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初探国六技术路线,EGR与非EGR优劣势对比

2018-09-05 04:00:00 封狼居胥

初探国六技术路线,EGR与非EGR优劣势对比

【卡车之家约稿】在说有无EGR的优劣势之前先简单先说一下EGR的概念,EGR简单说就是废气再循环的意思,也就是把燃烧后的废气重新充入缸内,在这之中还分为冷EGR和热EGR。

目前来看国六有几种技术路线,按分类来看可以分为带有EGR和无EGR两种情况。现在国六车还没有上市,等上市购买符合国六排放标准的车时就会对国六EGR技术有更深刻的了解。那么国六EGR和非EGR路线各有什么特点呢?两种技术路线各有什么优点和缺点呢?小编最近就整理了一下资料,给广大卡友介绍一下上面这些问题。

国六技术路线

国六技术路线主要有EGR+DOC+DPF+SCR路线、Hi-eSCR路线(高效选择性催化还原系统)和EGR+Hi-eSCR等等一些路线。

一、国六EGR路线

小编先介绍一下带有EGR的技术路线,以EGR+DOC+DPF+SCR为代表的技术路线是最为普遍的技术路线。在这中间有高、中、低EGR率三种模式,其中也是各有利弊

初探国六技术路线,EGR与非EGR优劣势对比

▲图1:玉柴YC6L(来源:卡车之家)

对广大用户来说也许不在乎其中的技术细节,但肯定是在乎我们日常使用中的体验。下面小编将从动力性和经济性两方面进行分析。

国六EGR路线:动力性

在动力性方面,如果是低EGR率那么对动力性影响不大,但是高EGR率对动力性就影响很大。

随着缸内废气增多,新鲜空气的减少,形成的可燃混合气减少,且因为可燃混合气的减少燃烧速度降低,燃烧反应速度减弱,缸内最高压力降低。

所谓在动力性方面也就是EGR对缸内压力的影响,总体来看:随着EGR率的增高,燃烧室内的平均压力爆发压力都在减小

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▲图2:EGR率对缸内压力影响的曲线(来源:超星期刊)

在相同负荷下,也就是相同喷油量下,随着EGR率的升高,缸内压力在降低,也就是做功能力在降低

这主要是因为缸内的废气增加,新鲜空气减少,燃烧剧烈程度随着EGR的升高而降低。

国六EGR路线:经济性

在经济性方面,与非EGR相比,经济性当然不如。经济性当然与动力性也是相互关联的,除了缸内爆发压力降低之外,燃烧放热率也在降低燃烧不完全程度增加,经济性降低。

随着放热率的降低,最高燃烧温度的降低也就代表着经济性降低。在柴油机的理想循环中可以看出最高温度越高效率越高

然而最高燃烧温度的降低不但与缸内新鲜空气的减少,还与引入EGR气体中二氧化碳水蒸气占有较高的质量的分数相关。简单来说三原子分子相比二原子分子有更高的比热,也就抑制了温度进一步升高。

二、国六EGR路线优点

显然,将EGR应用到国六技术路线上也会有上面提到的缺点,但是如果只有缺点的话,必然也就会被抛弃了,下面就是将要讨论的优点啦。

有了EGR的参与首先带来的好处就是排放的降低,其次就是柴油机工作稳定性变好,最后就是后处理系统稳定性会更好。

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▲图3:某一工况下不同EGR率的排放比较(来源:超星期刊)

降低排放是其主要目的,能够降低氮氧化物的排放。对发动机来说,带有EGR是为了降低缸内燃烧温度,使其不具备生成氮氧化物的条件,进而使排放达标。

在国六排放中就能相应的减轻后处理的压力,对后处理的要求降低,无论是后处理装置的结构复杂性和成本都会有一定程度的降低。

还有就是体现在卡友日常使用中就是SCR还原剂的使用量降低,也就是尿素的使用量降低。

引入EGR的第二个好处就是柴油机“天生”的工作粗暴有所减缓,工作噪声降低,使用中有良好的客户体验。

正是因为这是一种广泛采用的技术,所以应用成熟,维修方便。使用EGR是国四、国五技术的传承,所以在我们进入国六时代时,使用EGR是一种较为稳妥的方案,在使用过程中少有“稀奇古怪”的故障。

三、国六非EGR路线

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▲图4:康明斯DPF+DOC+SCR一体式后处理系统(来源:卡车之家)

在非EGR的方案中,好处就是动力性和经济性上更有优势,减少了有关与EGR的零部件,自然也就不会有EGR的故障。

与带有EGR系统相比,非EGR散热系统更好做。在有EGR系统中,为了不减少新鲜进气量,发动机采用冷EGR。

正是采用冷EGR,使用EGR冷却液,发动机的热负荷增加,增加了散热器的负担。若是不采用冷EGR,而直接使用热EGR,则会出现进气温度增加,气体随着温度升高而使体积膨胀,实际进气量减少。

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▲图5:EGR冷却循环(来源:网络图片)

DOC+DPF一体封装的技术,机型适用性不强,需要特定匹配,这无疑增加的设计成本,相应的传导到终端售价上。

将所有的排放污染物都放到尾气后处理中,尾气后处理器处理压力加大,需要DOC+DPF一体封装技术和Hi-eSCR系统的高效、准确的配合使用。

初探国六技术路线,EGR与非EGR优劣势对比

▲图6:上汽菲亚特非EGR国六

为了配合后处理装置的高效使用,需匹配必要的缸内燃烧技术。后处理装置的集成使得排气被压升高,排气阻力加大,排气能量损耗升高,有效功率降低。发动机动力性有一定的损耗,经济性也有相应的降低。

正是后处理对氮氧化物的要求更高,所以尿素使用量更高。也是因为尿素使用量高,需要更加精准的使用控制,不能出现尿素结晶这种使得排放恶化的故障。

若是控制精确度达不到,就会出现新的排放污染物,比如未被氧化的氨,这样反而吃力不讨好。

无论是使用EGR还是不使用EGR,都应该落实到用户使用体验,而不能作为宣传噱头使用。

总结

在国六方案中既有EGR方案也有非EGR方案。对于非EGR方案而言,其动力性和经济性在理论上会好一些。但是这种非EGR理论上成立的“省油”,EGR的理论上的“费油”,在实际使用中是可能不成立的,还需要通过实际使用检验

使用EGR既有好处,也有坏处,总的来看就是看“得到”和“付出”值不值得。如果使用EGR的缺点大于使用EGR的优点,亦或是有新的技术来代替EGR,我们也就不得不抛弃EGR了。如果好处大于其所带有的缺点,那么带有EGR的技术也就会继续使用下去。

非EGR技术优缺点正好是使用EGR的反面,其中不合适国六的地方仍需要改进。开发难度相对较低,经济性较好,但是对后处理装置要求较高。(文/ 卡车之家特约作者:封狼居胥)


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