博世清洁柴油车废气处理新技术

1、博世清洁柴油车废气处理新技术 在欧洲，排放法规一直具有领先世界的水准。作为世界级的汽车配件供应商，博世一直致力于提供满足各阶段排放法规的清洁柴油喷射系统，在满足现阶段欧3排放标准的柴油喷射系统里，博世就占有超过80%的市场份额。在此基础上，博世不断在研发领域进行巨额投入，以满足日益苛刻的排放限值。图1显示了使用博世燃油喷射系统的柴油机检测数据（依据德国的一些认证数据）。按照匹配要求，所有的数据都在欧洲正在实施的欧3排放标准范围内。但是其中还是有一些值得注意的要点：其中有一块区域显示了非常低的颗粒物排放，它们反映那些已经使用了颗粒捕集器的匹配实例；第二个有意思的区域是已经有一些匹配处于欧洲4号排

2、放标准范围之内。这是一些采用了各种博世燃油喷射系统的匹配实例，包括径向柱塞分配泵VP44、泵喷嘴以及共轨系统。这些匹配的实例在没有使用特别废气后处理的情况下就已达到欧4的排放标准，它们都采用了优化的燃烧以及燃油喷射系统。基于匹配的实际经验博世还得出以下的结论：重量在1,600公斤左右、拥有优化燃烧过程的乘用车辆要满足欧4排放标准不需要采用附加的废气后处理措施；对于更大吨位的车辆，需要使用颗粒捕集器；对于超过2,000公斤的重型车辆，必须采用降氮氧化物催化还原系统。也即，发动机、尤其是重型商用车用柴油发动机仅靠燃烧优化来满足更加严格的排放法规是不够的，必须再采用先进的废气后处理技术。目前已有的降

3、低排放的后处理措施有：使用颗粒捕集器（Diesel Particulate Filter）和SCR转换器（Selective Catalytic Reduction）。博世新型颗粒捕集器（Particulate trap）颗粒捕捉器的主要功能是去除车辆尾气中的颗粒物排放。现有可用的量产产品是以陶瓷滤体为基础的颗粒捕集器，它有一个主要缺陷：由于烟尘颗粒在滤清器中的堆积，产品的使用寿命被限制在812万公里左右，特别是使用降低捕集器再生温度的添加剂时，颗粒捕集器在使用一定里程后必须进行更换。博世的新型捕集器是由多重排列的烧结金属滤袋组成，主要优点是巨大的接触表面积和很高的颗粒收集储存能力。与蜂巢状的

4、SiC相比，在同等量的粉尘情况下，有过滤套筒的博世柴油颗粒捕集器可达到更高的效率。这种颗粒捕集器的使用寿命至少可延长到20万公里，大约是目前使用的陶瓷滤芯过滤器的两倍寿命。图2反映了博世的颗粒捕集器独特的过滤面设计。颗粒捕集器在工作时，尾气中的颗粒被过滤器捕捉并储存起来，如果不加以处理，过滤器将会逐渐堵塞。所以当颗粒达到一定程度时，将会利用高温使这些颗粒充分燃烧，从而达到去除这些颗粒的目的，同时过滤器也实现了再生的过程。这就引出了颗粒燃烧率的问题。图3反映一些相关的数据。由图3可见，要在烟尘颗粒燃烧率上得到最佳效果，一个使用了添加剂和柴油颗粒捕集器的系统将是最佳解决方案。博世的这种系统拥有接近

5、100%的颗粒燃烧率。在这种使用添加剂的系统解决方案中，燃烧烟尘过程开始的最低温度为500°C，这也是油耗方面最高效的解决方案。颗粒捕集器的另一个重要性能指标是在整个捕集器使用周期中，在捕集器入口和出口之间的压降，这个压力差将会对排气的背压产生重要影响。图4是博世对不同捕集器压降的检测比对。在这些流体测量中，颗粒捕集器被安装好以后，先进行再生，然后在流体测试台上测量压力损失。在每次再生之后，一些烟尘颗粒仍然保留在过滤器，因此在运行过程中，颗粒捕集器中的压力损失会逐渐增大。由图4也可看出烧结金属滤袋的新技术比陶瓷过滤器显示出更大的优势。这些技术有着重要的实际意义，由于更高的过滤器使用寿

6、命，用户最终不需要为服务或更换部件支付附加的费用。博世已经组建了专门的开发团队，这种颗粒捕捉器目前处于开发阶段，初期样品在近期提供给客户，产品将于2005年底开始批量生产。SCR(选择性催化还原)转换器的定量配给系统博世柴油系统正在努力的第二个领域，是商用车使用的降氮氧化物处理过程。它的主要功能在于去除排放中的氮氧化物。在废气中，PM(颗粒物)和NOx（氮氧化物）之间的关系是与发动机的匹配以及其技术特点相关，如与是否使用EGR（废气再循环）有关。在匹配中，采用将PM控制在较低水平的配适方案，就象众所周知的那样，将会对发动机油耗方面产生非常积极的影响，有可能避免使用颗粒捕集器。不过，为了满足未来

7、更加苛刻的排放法规，我们仍然必须将很高的NOx值减少，因此目前有两种EGA（废气后处理）方式正在开发阶段。其中之一是NOx吸附器，它的主要目标是美国市场，由于使用大量的催化剂导致这种方式相当昂贵。第二种可能性就是使用博世的DENOXTRONIC系统。DENOXTRONIC系统是一种SCR转化器系统，它可以在降低燃油消耗的同时降低排放。该解决方案目前已经能够满足欧4和欧5标准所要求的NOx数值。DENOXTRONIC已经被博世在欧洲的卡车厂商客户和日本的最主要客户接受，并被要求从2004年起可以使用在量产的车辆上。SCR转换器是将一种还原剂喷入废气流，使废气中有毒的NOx转化成无毒的气体。在所有

8、的运行工况中，如果想最大限度的降低NOx排放，必须精确计量还原剂的用量。为此，博世开发了DENOXTRONIC系统使用的定量配给系统。图反映了一个DENOXTRONIC系统包括的所有部件。其中博世供应的部件是泵和定量配给模块，DCU(定量配给控制单元)是用在传递模块中，它和ECU（发动机控制组件）通过线束连接在一起。ECU通过CAN（控制器局域网）将发动机信息如发动机转速及负荷等传递给DCU，当温度传感器得到催化剂温度信息，DCU便可开始计算尿素水溶液与压缩空气混合所需的喷射量。博世的DENOXTRONIC最多可减少85%的NOx排放，40%的颗粒物排放以及5%的油耗。所以用户在这种系统上的投资，可以通过车辆在未来使用这种系统过程中降低的燃油消耗来收回。DENOXTRONIC将作为一个解决方案平台来开发。所有客户需要的技术将会被集成到通用的液压系统中。客户不同的要求可以通过DCU实现，当然数据设定将由不同的发动机或车辆决定。这种通用的