主流技術路線之二——EGR+

　　EGR——廢氣再循環技術，能夠有效降低發動機NOx排放，現已成為(wei) 汽車發動機必不可少的排放控製措施之一。國外早在20世紀70年代就開始了EGR技術的研究，並率先在汽油機上應用，取得了很好的效果，90年代後EGR技術開始廣泛應用於(yu) 柴油機。我國目前對EGR技術的應用研究尚處於(yu) 起步階段。

　　EGR是一種通過降低缸內(nei) 最高燃燒溫度以及缸內(nei) 混合氣中O2的體(ti) 積分數，破壞NOx的生成環境，從(cong) 而降低NOx排放的技術。同時，應用EGR並不會(hui) 使發動機的指示指標及HC、CO排放指標有太大的惡化。

　　1.應用EGR技術亟需解決(jue) 的幾個(ge) 問題

　　(1)若EGR率控製不當，可能造成發動機HC和CO排放增加，燃油經濟性惡化。低負荷時EGR將影響發動機工作穩定性，高負荷時EGR將影響發動機的動力性。

　　(2)由於(yu) 缸內(nei) 固體(ti) 顆粒數量的劇增，EGR還可能造成發動機活塞環和氣缸套等部件的磨損加劇，影響發動機的壽命。

　　(3)EGR廢氣溫度過高，影響發動機的充氣效率，若采用EGR冷卻循環，會(hui) 增加冷卻係統和溫度控製係統的複雜性。

　　(4)各缸EGR分配均勻性和瞬態響應性難以兼顧。

　　NOx是車用發動機廢氣排放中主要的汙染物之一，危害極大，且不易控製。EGR技術是目前最有效實用的發動機機內(nei) 控製措施之一，但也會(hui) 給發動機帶來一些不良的影響，如可能導致燃油消耗率和PM排放上升。因此，必須對各工況點的EGR率進行優(you) 化。

　　在歐美國家，EGR技術已是一種成熟的技術，在車用發動機上得到廣泛應用。隨著我國排放法規與(yu) 世界逐步接軌，我國發動機企業(ye) 應加快、加強對EGR技術的應用研究。

　　“EGR + ”路線的形成及發展

　　1.EGR需要後處理係統以降低PM排放

　　EGR可有效地降低NOx排放，但隨著EGR率的增加，缸內(nei) 較低的氧氣濃度將會(hui) 增加PM的排放，並使發動機的排氣煙度增加，所以為(wei) 達到歐Ⅳ及之後排放法規限值，除EGR率要精確控製外，同時還需配合使用PM後處理器，如柴油顆粒過濾器，又稱柴油顆粒捕捉器(DPF)；顆粒氧化催化器(POC)；柴油氧化催化器(DOC)等。而這種“EGR+PM後處理器”的技術方案通常被統稱為(wei) “EGR+”技術路線。

　　2.PM後處理器的種類

　　為(wei) 了滿足日益嚴(yan) 格的PM排放法規要求，汽車製造商們(men) 開發出了柴油顆粒捕捉器(DPF)、顆粒氧化催化器(POC，又稱為(wei) 分流式過濾器)和柴油氧化催化器(DOC)等PM後處理技術。下麵就這些技術分別進行介紹。

　　(1)柴油氧化催化器DOC(Diesel Oxidation Catalysts)

　　DOC可以降低PM排放25%~50%，降低HC和CO排放60%以上。

　　實際上，氧化催化器是最原始種類的自動催化器，從(cong) 20世紀70年代中期開始用於(yu) 汽油轎車上，直到被三效催化轉化器所取代。時至今日，柴油氧化催化器(DOC)仍然是柴油發動機的一種重要PM減排技術，因為(wei) 柴油機尾氣中高的氧氣含量無法使用三效催化轉化器。氧化催化器將碳氫化合物(HC)和一氧化碳(CO)轉換成二氧化碳(CO2)和水，但是對氮氧化物(NOx)排放幾乎沒有影響。DOC也可以通過氧化吸附在碳顆粒上的碳氫化合物來降低柴油顆粒物PM排放的質量(但不是顆粒數量)。PM排放降低的程度主要由顆粒中可溶性有機物(Soluble Organic Fraction-SOF)(圖3)的比例決(jue) 定。去除這些SOF十分重要，因為(wei) 顆粒排放中的這部分含有大量的有毒化學成分，專(zhuan) 家擔心這些毒物有損健康。

　　DOC裏的載體(ti) 孔道暢通，則尾氣可以很順暢地通過孔道。也出現過DOC孔道堵塞的特殊情況，但都與(yu) 發動機工作不正常有關(guan) 。在過去十幾年裏，世界各地許多車輛都安裝了柴油氧化催化器，它被證明是柴油機PM減排的經濟解決(jue) 方案。

　　催化器的免維修性能以及發動機的壽命是重要的參考指標，對於(yu) 實行柴油機翻新改造的國家尤為(wei) 看重。在排氣係統裏安裝柴油氧化催化器是非常容易而快捷的，車輛很快就能正常行駛。即使是一個(ge) 小小的維修間都可以完成安裝柴油氧化催化器的任務，而不需要借助其他特殊的工具或電動設備。通常，所需的安裝時間和更換一個(ge) 排氣管所需時間差不多，甚至還要更短。

　　(2)柴油顆粒過濾器DPF(Diesel Particle Filter)

　　柴油顆粒過濾器DPF是一種陶瓷件，用來從(cong) 發動機尾氣中捕捉顆粒物質。在發動機尾氣處在高溫情況下，這些被捕捉的顆粒在顆粒過濾器中被燃燒掉，生成CO2排放到空氣中。在發動機排氣溫度低的情況下，需要增加催化器來實現再生。

　　不過，DPF也潛伏著危險：一方麵燃料中的硫會(hui) 使顆粒過濾係統中毒失效；另一方麵，廢氣中含有的灰分會(hui) 逐漸地堵塞捕集器，增加排氣背壓，使油耗惡化。因此，有時在DPF的上遊增加一個(ge) 氧化催化轉換器(DOC)，其基質用貴金屬如白金塗層，就能夠改進再生過程的效率，還將進一步降低HC的排放。在某些發動機上也有單獨用DPF或DOC來轉化PM的。

　　柴油顆粒過濾器DPF的分類有兩(liang) 種：一是按再生種類，通常分為(wei) 主動再生過濾器和被動再生過濾器。被動再生DPF工作時不需要任何能量輸入，隻需要從(cong) 發動機排出來的尾氣所攜帶的熱量即可。主動再生過濾器需要一個(ge) 附加係統來往尾氣中增加能量以便提高尾氣溫度。被動再生過濾器的應用成本低，但是應用範圍較窄，而主動再生過濾器可以用於(yu) 所有柴油機上。二是按有無催化分類，通常分為(wei) 無催化型過濾器和有催化型過濾器，無催化型DPF一般需要采用主動再生技術，而有催化型DPF可以是被動再生，也可以是主動再生。目前市麵上應用最多的主要有被動帶催化型顆粒過濾器和主動無催化型顆粒過濾器兩(liang) 種。