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后处理集成之路面对几道坎儿?

2021-09-17 12:01:25 来源:耐抱哩刀具资讯-木工机械刀具知识智库作者:钻铰刀 点击:285次
  自国四排放规范施行以来,后处理体系已成为柴油车尾气污染操控的必备设备。尤其是在国六阶段,更为苛刻的排放限值要求,给我国柴油车污染物排放操控带来巨大应战。关于后处理体系的功用、耦合,以及后处理与整车的体系集成提出了更高要求。     现在,重型车国六规范日益接近,后处理体系职业该怎么做出应对?后处理体系的集成排布,是否契合职业的开展趋势?     后处理体系集成一体化是开展趋势     相较于国四、国五排放规范,国六阶段对PM、NOx、CO和HC排放提出了更为苛刻的要求,这也导致仅配装SCR或POC体系的车辆无法到达国六排放规范。为此,许多供货商针对后处理体系进行了规划优化,并选用了全新结构。     现在来看,国六后处理体系选用的干流技能道路是DOC+DPF+SCR+ASC,即先经过氧化催化器(DOC),下降尾气中的CO和HC,再运用颗粒捕捉器(DPF)下降尾气中的颗粒物,最终经过挑选性催化复原器(SCR)下降尾气中的NOx,而氨逃逸催化器(ASC)一般设备在SCR后端,在载体内壁运用贵金属等催化剂涂层,用于复原废气中的氨。这一系列操作,可有用削减尾气中有害排放物的含量。     “开发国六后处理体系时,供货商不只要结合排放限值的要求,还要考虑怎么对添加的装备进行合理布局。”天津大学内燃机焚烧学国家重点实验室副主任姚春德指出,跟着排放规范的不断晋级,后处理体系集成一体化的趋势益发显着。     姚春德进一步介绍,后处理体系走向集成化的原因首要有以下三个方面:一是柴油车作为运送工具,留给后处理体系的设备空间有限。因而,为了节约空间,后处理体系的结构需求依据整车安置进行改善;二是在尾气进入后处理体系后,会进行一系列氧化催化复原反响,这个进程对温度的要求较高,需求部件之间坚持紧凑间隔。比方,SCR体系的催化复原,需求凭借DPF过滤进程中的余热来进步排气温度,然后保障体系的正常作业;三是后处理体系的开发需求习惯商场需求进行低本钱规划,从必定程度上来讲,集成式后处理体系更省资料、更节约本钱。     对此,多位业界专家也持有相同观念。在山东省轿车职业协会副会长兼秘书长谭秀卿看来,集成式后处理体系不只可以节约空间和本钱,还有利于进步设备的设备功率,是职业当下以及未来的开展趋势。     集成式后处理体系尚存技能难点     无疑,从整车安置空间和低本钱要求等层面考虑,集成式后处理体系更具优势。不过,有业界人士指出,想要完结国六后处理体系集成,需求从总成耐久性、保温性、总成背压、NVH功用、集成化安置、流速均匀性、尿素结晶等多维度归纳考虑。尤其是当后处理体系内部集成更多设备时,会对产品本身的牢靠性、安全性以及后续的维修保养提出更多应战。     “依照整车制造商的要求,咱们会依据测算数据,对后处理体系进行全体结构规划。”在承受记者采访时,无锡威孚力达催化净化器有限责任公司商场营销部客户经理徐海兵告知记者,一般企业开发后处理体系时,首要会聚集产品能否满意排放规范,以及重视商场终端关于产品价格的承受程度,而关于产品安全性方面的考量的确有所短缺。一起,比较分布式后处理体系,集成式产品的后续维修保养本钱更高,一旦某个部件呈现问题,很或许需求替换整个体系。     “在后处理体系进行氧化复原的进程中,DPF是最简单呈现问题的部件。”姚春德介绍说,在国六阶段,车辆关于燃油、润滑油的清洁度和含硫量要求十分高,假如用户运用不合规的油品,会导致DPF阻塞,然后影响整个后处理体系的氧化、复原效果。别的,因为在集成式后处理体系中,DPF和其他部件是串联联系,很简单构成“一堵全堵”的状况呈现,所以需求愈加精确地操控DPF的过滤量,关于其再生功用及时进行技能性干涉。     对此,某品牌后处理体系研制技能人员表明,虽然后处理体系的集成技能相对老练,但在特别工况或无法加注契合规范油品的状况下,后处理体系仍有或许呈现“一堵全堵”的问题。事实上,在国四、国五阶段,相似的毛病也举目皆是,这表明在排放规范不断晋级的布景下,后处理厂商需求加强研制立异和技能储备,而且做好本钱操控以及产品的充沛验证。     除了技能难点亟待打破,集成式后处理体系易设备、易拆开的特性,也给运送从业者增添了许多烦恼。记者了解到,因为国六后处理体系单价高,其间一些部件以贵金属作为催化剂涂层,且提炼难度不大,很简单进行后续加工,这给了不法分子待机而动。自国六排放规范施行以来,偷盗后处理体系的案子频发,严峻损害了卡车司机的利益。     对此,徐海兵表明:“从研制视点来看,厂商可以在规划产品时,供应多种防丢掉办法。除了可以经过加固硬件防备,还可以在后处理体系上设备触摸式传感器。一旦有反常触碰,传感器便可及时将信息传送到体系渠道,触发被迫报警。这样一来,后处理体系丢掉率将会大大下降。”     在姚春德看来,想要从根本上防备后处理体系被盗,相关企业需求不断进步技能水平、打破技能瓶颈,进一步削减催化剂中的贵金属含量,或许运用钙钛矿等价值不高的代替资源。别的,从节能减排的视点来看,柴油+甲醇的技能道路或许更契合中国国情,也可以直接防止因为需求设备后处理体系而带来的问题。     未来商场增量可观技能、本钱是中心竞争力     跟着国六排放规范的逐步施行,后处理商场将迎来新的开展机会。不过,机会往往伴跟着应战,这块“大蛋糕”现已成为零部件企业的必争之地。     据了解,康明斯、银轮股份、威孚高科、贵研铂业、艾可蓝等国内外企业均已活跃布局,完结了相关的技能储备,以抢占国六后处理商场份额;自主零部件企业正向商场领军企业建议冲击。不过,与外资企业比较,自主企业在后处理产能、技能研制等方面仍有距离。     “因为技能抢先和品牌影响力大,跨国零部件公司在国内柴油车后处理范畴占有较大的份额。而在燃气车范畴,国内后处理厂商与跨国公司的商场份额份额参半。”徐海兵告知记者,现在博世、康明斯等跨国公司立异性地推出了U型后处理体系。比较而言,U型后处理体系更具技能先进性,不只可以有用应对排放晋级,还具有出入口安置灵敏、设备方法多样化,且更简单快速与整车集成等优势。     “依据U型后处理体系的优势,不少整车企业已开端要求国内后处理厂商跟进开发。”徐海兵表明,在剧烈的商场竞争中,国内自主企业需求静下心来攻坚克难,做好产品的自主研制以及本钱操控,进一步处理后处理体系集成进程中存在的问题,只要不断地自我完善,才干构成中心竞争力。     详解后处理技能晋级之路     跟着排放规范的快速晋级,后处理技能道路也在不断革新完善。那么,经过多年开展,柴油车后处理体系到底有了哪些改动?本文将对此进行具体整理。     国三国四阶段:EGR、SCR初露头角     从排放晋级的进程来看,国一到国三阶段,下降尾气排放污染物的要害在于优化燃油喷发体系;而国三到国四阶段,EGR、SCR体系开端呈现在群众视界,并逐步成为排放晋级的必备装备。     相较于国三排放规范,国四阶段关于各项目标的约束要求均大幅加严。因为单纯经过优化喷发、改善焚烧技能等手法,现已很难满意排放规范的要求,因而在国四阶段,除发动机本体进行改造晋级外,后处理体系也开端遍及运用于柴油车上。     晋级国四排放规范首要有两条技能途径,一种是EGR道路(EGR+DOC/POC),原理是经过操控发动机内部焚烧时的温度,然后按捺NOx的生成,然后在尾气后处理进程中吸收PM。另一种是SCR道路,它经过使柴油机完结最大极限的焚烧而削减PM的生成,再将尾气复原成无污染气体,这种道路需求添加催化剂,便是业界所熟知的车用尿素。     在轻卡商场中,考虑到本钱和设备空间等要素,运用EGR道路的车型占大多数。而在中重型柴油车范畴,SCR则是首要技能道路,且被认为是未来国内柴油机排放晋级的技能方向。     在国四阶段,比较并行的EGR道路,SCR技能在燃油耗费、减排稳定性、未来技能进步空间等方面均有必定优势。不过,因为SCR技能在国内商场初露头角,该体系转化功率只能到达70%~80%,而且由传感器毛病和尿素结晶导致的体系阻塞问题,也曾一度让用户和厂家吃了不少苦。     国五阶段:SCR批量运用     国五年代到来后,SCR技能依然是干流道路。因为该技能在国四阶段已趋于老练,晋级国五排放规范只需调整技能参数,对发动机改动不大,相对开发本钱较低,商场认可度进一步进步。     与此一起,部分厂家也开端探究EGR技能道路(EGR+DOC+DPF)。据了解,NOx在高温富氧状况下简单生成,EGR技能便是将排出的部分废气冷却后,从头引进进气体系参加焚烧,来下降峰值焚烧温度,以此来按捺焚烧时NOx的生成。     EGR+DOC+DPF的技能道路既可以满意国五阶段关于氮氧化物的限值要求,也可防止SCR体系尿素结晶带来的苦恼,一起能节约添加车用尿素的本钱。不过,EGR技能道路需求改动发动机结构,而且DPF单次购买价格高,在长期运用之后还会产生阻塞现象,需求自动再生定时清洗,所以国五阶段并没有大规模推行。     国六阶段:有无EGR的技能之争     进入国六阶段,因为氮氧化物和颗粒物排放限值分别加严了77%和67%,一起新增颗粒数量(PN)限值,还规则CO、HC、NH3等排放限值,因而DPF和DOC成为了必备设备,发动机和尾气后处理体系面对更高的技能晋级应战。     现在,干流国六技能道路为:冷却EGR+DOC+DPF+SCR+(ASC),也有部分选用无EGR国六技能道路(DOC+DPF+SCR+ASC),即不运用外部冷却EGR,仅选用后处理体系中的高效SCR来使NOx排放合格。     以EGR+DOC+DPF+SCR为代表的是最为遍及的技能道路,其间又分为高、中、低EGR三种形式。     在动力性方面,低EGR对动力影响不大,但高EGR却对动力性有较大影响。因为缸内废气增多,构成的可燃混合气体就会削减,混合气体焚烧速度下降,焚烧反响速度削弱,一起缸内压力下降,最终会影响发动机的爆发力。     不过,EGR道路也有它的优势,与高效SCR技能道路比较,EGR+DOC+DPF+SCR道路对SCR转化率要求不高(90%~92%),尿素耗费也相对较低,一起EGR还能下降缸内焚烧温度,使其不具备产生氮氧化物的条件,然后下降排放。     无EGR道路技能难度相对更大,对标定精度和后处理要求更高,需求和高效集成式(如Hi—eSCR体系、DOC和DPF一体封装技能)后处理体系合作。别的,无EGR技能道路因为削减EGR相关组件,全体牢靠性更高。一起,无EGR技能道路在动力性和经济性上也更有优势。     延伸阅览——柴油机后处理体系根底知识     现在,柴油车后处理体系的首要部件有:用于操控CO和HC排放的柴油机氧化催化剂(DOC)、用于操控PM排放的柴油颗粒捕集器(DPF)以及用于操控NOx排放的挑选性催化复原技能(SCR)。     一、DOC     DOC一般以陶瓷蜂窝为根底负载催化剂,为通流式催化转化器。催化剂的活性组分一般选用贵金属铂(Pt)或钯(Pb)。DOC一般设备在柴油车后处理体系的最前端,运用贵金属组分的催化氧化效果,有用去除尾气中的CO、HC等复原性气态污染物,以及PM中的可溶性有机物(SOF);一起,DOC还可以将尾气中的NO部分氧化为NO2,为后续的DPF再生和SCR反响供应促进效果。     现在关于DOC的相关研讨,除了重视对CO、HC、SOF的低温起燃才能和对NO的氧化才能等催化剂活性外,催化剂的热稳定性和抗硫中毒才能也十分重要。贵金属组分在高温条件下简单产生烧结,构成活性位点丢失、功用下降,其失活进程是不可逆的,燃油中含硫量过高,会导致DOC产生硫中毒,而且因为DOC的催化氧化效果,构成尾气中硫酸盐成分添加,导致PM排放升高。     二、DPF     DPF是当时下降柴油车PM排放最为有用的技能,可以完结90%以上的颗粒物捕集。现在,最常用的是壁流式陶瓷蜂窝捕集器,运用相邻捕集器孔道前后替换封堵,使尾气从壁面穿过,然后完结PM的截留捕集。DPF的相关研讨首要会集在过滤资料和过滤体再生两项要害技能上。     现在,商场上常用的DPF首要以堇青石、碳化硅和钛酸铝为过滤体资料,依据各种资料的特性而运用于不同环境。为了到达背压与捕集功率的平衡,DPF载体的规划开发十分重要,非对称结构和高孔隙率是重要研讨内容。     DPF的再生方法首要包含自动再生和被迫再生。其间,自动再生选用喷油助燃等方法供应能量,使DPF内部温度到达PM氧化焚烧所需的温度而完结再生;被迫再生运用在过滤体外表涂覆催化剂来下降PM焚烧温度,并凭借DOC将NO氧化为NO2,经过NO2氧化所捕集的PM进步焚烧功率。运用催化剂涂层来完结被迫再生的DPF也被称为CDPF,其催化剂的开发是重要研讨热门,为了使柴油车在所有工况下都可完结DPF的牢靠再生,一般需求将自动再生和被迫再生结合运用。     三、SCR     SCR是在催化剂的效果下运用复原剂挑选性地将NOx复原为N2,然后有用去除NOx。SCR技能依据复原剂的不同,又可分为氨挑选性催化复原NOx(NH3-SCR)和碳氢化合物挑选性催化复原NOx(HC-SCR)。     SCR体系由尿素供应单元(SM)、尿素喷发单元(DM)、尿素液位温度质量传感器、尿素箱、后处理操控单元(ECU)及相应管路和线束构成。尿素NH2CONH2与H2O在高温下分解成NH3和CO2,其作业原理是将复原剂喷入排气管,排气中的氮氧化合物与NH3反响被复原成氮气和水。     四、ASC     ASC的效果首要是消除过量或逃逸的NH3,将NH3氧化为N2、N2O、NOx;一起,再催化NOx、NH3反响为N2。 【打印】 【封闭】
作者:加工工艺
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