在人們意識人類資源急劇減少的今天,在高呼生态環保的大環境下,為了控制機動車排氣污染、減少污染排放物,貫徹執行國家強制标準《輕型汽車污染排放限值及測量方法,(中國第三第四階段)》GB18352.3-2005以及GB17691-2005、GB14762-2008等相關标準。在2013年7月1日起,各地先後開始實施國四标準,後處理技術從此進入了司機大衆的視野。
歐排标準與國排标準發展趨勢
為了控制排放廠家各自生産了自己的産品,提供相關的解決技術方案。
柴油機的排放物主要有NOx、CO、HC等對人體與環境有害的物體。針對相關污染排放的技術路線主要有EGR(廢氣再循環)和SCR(選擇性催化還原)兩種。
技術路線的選擇
主要路線的技術特點與差異SCR主要解決的排放污染物是NOx(氮氧化物),而EGR在控氮氧化物方面比SCR系統稍差,所以在解決方案上采用了EGR PDF或者EGR DOC的路線方針,同時降低PM(顆粒物)與NOx達到相關标準的要求。
技術路線的原理
對選擇性催化還原系統,相信大家也不是那麼陌生,其主要部件為催化消聲器,尿素罐,尿素泵,尿素噴嘴等等。
各個廠家的系統看似大同小異,但實際工作原理及成熟性方面還是不盡相同的,我們最常見的,尿素系統有博世,廣西三立、無錫凱龍、康明斯EcoFit等品牌。
博世采用的是一體式集成計量泵,也就是電機泵。通電後先自檢正常後随時待命;電腦闆檢測排氣溫度,達到220攝氏度後,即會下達噴射指令。
非氣助式SCR工作原理示意圖
博世2.2尿素泵
尿素泵接受到噴射指令,内置電機開始轉動建壓然後尿素噴嘴通電,尿素噴射而出。電機泵能夠将尿素壓力提升到9bar,不依靠外接壓縮空氣就可以使噴嘴霧化良好進而保持良好的催化工況,使減排效果更佳,但是這種系統的噴嘴不是随時暢通,而且博世泵的清空工作是由泵内的換向閥回吸殘留尿素,由于司機斷電過快或換向閥損壞等原因,又因為沒有壓
縮空氣在噴射完成後進行吹掃,所以噴嘴比較容易堵塞,該類噴嘴堵塞後不易清洗,隻能将噴嘴放置在熱水中浸泡溶化尿素,或者直接更換。
三立、凱龍與康明斯EcoFit等廠家多數采用壓縮空氣輔助泵,這種類型的尿素泵與噴嘴有些不同,空氣輔助尿素泵本身能夠建立的壓力比較低,噴嘴又是随時保持暢通的,成年人用力吹氣就能使氣體流通,在接受到噴射指令後,需要打開壓縮空氣電磁閥,接通壓縮空氣,讓噴出的尿素與壓縮空氣混合後再進入排氣混合區,催化反應區,最後排入大氣。
集成泵與空氣輔助泵在具體構造上也有些不同,集成泵的設計緊湊,零部件精簡,很多電器元件都是集成在一起,封閉性強。從用戶反饋的實際信息來看,博世這一類的集成泵系統口碑較好,在使用過程中的故障率相對較少,尿素燃燒更充分,更加節約尿素等優點。也有噴嘴容易堵塞,電器零件元件價格貴,維修保養不方便等缺點。
空氣輔助型尿素泵
空氣輔助泵的故障率相對較高,筆者最常見到的故障就是排放超一等級,二等級限制(各系統名稱不同,其故障原理是一樣的),該故障導緻發動機限扭。究其原因是尿素泵常因為保險燒毀,加熱器故障而堵塞不工作。或者是壓縮空氣方面故障引發不噴尿素、或者霧化不好都會導緻“超一超二”故障。這種泵任何一點問題都可能導緻排放超标故障,但是這種泵配件便宜,維修成本低,内部構造相對簡單,便于拆解維修和清洗保養。
(注:這裡提到的故障現象隻是筆者個人遇到的,不涵蓋所有産品。因為數據标定,使用工況等元素影響有差異性,文字旨在說明二者差異)
SCR路線是目前大多數廠家采用的,在節能減排方面是比較穩定,隻是相比EGR路線每百升油要消耗3%-5%的尿素溶液,但油耗卻要比EGR系統節省5%-10%,這也是各廠家采用該系統的主要原因。
各階段排放物變化趨勢,歐四以後的有害物質排放直線降低。
另一種以EGR為主導,以在排氣消聲氣内加裝過濾器或催化劑為輔助裝置的EGR DPF或EGR DOC POC等後處理系統,雖然能應付國家的強制性執行标準,實則是一個很雞肋的東西。
捕集顆粒裝置示意圖
柴油機的排放物主要是因為燃燒不完全而導緻的燃燒廢物,廢棄再循環就是講廢氣再進入發動機燃燒,又加裝顆粒捕集器等裝置,雖然暫時降低了排放物。
但随着時間的推移,因機油的煙灰和工況溫度得不到及時調節等原因,消聲器裡的陶瓷體會被堵塞,從而使廢氣反壓增高,導緻油耗增高。雖然斯堪尼亞推出了依靠EGR達到歐五排放的産品,但随着日益嚴苛的排放标準,該技術路線不會長久。
歐洲排放第四階段SCR與CRT(連續再生式捕集器)排放物對比
敢問路在何方?介紹到這裡有關後處理的基本情況已經介紹清楚,按照正常套路應該做一個總結,其實也沒什麼好總結的。總的來講,後處理技術是利好的,時間在向前推移,我們經常抱怨國家排放标準更新換代太快而跟不上腳步,但這是有關部門出台的政策過于一鍋端一把抓的原因,應用先進的科學技術并沒有什麼錯。
國六上馬在即,加裝了許多的後處理裝置,後面将會是更高的排放标準,然而柴油機能走到哪個階段,我們不得而知,未來會是新能源的天下嗎?還是更高效的清潔能源?路漫漫其修遠,将上下求索。
又有詩雲:窗外風聲緊,林中鶴唳急。車馬沉浮事,何時竟分明。
我們作為一名卡車司機,可以做的也隻能是或靜觀其變,或因時而動,或随波逐流。(文/ 卡車之家特約作者:石中隐玉)
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