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寻求有害气体与颗粒物排放的平衡 |
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作者：Automobil Industrie 来源：AI汽车制造业 |
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在欧洲现行的欧V排放标准和计划从2014年开始实施的欧VI排放标准中，允许的有害物质排放量都明显减小了。这样就给采用增压技术和燃油直喷技术的汽油发动机带来了一个难题——颗粒排放问题！
为了达到降低CO2排放的目的，人们采用了稀混合气燃烧技术，而这一技术实现起来并不简单。这给采用微型发动机技术的厂家带来了颗粒排放的问题：欧洲的汽车尾气排放环境是建立在欧V排放标准的基础上，即从2010年起，符合欧V颗粒排放标准的汽油发动机采用汽油直喷技术来满足颗粒排放界限值标准要求。汽油发动机，也可能像柴油发动机一样进入一个恶性循环：费时费力的颗粒过滤器带来了巨大的功率损失，同时也提高了车辆的生产成本。
对此，应特别注意欧VI排放法规中的一些问题：汽油发动机降低的不应只是颗粒质量，还应降低颗粒的数量。有关颗粒数量的界限值将于2014年最终确定下来，现在很多人都认为：它应与柴油发动机的颗粒界限值相当（6.0×1011）。
由Ricardo工程技术服务公司进行的一项调查研究表明：应该在传统颗粒过滤器的外表面构筑一个烟灰层，以便尽可能多地留住质量很小、数量很大的超微颗粒。欧洲汽车制造协会ACEA也对这个方法表示赞同：他们制定的货车颗粒排放标准中就建议把颗粒排放数量的界限值规定为6.0×1011。当前采用的封闭式功率系统是根本达不到这一要求的。因此，也许不久的将来，开放式过滤系统会“东山再起”。
市场上销售的节油发动机由于其较高的NOX排放必须采用SCR选择性三元催化器吗？或者是采用更高的废气回用系统，实现所谓的“冷燃烧”，在降低NOX排放的同时，却导致油耗及颗粒排放都提高呢? 这两种解决方案各有各的道理。
图1 宝马公司研发的热电电池样品
汽车尾气技术专家Boysen公司和Kolbenschmidt Pierburg公司合作研发设计了一种尾气回用率很高的解决方案。利用很高的AGR废气回用率能够满足要求非常严格的欧VI 标准中NOX排放要求；而且其费用和成本比SCR选择性三元催化器要低许多。Boysen公司研发的低压AGR废气回用系统比SCR选择性三元催化系统体积小、重量轻；对排气被压的影响小，从而也降低了燃油消耗。Pierburg公司在首次试验时，SCR选择性三元催化器的费用达到了三位数，明显高于AGR废气回用系统。
Emitec公司并不赞同上述意见，认为AGR废气回用技术虽然能够使得燃烧更加清洁，降低NOX排放，但是也增加了油耗，不能算是节油减排。货车模型计算的结果表明：严格意义上的配备了SCR选择性三元催化器系统的节油发动机能够节约3%～5%的燃油；而花费在SCR选择性三元催化器上的投资在6～9个月内就可收回。在轿车中，可节油10%～15%，在SCR系统方面的投资可以在行驶50 000km之后就可收回。
现在的问题是：AGR废气回用系统和SCR选择性三元催化系统到底在多大程度上能够满足欧VI标准的要求。据估计，小型轿车可以不带AGR和SCR就能满足。从中型车开始，用一个AGR就可以了。只有在高档轿车中，也许还要再加上SCR才能满足欧VI标准对NOX排放的要求。
AGR废气回用，燃烧效率提高而带来的效应和停车－起步系统带来的另一个问题是：如何才能使催化器很快就上升到工作温度？Emitec公司的方法是使用金属支架的三元催化器，利用发电机把开开停停时回收起来的动能转换成电能对三元催化器进行加热。Kolbenschmidt Pierburg公司研发生产了一种供热泵，使三元催化器的温度始终保持在工作温度的范围之内。
除了起步－停止工况下三元催化器温度下降这一问题外，汽油发动机尾气中有着大量未加利用的热能。对此，宝马公司正在研发一种TEG热电电池，把热能转换为电能。在这一技术的研发过程中，他们与合作伙伴Emitec公司、DLR公司和Benteler公司在热电转换技术方面进行了密切的合作，利用了航空航天领域中的半导体技术，产生与温度梯度成比例的电能。
若在今后的五年内这种热电电池的容量可以达到1000W，则可以考虑批量生产，油耗还可以再降低5%。(end)
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| 文章内容仅供参考
(投稿)
(2/23/2010) |
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