尾气吸收与净化.ppt

柴油机尾气吸收与净化
汽油车和柴油车的区别
汽油车和柴油车由于使用油料不同,发动机结构、混合气形成方式和燃烧方式不同,其污染物排放规律也不同。两者排放物的主要区别表现在以下几个方面
1、汽油具有很强的挥发性,而柴油很难挥发,因此汽油车污染物中有燃料蒸发排放物,其组分是碳氢化合物(hc)。
2、汽油具有容易与空气混合,且混合后不易分离的特性。汽油车燃料混合气的形成是在发动机燃烧室外进行,在点燃之前又经过进气、压缩过程,有相对较长的混合时间。因此汽油与空气可以混合得很均匀,汽油的分子又小,决定了汽油车排放物中颗粒物较少。进入发动机燃烧室的空气与汽油的比例基本控制在理论空燃比附近,采用火花塞放电点火燃烧,燃烧速度很快。
3、柴油车燃料混合气的形成是在发动机燃烧室内进行的,柴油高压喷入燃烧室,压缩着火后进行边喷边燃烧的扩散燃烧方式。这种工作方式,决定了柴油与空气的混合是不均匀的,不可避免地存在局部缺氧或局部富氧情况。油料在高温缺氧时,易炭化形成炭烟。柴油车负荷的调节是通过改变喷油量来控制的。柴油车混合气始终处于比较稀的状态下,也就是说,柴油机的燃烧室内始终存在富余的空气。这些富余的空气在高温作用下容易产生氮氧化物(nox),而一氧化碳(co)和碳氢化合物(hc)则不容易形成。
排放特性
这些区别使得汽油机和柴油机的尾气含量与成分不同,汽油机的一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)排放量高,而颗粒物和氮氧化合物(NOx)排放量低。柴油车的排放特点是颗粒物和氮氧化物(NOx)排放量多而一氧化碳(CO)和碳氢化合物(HC)排放量少。这些颗粒物主要由干碳(soot),溶解性的有机组分(sof)和少量的硫酸,硫酸盐组成。
同时柴油发动机在贫燃条件下,尾气中的O2浓度相对较高,因此采用传统的三效处理技术无法起到有效的净化作用
国家标准
我国从2013 年开始所有的新机动车上牌全面实施国四排放标准,大致相当于欧IV 标准,从2015 年1 月1 日起全国范围内将全面实施国四排放标准。从国Ⅲ到国IV 的排放标准对比中可以看出,对汽油机CO、CH、NOx 和柴油机NOx、PM 的限值几乎下降了一半,而国V 的标准更加针对柴油机的PM 排放。
柴油机尾气净化技术
柴油机主要有四种技术路线:
电控高压共轨技术:在共轨式蓄压器喷射系统中,ECU 通过接收各传感器的信号,借助于喷油器上的电磁阀,让柴油以正确的喷油压力在正确的喷油点喷射出正确的喷油量,保证柴油机最佳的燃烧比、雾化和最佳的点火时间,以及良好的经济性和最少的污染排放。电控高压共轨技术被国际企业VOLVO(沃尔沃)、奔驰、MAN(曼)等采用。
电控泵喷嘴技术:在泵喷嘴系统中喷油泵和喷油嘴组成一个单元,由ECU 也就是电脑控制摇臂或者间接的由发动机凸轮轴通过推杆来驱动喷油嘴准确喷油。电控泵喷嘴技术被VOLVO(沃尔沃)、陕汽、东风等企业采用。
电控单体泵技术:单体泵系统工作方式跟泵喷嘴相同,与泵喷嘴系统不同的是,其喷油嘴和油泵用一根较短的喷射油管连接,由发动机的凸轮轴驱动。电控单体泵技术被奔驰、IVECO(依维柯)采用,国内应用较少。“电喷”发动机最大的优点就是应用ECU,也就是用电脑对喷油量、喷油时间进行精确控制,达到油气充分均匀混合燃烧,进而降低油耗的目的。
机械泵+EGR 技术:最早由德国曼恩公司创造,是在国II 机械泵的基础上,利用电磁铁控制机械泵的齿条、出油阀,做成简易电控喷油泵外加EGR ( Exhaust GasRecirculation)废气再处理系统,减少废气排放。因此,机械泵的电控和高压共轨的电控是有区别的,机械式EGR 是对电磁阀开启角度进行电控,而高压共轨是对喷油量进行电控。
欧美在实现柴油机低排放方面是两条不同的技术:
美国使用的是“电控高压共轨+EGR+DOC / DPF”,该方法通过采用EGR 技术降低柴油机NOX排放,同时采用DPF (DieselParticule Filter 柴油颗粒捕集器)或DOC(Diesel Oxident Catalyst 氧化催化器)技术降低柴油机颗粒排放。
而欧洲使用的是“电控高压共轨+SCR”,这种方法采用机内优化燃烧技术降低柴油颗粒排放,同时采用SCR(Selective Catalyctic Reduction 选择性催化还原)技术,降低柴油机NOX排放,这需要加装尾气后处理装置。
两种方案在处理NOx和PM 的先后顺序正好相反
对比两者:
“EGR+DOC”的优点在于不会产生排气阻塞、催化器体积小,但由于采用EGR 技术,柴油机最高爆发压力高,相比DPF,柴油机排气颗粒转换效率低,需要低硫的柴油(50ppm),燃油消耗增加。“EGR+DPF”的优点是有很高的颗粒转换效率,缺点也是柴油机最高爆发压力高,需要低硫