_SCR:
○ 圖丨非EGR的技術路線
技術特點:在國六排放标準下,非EGR的技術路線,對SCR的要求進一步提高,尾氣氮氧化物(NOx)的處理壓力大部分壓在了SCR上,這也導緻尿素使用量的提升,但好處由于取消了EGR,發動機的整體動力輸出水平理論上可以得到提升,典型的例子就是康明斯的中小排量發動機。
兩大技術路線 無EGR對技術要求更高通過三種技術路線的比較可知,實際上國六發動機上能用的技術路線也就是“低EGR DOC DPF SCR”和“無EGR DOC DPF Hi_SCR”兩種路線,因此家哥也挑這兩種技術路線來給大家分析一下:
低EGR DOC DPF SCR
從目前市場上的國六技術路線來看,大部分的發動機都選擇了低EGR DOC DPF SCR的組合,但這個技術路線也并非完美,由于EGR是安裝在發動機機體上(或者是與發動機一體化設計),再加上EGR冷卻所需的冷卻系統,讓機體的結構更為複雜。
同時由于後處理系統的部件多了、也更複雜了,在還不是非常成熟的階段,各種問題都有可能出現,其中EGR和SCR這兩個應該算是較為容易出現問題的部件,但也不是說技術不夠成熟,而是在司機操作不規範的情況下,容易導緻EGR堵塞造成尾氣超标,更嚴重的還有可能損壞SCR後處理系統,不僅造成發動機限扭,更有可能需要花費數萬元維修後處理系統。
○ 圖丨DPF堵塞
此外,EGR的工作原理決定了它會降低氣缸内的燃燒溫度以及壓力,減弱發動機動力,廢氣循環進入氣缸越多,對動力影響越大,同時也會增加尿素的使用量。但這種技術路線卻是歐洲卡車的主流技術路線,因此對于這類低EGR的技術路線來說,優勢也是相對明顯的。
采用EGR技術路線的發動機,由于氣缸的燃燒溫度以及氧含量都有所降低,因此從源頭就降低了氮氧化物(NOx)的産生,減輕了SCR系統的壓力,在一定程度上控制了尿素的使用量,提升了整個處理系統的可靠性。這也是為何可以成為主流技術路線的原因。
至于在動力性能以及尿素使用量上如何取舍,就看各家的自己的考量了。
無EGR DOC DPF Hi-SCR無EGR的設計,理論上動力性、燃油經濟性都有所提升,這一點在康明斯中小排量發動機也能得到佐證,而且由于沒了EGR等零部件,在某種程度上也減少了後處理故障發生的可能性,同時也減輕了冷卻系統的負擔。
○ 圖丨康明斯第七噴油嘴 用于DPF再生
因為缺少了EGR,因此尾氣處理特别是氮氧化物(NOx)的處理壓力就全部放在了Hi_SCR系統上,這就對後處理系統提出了更高的技術要求,而且整套系統的開發難度也更高,目前該項技術路線,也隻有濰柴和康明斯等少部分發動機主流廠商使用。
除了發動機後處理要升級 這些方面也不能缺少
然而排放标準的提升是一個系統工程,除了發動機自有的技術提升外,附帶了一些燃油、用戶操作習慣、以及售後服務等外在的條件也得跟進。
1、燃油提升
○ 圖丨加小油
鑒于國六排放标準的嚴苛,要想符合排放限值,從源頭入手是肯定的,國六車型如無意外,加小油的可能性要小許多,因為在這樣的排放标準下,對燃油的要求本身就高,需要更為潔淨的柴油才能更好的配合國六的發動機的使用。
2、用戶培訓
國六發動機的排放更加依賴于後處理系統的幫助,而後處理系統也容易受司機平時開車操作規不規範的影響,因此在國六的時代,駕駛員操作習慣的培訓越發重要,同時由于如DPF的系統更加普及,因此像DPF再生操作等專業技能也需要駕駛員學習。
3、售後服務也得跟進
由于國六發動機的後處理系統更為複雜精細,卡車作為一個生産工具,出勤率至關重要,因此也對各大廠商的售後服務提出了更高的要求,最關鍵就是要求服務人員技術水平的提升。
家哥有話說在國六排放标準實施後,發動機後處理技術的複雜性、精密性又再次提升到另一個高度,國六排放升級不僅僅是某一部件的升級,更多的是涉及方方面面,能選擇的技術并不多,如何保證發動機排放系統整體的可靠性才是重中之重。
說實在話,各大城市紛紛提前跳躍實施國六b排放,留給廠商做全面的産品性能試驗以及适應性試驗的時間并不太充分,而且其他方面的升級也未必能跟進上,不過,升級國六排放标準所帶來的問題相信還需要一段時間才能浮上水面。
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