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发表于 2016-1-25 00:28:39 | 显示全部楼层 |阅读模式
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AGR与SCR的选择

AGR与SCR的选择

        图1 戴姆勒公司打算对驱动系采用保温措施以便驱动系统能够快速的达到热机温度,从而提高SCR系统的工作效率

        是采用废气再循环系统(AGR)还是采用选择性三元催化器(SCR)?这两种系统是近年来最具代表性的汽车尾气处理技术,它们都在有害气体排放调节控制方面对发动机的燃烧和排气提出了新的要求。
        在轿车中,废气再循环系统(AGR)与选择性三元催化器系统(SCR)之间的竞争得出了结果:ARG系统获胜。当然在微型轿车中,只需随着发动机技术的改进提高、依靠发动机方面采取的技术措施就能够满足欧Ⅵ排放标准的要求了。小型车以上类别的车辆仅有AGR系统就足够了。只有从高档车开始,或者整车质量在1 700kg以上的车辆中,才需要利用SCR来降低NOX的排放。估计:随着技术的进步,例如新的喷油器的问世,喷射压力的数值还会进一步的提高。
        在货车中,上述两种系统都得到了广泛的应用:主要是取决于货车生产厂的发动机配置方案。专家期望:在新一代的发动机中AGR系统与SCR系统的相互结合会给车辆的设计带来更大的灵活性。
        无论是AGR废气再循环还是SCR选择性催化技术,它们都能实现减排的目标。在废气再循环技术中,除了高压的废气再循环利用系统之外附加有一套提供新鲜压缩空气的低压系统以明显的呈标准化的配置方式。但它排气侧和进气侧较低的压力差对调节和控制元器件提出了很高的要求。但应保证节气损耗尽可能的小。
        在SCR技术中,迄今为止市场中使用的选择性三元催化器系统一直要使用尿素。近日,通用公司在维也纳的发动机技术研讨会中介绍了一种适用于汽油发动机使用的被动式SCR系统。据他们介绍:这种系统无需复杂的尿素喷射。为了使瘦身的汽油发动机能够在稀燃工况下工作,也许要像柴油发动机那样配备一套颗粒——NOX过滤器的折衷方案。
        通用公司的技术人员打算周期性对使稀燃混合气进行加浓,在发动机旁的三路催化器中从废气中生成氨。生成的氨进入到后续的SCR选择性三元催化器中,若在三元催化器中没有能够彻底清除有害的NOX时,则SCR选择性催化器和氨能够可靠的再次降低NOX的含量。与目前的SCR系统相比较,通用公司这一技术的优点在于:省略了使用尿素、对硫的敏感性很低、使用优质钢材料较少和可以通过燃油喷射来调节、控制所需氨的生成。但其缺点是:油耗较高。这也是通用公司所不希望的。
       

AGR与SCR的选择

AGR与SCR的选择

        图2 Kolbenschmidt Pierburg公司研发售出的AGR组合阀把进气门与低压废气回用阀结合为一体

        总之,工程师对于不同的SCR系统按照地区性的有规定进行了循环测试。在新欧洲行驶循环(NEFZ)中,戴姆勒公司为其柴油发动机制定了下列3个目标:
        1.废气排放系统能够快速的达到热机温度;
        2.减少NOX和CO排放,达到直到能够实现对催化作用的“响应”;
        3.稳定,SCR系统的表面涂层材料耐老化。
        另外,戴姆勒公司还对发动机排气系统的相关零部件采取了保温处理,以便有效地提供废气系统的加热、热机速度。从而能够满足美国市场的需要。
        但不仅仅是燃烧效率的问题,而且车辆在城市行驶中7档-停止的转换次数和混合动力轿车优先选用的电力驱动都对废气排放系统温度的变化有着重要的影响。在德莱斯顿技术大学的一个研发课题组中,他们的研究证明:在新欧洲行驶循环测试(NEFZ)中全混合动力的轿车中内燃机的工作时间大约只有40%,例如丰田 Prius。发动机间歇的时间越长,废气排放温度就越低,也就越要多次进行加浓燃烧。例如,当车辆短时间静止后再次启动时,会产生较高的有害气体排放那样。
        从中期研发的角度来讲,令人感兴趣的是:Plug-in混合动力轿车在长时间的电力驱动时对有害气体排放会有什么影响。在模拟测试中,车辆的发动机在NEFZ行驶循环中部分时间工作时,其CO2排放明显减少,但NO的排放明显增加。从中得到的重要认识是:在混合动力轿车依靠电力驱动进行驱动的过程中,尾气排放系统的温度状况应准确地保持热机状态。
        根据通用公司研究人员的报告:最重要的是三元催化器在低温时的快速反应和最佳的催化剂涂层。此外,排气背压受到的不良影响应该最小。因此,催化剂涂层长时间的稳定性还要有更多的储备,但是,出于成本费用的考虑这种储备还应尽可能的小。利用可加热的三元催化器能够加快催化器的反应速度。
        也许研究废气排放解决方案有些过时,科学家们应该研发最佳的燃烧方案。德国IAV汽车工程技术公司在发动机燃烧技术领域中的研究似乎领先了一步。那里的工程师们用斜坡函数式的喷射过程代替了两次预喷射,从而保证了燃烧室压力的均匀升高。同时辅之提高燃油喷射压力和增压压力,这样就可以把颗粒排放和噪声降低一半。
        另一个可选的解决方案就是使用有害物质成分低的生物燃料。例如亚琛工业大学RWTH正在研发的γ-戊酮酸丁酯(Butyllvulinat),一种从生物物质中提取出来的、浓稠的乙酰丙酸。在加入n-十四烷混合之后它即可作为内燃机的燃油使用。这种液体的长链石蜡分子结构提供了最佳的十六烷值和最佳的氧含量。即使在废气循环利用率很高的情况下,这种人工合成燃料的颗粒排放也很低。
        另外,例如像2-己基-1-癸醇硫酸氢酯(1-Decanol)这样的长链酒精也能够在部分均质低温燃烧时几乎完全抑制颗粒物和氮氧化物的产生。但这种燃料尚需在降低CO排放、降低NOX排放和降低噪声方面等加以改进。
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