排放難以解決談為何取消分層燃燒技術(shù)

馮景毅

2012年11月10日 01:00 原創(chuàng) 來源：汽車之家

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　　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(dòng)機(jī)的工作環(huán)境。由于缸內(nèi)直噴發(fā)動(dòng)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(dòng)機(jī)爆震的傾向并在設(shè)計(jì)之初就適當(dāng)提高發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比，所以缸內(nèi)直噴發(fā)動(dòng)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?huì)發(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(dòng)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(huì)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(dòng)機(jī)混合氣的濃度都處在理論空燃比附近。

　　對(duì)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(chǔ)型催化器來將氮氧化物臨時(shí)存儲(chǔ)，然后適時(shí)的再轉(zhuǎn)換為氮?dú)狻?/P>

　　這種氮氧化物存儲(chǔ)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)�，但是這種氮氧化物存儲(chǔ)型轉(zhuǎn)化器有一個(gè)天敵，那就是汽油中的硫，硫會(huì)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(huì)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(guó)家改造煉油設(shè)備，提升燃油品質(zhì)，而這也是大眾在國(guó)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(huì)影響到車輛的空間布局，而且會(huì)導(dǎo)致車輛成本的增加。

　　除了增加氮氧化物存儲(chǔ)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(jiǎn)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�(huì)說，高溫的廢氣引入到燃燒室難道不會(huì)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(huì)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(huì)使得參與燃燒的混合氣更少，從而產(chǎn)生的熱量也就相對(duì)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(dòng)機(jī)依然存在著不小的優(yōu)勢(shì)，比如它可以適配高壓縮比的發(fā)動(dòng)機(jī)，從而提升發(fā)動(dòng)機(jī)的工作效率，同時(shí)對(duì)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）