在最近几年除了持续走低的运价,可能另一件让车主们无比头疼的事情就是排放标准的升级,尤其是国三车主们,可能自己的车还不过十年,过两年就可能面临着法规上的要求强制报废了。
柴油机燃烧时产生的废气主要有NOx(氮氧化物)、HC(碳氢化合物)、CO、CO2、PM(颗粒物)以及SO2等。由于柴油机一般来说是富氧燃烧,因此CO排放相对于汽油机来说要低。NOx(氮氧化物)和HC(碳氢化合物)是形成光化学烟雾的因素,PM(颗粒物)是造成雾霾的因素,过多吸入会严重危害人体的肺,这几种废气都有不同程度的致癌作用。
国四相对于国三各项指标的限值大幅下降,这也就是后处理技术在国四阶段大量使用的原因。国五阶段相对于国四主要是在氮氧化物的进一步降低,是一个过渡阶段,短时间内要实现国六标准还是不现实。
而国六相对于国五氮氧化物和颗粒物限值又大幅下降,同时增加了PN(粒子总数)和NH3这两个指标。国Ⅵ相比之下增加的项目还有很多:增加了非标准循环排放测试要求和限值、整车实际道路排放测试要求和限值、排气管口位置和朝向要求、新生产车达标监管要求、远程排放管理车载终端数据发送要求等等。
要达到这些限值的要求,厂家只有从两个方面来着手,一个是通过优化喷油、改进燃烧技术等手段来降低发动机原机尾气排放。另一个就是我们今天要说的后处理技术。
国四在进行发动机标定的时候需要在动力性、油耗以及排放之间找到一个平衡,其中氮氧化物的排放限值单纯依靠优化喷油、提高喷油压力等手段很难使发动机原机排放水平满足要求,所以只能靠后处理技术来帮忙了,那就是SCR选择性催化还原技术。
SCR其实就是在排气管后加装一个SCR处理器,将氮氧化物在SCR处理器转化成无害的氮气和水排入大气。SCR系统主要由SCR催化器、尿素泵、尿素罐、尿素喷嘴、油气分离器、NOx浓度传感器、温度传感器以及相应的管路和线路组成。
说到SCR系统就不得不提一下尿素溶液了,氮氧化物的浓度主要就是由于它来降低。尿素溶液无毒无污染并且很清澈,但是泄露出来的它很容易因为水分蒸发而变成白色的结晶,在-11℃时开始结冰,所以它对于存储温度是有一定要求的。
SCR系统的故障大多都是传感器故障和尿素溶液结晶两种,相信各位车主没少因为尿素结晶头疼,由于尿素结晶将系统堵塞,因此产生的氮氧化物浓度过高,使得ECM对发动机限扭引起车辆动力不足。
国四阶段SCR系统初次应用,这个阶段SCR系统的效率只有70%~80%。由于用户和厂家都是第一次接触,因此期间出现了很多闹心的问题,相信各位车主比我体会深刻。
国五阶段作为一个过渡阶段,进一步降低了NOx的限值,此时部分厂家使用了EGR技术也就是(废气再循环)来帮助降低原机NOx排放。NOx在高温富氧情况下容易生成,EGR技术就是将排出的部分废气冷却后引入进气系统重新参与燃烧来降低峰值燃烧温度,以此来抑制燃烧时NOx的生成。
现阶段的EGR路线很多是为了给国六打基础,提前应用EGR积攒一些经验,当然也让用户提前接触EGR路线的发动机。
国五阶段,也就是现阶段,有部分地区甚至强制安装DPF(颗粒捕捉器动辄),加装费用动辄就要上万,这个对车主们可不是一笔小数目。DPF目前在轻卡和中卡上应用相对较多,重卡上目前装备的不算多。
使用DPF的一个不方便的地方就是当DPF收集的颗粒物到达一定数量的时候会导致排气背压增高,所以需要定期进行循环再生将颗粒物去除。不论是主动式还是被动式循环再生式的DPF,都需要定期停车进行循环再生,只是主动式的DPF的循环再生的时间间隔要长一些,但是成本来说也是相对较高。
国六标准对于氮氧化物和颗粒物的限值进一步降低了,因此DPF就成了必备,此外在优化喷油这方面还增加了后喷来抑制NOx的生成。国五阶段就打基础的EGR路线目前从实际使用情况来看,在高温高压条件下,EGR阀的故障率偏高,因此部分厂家在国六阶段放弃EGR路线,通过优化喷油、优化进排气、提高SCR系统的效率以及增加尿素消耗来满足氮氧化物排放限值的要求。
(这里就不再对EGR技术详细说明,可以参考昨天发布的文章《国六就要来了,两种技术线路有什么区别》)
后处理技术是在原机排放无法满足要求才使用的补救措施。从国四开始,绝大部分厂家的燃油系统都采用高压共轨这一路线,到了国六阶段重型柴油机将无一例外采用高压共轨路线,喷射压力相当高,喷油器孔径非常小,这对燃油品质会非常敏感。要从根本上降低排放不只是后处理,还得喝上真正的国六油!
随着后处理装置的不断增多,车主们的用车成本也在不断增加,这也是没有办法避免的,各位车主还是要理性看待,后处理装置的不断升级也让系统更加复杂,这也对维修保养人员的水平提出了更高的要求,不断学习才能适应日益发展的技术。