說到分層燃燒技術(shù)的排放問題,,就不得不說缸內(nèi)直噴發(fā)動機(jī)的工作環(huán)境,。由于缸內(nèi)直噴發(fā)動機(jī)的高壓燃油以霧化的形式直接噴入氣缸,,所以它可以有效吸收熱量來冷卻吸入的空氣(物理中的氣化原理),,這樣可以減小發(fā)動機(jī)爆震的傾向并在設(shè)計(jì)之初就適當(dāng)提高發(fā)動機(jī)的壓縮比,,所以缸內(nèi)直噴發(fā)動機(jī)的燃燒室始終處在高溫、高壓的工作環(huán)境下,。
在分層燃燒時(shí),,由于是稀燃模式,也就是混合氣在富氧的條件下進(jìn)行燃燒,,此時(shí)含在混合氣中的氮?dú)夂脱鯕鈺l(fā)生化學(xué)反應(yīng),,而燃燒溫度越高(燃燒室溫度高恰恰是缸內(nèi)直噴發(fā)動機(jī)的特點(diǎn)),,氮?dú)夂脱鯕庠饺菀追磻?yīng),那么排出的氮氧化物也就越多,。
此時(shí)有人會想到,,難道三元催化器不可以將氮氧化物轉(zhuǎn)化為無毒無害的氣體嗎?那我們就來看看傳統(tǒng)三元催化器的工作原理和特點(diǎn),。之所以叫三元催化器,,是因?yàn)樗幕钚越M分(目前主要是鉑、銠,、鈀三種貴金屬)能夠同時(shí)凈化HC,、CO和氮氧化物這三種有害成分,使之生成無害的二氧化碳,、氮?dú)夂退�,,但是很重要的一點(diǎn),只有當(dāng)混合氣的空燃比處于理論空燃比附近,,而且達(dá)到正常工作溫度時(shí)(一般為600-800℃),,三元催化器的轉(zhuǎn)換效率才是最高的,這也是為什么汽油發(fā)動機(jī)混合氣的濃度都處在理論空燃比附近,。
對于分層燃燒模式來說,,傳統(tǒng)的三元催化器將氮氧化物轉(zhuǎn)化為氮?dú)獾乃俣冗h(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上燃燒產(chǎn)生氮氧化物的速度,為了解決這個(gè)問題,,工程師們開發(fā)出了氮氧化物存儲型催化器來將氮氧化物臨時(shí)存儲,,然后適時(shí)的再轉(zhuǎn)換為氮?dú)狻?/P>
這種氮氧化物存儲型轉(zhuǎn)化器,通常布置在傳統(tǒng)的三元催化器的后方,,此種轉(zhuǎn)化器內(nèi)部有金屬涂層,,可以高效的將大量殘留的氮氧化物轉(zhuǎn)化為氮?dú)猓沁@種氮氧化物存儲型轉(zhuǎn)化器有一個(gè)天敵,,那就是汽油中的硫,,硫會使其產(chǎn)生更多的硫化物質(zhì),從而導(dǎo)致油耗上升,,同時(shí)也會大大降低其轉(zhuǎn)化效率,,使排放增加。
從上圖可以看出,,分層燃燒技術(shù)的實(shí)現(xiàn)離不開含硫量低的汽油,,這就需要各個(gè)國家改造煉油設(shè)備,提升燃油品質(zhì),,而這也是大眾在國內(nèi)取消分層燃燒技術(shù)的原因之一,,同時(shí)額外增加的氮氧化物催化轉(zhuǎn)換器也會影響到車輛的空間布局,而且會導(dǎo)致車輛成本的增加,。
除了增加氮氧化物存儲型轉(zhuǎn)化器外,,還有一套系統(tǒng)也可以減少氮氧化物的產(chǎn)生,。它就是廢氣再循環(huán)(EGR)技術(shù)。簡單來說,,該系統(tǒng)就是把燃燒后排放的一部分廢氣引入到進(jìn)氣系統(tǒng)中,,使其和新鮮的混合氣一起參與燃燒,,從而達(dá)到減小氮氧化物排放的目的,。
前面說到,高溫和富氧條件下燃燒時(shí),,容易產(chǎn)生氮氧化物,,所以適當(dāng)?shù)慕档腿紵业臏囟仁菧p少氮氧化物的好方法�,?赡苡腥藭f,,高溫的廢氣引入到燃燒室難道不會增加燃燒室的溫度嗎?實(shí)際上,,廢氣再引入到燃燒室之前會先經(jīng)過冷卻處理,,而且進(jìn)入到燃燒室中的廢氣占據(jù)了一部分混合氣的空間,最終會使得參與燃燒的混合氣更少,,從而產(chǎn)生的熱量也就相對更少,,最終起到降低燃燒室溫度的目的,不過此種方法依然不能大幅度的降低分層燃燒后氮氧化物的產(chǎn)生問題,。
全文總結(jié):
分層燃燒技術(shù)雖然可以降低燃油消耗,,但是氮氧化物排放問題卻并不好解決,特別是在如今嚴(yán)格的排放法規(guī)面前,,沒有更好的方法,,則只能面臨“下課”。 當(dāng)然,,沒有了分層燃燒技術(shù)的缸內(nèi)直噴發(fā)動機(jī)依然存在著不小的優(yōu)勢,,比如它可以適配高壓縮比的發(fā)動機(jī),從而提升發(fā)動機(jī)的工作效率,,同時(shí)對燃油更為精準(zhǔn),、直接的噴射控制,可以讓每一滴燃油都做到物盡其用,。(文/汽車之家 馮景毅)
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