有EGR好还是无EGR好?柴油机国六技术路线对比

文章来源:汽车动力总成 发布时间:2019-12-10
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柴油机的主要排放污染物有CO、HC、NOx 和颗粒物(PM、PN)等。目前来看,针对不同的排放物,由于其成因差异有不同的技术路径,但是总体可以概括为机内净化技术和机外控制技术两个方面。

1、柴油机主要污染物排放及改善措施

柴油机的主要排放污染物有CO、HC、NOx 和颗粒物(PM、PN)等。目前来看,针对不同的排放物,由于其成因差异有不同的技术路径,但是总体可以概括为机内净化技术和机外控制技术两个方面。

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CO

主要成因:混合气过浓、油气混合不均

解决路径:降低排气温度:采用排气歧管集成冷却水套;采用低压冷却 EGR;采用混动。

改善燃油雾化:优化进气系统,对于增压发动机可以改进进气系统增大滚流比;增大气门重叠角,利用内部 EGR 加热混合气改善冷机阶段的燃油雾化条件;降低喷油油雾液滴直径(如采用多孔喷油器,提高冷机阶段的喷油压力)。

机内净化技术:油嘴设计、喷射参数优化

机外净化技术:DOC

HC

主要成因:燃油不完全燃烧

解决路径:优化标定:合理匹配多次喷射,优化气门重叠角;优化燃油雾化:提高冷机

状态下喷油压力,优化喷射导向,减少气阀、缸壁、活塞顶湿壁,采用多孔喷油器,改善燃油雾化,采用双喷油器;机外排放控制技术:采用催化器快速起燃,采用紧耦式催化器、增加催化器载体目数。

机内净化技术:改善混合、喷射参数优化

机外净化技术:DOC

NOX

主要成因:缸内混合气在高温富氧条件下反应的产物

解决路径:降低 NOx 排放可以采用废气再循环(EGR)技术,将废气冷却后引入进气系统中,能有效降低燃烧的最高温度,抑制或者减少 NOx 的生成;对富氧稀燃发动机,可以采用 NOx 吸附还原催化剂进行后处理。

机内净化技术:降低燃烧温度、喷射参数优化、EGR

机外净化技术:SCR

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EGR系统

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SCR系统

颗粒物PM/PN

主要成因:混合气不均匀导致燃烧不完全,在高温缺氧条件下氧化裂解而成

解决路径:燃烧系统优化改进:优化进气道、燃烧室、喷油器及火花塞结构和布置,优化喷雾贯穿距离、喷雾锥角、减小喷雾粒径;标定及控制策略优化:可以多次喷射燃油,优化喷油时刻;提升燃油油品:合理控制蒸汽压力,降低苯含量,禁止加入 MMT;优化曲轴箱通风系统:提高油气回收效率,降低润滑油燃烧消耗;快速暖机:如汽缸盖加热(缸盖和缸套双水道);后处理技术:加装颗粒物捕集器(DPF)。

机内净化技术:改善混合、喷射参数、降低油耗、降低燃料硫含量

机外净化技术:DOC、POC、DPF

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DPF系统

2、柴油机国六技术路线对比

目前,国内发动机生产商的主流国六技术路线为:冷却EGR+DOC+DPF+SCR+(ASC),也有部分采用无EGR 国六技术路线,即不使用外部冷却 EGR,仅采用后处理系统中的高效SCR来使NOx排放达标。总体来看,自主品牌厂商主要采用EGR+DOC+DPF+SCR+(ASC)技术路线。

不带EGR与带EGR柴油机国六技术路线对比

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不带EGR(DOC+DPF+高效SCR)路线:

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非EGR路线技术难度相对更大,对标定精度要求更高,对后处理要求较高,需要和高效集成式(如Hi - eSCR系统,DOC和DPF一体封装技术)后处理系统配合。另外,不带EGR由于减少EGR相关组件,整体可靠性更高。从燃油经济性方面考虑,不带EGR的技术路线燃油经济性要比带EGR的燃油经济性更好,因为EGR为了抑制氮氧化物而降低空气的燃烧温度,燃烧放热率降低,燃烧不完全程度增加。

带EGR(EGR+DOC+DPF+SCR)路线:

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该技术先是通过EGR降低原机的NOX排放,再通过DOC +DPF + SCR降低NOX和颗粒物排放。与高效SCR技术路线相比,该路线对SCR转化率要求不高(90 -92 %),尿素消耗也较低,对发动机原机排放一致性要求也不高,因此与不同发动机的匹配具有广泛性。

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