应对EPA的柴油机排放技术

   2019-09-23 39
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为了满足新公路汽车排放标准,并为在用的汽车发动机提供改造方案,降低排放的技术不断得到开发和应用(如后表)。大部分制造商和用户都希望能够将这些技术结合起来运用,一些采取了高废气循环率和排放后处理等技术的设备,经过EPA和加州空气资源协会检验后,证实经其改进过的发动机,确实能减少氮氧化物和颗粒物的排放量。 

自从发动机排放标准颁布以来,许多基于改进发动机的排放控制手段就在持续的研究开发之中。这些手段包括硬件的细微改进;包括主要发动机部件的重新设计,如气缸;包括燃油喷射系统电控装置的运用。另一种常用的、成本较低的发动机改进技术是废气再循环系统(EGR)。虽然EGR中使用的废气冷却系统和先进的燃油喷射系统,能提供更高的喷射油压和灵活的燃油喷射定时,但还需解决冷凝、布置、发动机系统集成等问题。此外,还需要升级燃油及空气管理系统,以控制EGR系统所带来的更多的颗粒物。 

然而,上述或其他的发动机改进手段,能否满足2007年及2010年的 EPA排放标准,答案并不确定。看来,要满足2007年的EPA标准,仅仅在EGR系统上花点心思,是远远不够的。而如果要达到2010年的EPA要求,还需综合运用后处理技术,或诸如选择性催化还原系统(SCR)和氮氧化合物吸附器等废气控制手段。 

在降低氮氧化物排放量上,SCR的有效性已经广为人知。但氮氧化物吸附器技术目前还无法达到减少90%氮氧化物排放的效果。 

氮氧化物吸附器要求发动机组件的整体配合,并需要额外的燃油喷射装置。其通过两种方法减少氮氧化物的生成。首先,催化剂捕捉并储存氮氧化物。直至催化剂的活性部分饱和后,再启动第二个阶段,即再生。此阶段,燃料和其他碳氢化合物将被注入到废气中。人工合成的富含碳氢化物的气体环境,引发了氧气的释放,并促成氮氧化物转化成为说氮气和水。不利的是,再生过程极大地降低了燃油经济性(需将5%的汽车燃油喷入废气当中)。吸附器十分容易为硫所损害,就算硫含量非常低,其吸附效率也将大大受到损害。 

SCR则是通过将一种尿素水溶剂注入已加进SCR催化剂的废气中,来减少氮氧化物的排放。虽然这种尿素溶剂必须储存在随车的容罐中,但对比其他技术,使用SCR有可能实现更高的燃油经济性以及较低的运行成本。经证实,在不同的发动机工作环境下,SCR能降低氮氧化物排放65%~99%。SCR技术已经在发电机组上运用达15年之久。然而,作为车用的SCR技术必须实现更小的体积,更为持久耐用,并能满足不同卡车发动机的功能需求。此外,设计系统时需要考虑防止未反应的氨气从排气管中排出,发生氨气泄漏。 
 
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