Блог

Aug 10, 2023

Как работают дизельные системы выбросов

Прошло 56 лет с момента принятия Закона о чистом воздухе, но вторая половина

Прошло 56 лет с момента принятия Закона о чистом воздухе, но последняя половина этих лет была самой загруженной для дизельных двигателей. Начиная с 1991 года были введены более строгие федеральные стандарты выбросов, чтобы заставить производителей двигателей сократить выбросы твердых частиц (ТЧ). К 1994 году дальнейшее сокращение содержания твердых частиц на 60 процентов стало обязательным. Затем, в 1998 году, были введены более строгие ограничения на выбросы оксидов азота (NOx), причем максимальные ограничения постепенно ужесточались. Следующее сокращение выбросов NOx произошло в 2004 году, что побудило Ford представить свой 6,0-литровый двигатель Power Stroke, построенный Navistar, с рециркуляцией выхлопных газов (EGR), а GM добавила EGR к 6,6-литровому Duramax.

С 1 января 2007 года предельно допустимые выбросы твердых частиц были снижены еще раз, на этот раз до 0,01 г/л.с.-час, что на 96 процентов меньше стандарта 1991 года. В то же время производители должны были обеспечить уровень NOx, который был на 90 процентов ниже стандарта, который вступил в силу только в 2004 году, хотя и не сразу. Производителям было разрешено использовать период с 2007 по 2010 год в качестве периода поэтапного внедрения нового, чрезвычайно строгого стандарта NOx. В результате Ford и GM ждали до 2010 года, чтобы соответствовать стандарту, который требовал использования селективной каталитической нейтрализации (SCR), и что Ford и GM дебютировали на новых 6,7-литровых двигателях Power Stroke и LML Duramax (выпущенных как модели 2011 года). .

Чтобы соответствовать постоянно растущим требованиям, упомянутым выше, было использовано множество технологий борьбы с загрязнением. На заре (1990-е годы) изменение конструкции поршней, изменение угла распыла форсунок или переход на системы впрыска с электронным управлением помогали снизить многие выбросы, но не все. В результате для удовлетворения требований по ТЧ были использованы более высокие давления впрыска и особенно системы Common-Rail высокого давления. Затем появились вышеупомянутые системы EGR, которые помогли снизить уровень NOx. Вскоре последовали и другие технологии борьбы с твердыми частицами и NOx, такие как катализатор окисления дизельного двигателя (DOC), сажевый фильтр (DPF), активная и пассивная регенерация, селективное каталитическое восстановление (SCR) и жидкость для выхлопных газов дизельных двигателей (DEF).

Вас смущают все эти причудливые аббревиатуры? Прокрутите вниз, чтобы узнать, что именно они означают и как они функционируют.

Первым загрязнителем, который попал в поле зрения Агентства по охране окружающей среды, были твердые частицы (PM). В дизельном двигателе ПМ являются результатом несгоревшего топлива, так как топливо, которое не полностью используется в процессе сгорания и которому разрешено покидать цилиндр через выпускные клапаны, течь через выхлопную систему и выходить в выхлопную трубу в виде черного дыма. Механические (то есть более старые) топливные системы с менее точным впрыском, происходящим в цилиндре, были известны тем, что производили ТЧ. ТЧ сами по себе представляют собой сложную смесь сульфатов, канцерогенных соединений, элементарного углерода и тяжелых металлов.

Оксиды азота (NOx) являются прямым результатом высоких рабочих температур, на которые способны дизельные двигатели, и являются основным компонентом смога. Они образуются, когда азот выделяется при горении и соединяется с кислородом. При сильном нагреве в цилиндрах образуются различные оксиды азота, а именно диоксид азота и оксид азота, что означает тонкий баланс между NOx (достигается при более низких температурах в цилиндрах) и твердых частиц (достигается при полном сгорании/высокой температуре в цилиндрах). temp) имеет первостепенное значение, если современный дизельный двигатель должен поддерживать оба загрязняющих вещества на разумном уровне.