排气后处理技术
降低内燃机低排放的技术
随着对内燃机低排放的要求不断严格,能兼顾动力性、经济性、排放性的内燃机越来越复杂,成本急剧上升。因此,世界各国都先后开发排气后处理技术,在不影响或者少影响内燃机其他性能的同时,降低最终向大气环境的排放。
背景
随着对内燃机低排放的要求不断严格,能兼顾动力性、经济性、排放性的内燃机越来越复杂,成本急剧上升。因此,世界各国都先后开发排气后处理技术,在不影响或者少影响内燃机其他性能的同时,降低最终向大气环境的排放。
现状
现在最成功的排气后处理装置是汽油机用的三效催化转化器(Three-Way Catalitic Converter,TWC)。它能在化学计量比为1下使车用汽油机的COHC氮氧化物排放量削减80%~90%。旨在降低柴油机PM排放的颗粒物捕集器(Diesel Particulate Trap,DPT)或者颗粒物滤清器(Diesel Particulate Filter,DPF)可降低车用柴油机PM排放量50%~80%。
种类
汽油机排气后处理技术
汽油机排气后处理技术主要包括热反应器、催化转化器、HC捕集器,其中催化转化器又可以分为氧化性、还原性、氧化还原(三效)型以及稀燃型,目前单纯还原型的催化剂已很少用。
(1)热反应器:处理对象为CO和HC。随着三效催化器的普及,20世纪90年代开始生产的新车已不采用热反应器。由于摩托车的排气后处理装置要求结构简单和成本低廉,并且摩托车的主要排放污染物是CO和HC,因而热反应器在摩托车上仍得到较多的应用。
(2)氧化催化器:处理对象为CO和HC,对NOx基本无净化效果。目前用于摩托车。
(3)三效催化剂:同时净化CO、HC和NOx。当混合气浓度正好是化学计量比时,CO和HC与NOx三种有害成分互为氧化剂和还原剂,生成无害的CO2、H2O和N2。它已成为汽油机最主要的排气净化技术。
(4)稀燃催化器:稀燃汽油机大部分工况都在过稀状态下工作,一般三效催化器无法使用。随着稀燃缸内直喷汽油机在20世纪90年代后期开始产品化,稀燃催化器得到了实际应用。但它对燃油硫含量要求很严;同时,稀燃发动机需要每隔一定时间多喷油过浓燃烧并推迟点火时间,以产生大量未燃HC,使催化剂再生。随着排放法规加严,再生的频度也不断提高,使原本由稀燃和缸内直喷技术得到的节油效果不断降低,由此导致稀燃GDI发动机应用受到阻碍。
柴油机排气后处理技术
后处理技术正式用于柴油机是从欧Ⅳ排放阶段开始的,主要技术路线有SCR和DPF两种,因各国法规、油品和关注的性能指标(如油耗、PM、NOx)等具体情况不同,采取的技术路线也不同。采用SCR(Selective Catalytic Reduction,选择性催化还原)技术路线时,通过机内净化技术PM可降至法规要求,但NOx排放会显著增高,依靠高效的SCR后处理系统将NOx降至法规标准水平。
另外,SCR系统对柴油含硫量的要求较低且可显著节省燃油费用。采用DPF(Diesel Particulate Filter,颗粒物滤清器)技术路线时,通过机内用冷却EGR降低NOx,这时PM会有明显升高,然后用DPF降低PM排放。DPF系统的复杂程度和成本低于SCR技术路线。
参考资料
最新修订时间:2022-11-08 08:20
目录
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