颗粒捕集器内部部件：颗粒捕集器堵塞问题的解决方案

颗粒捕集器内部部件：颗粒捕集器堵塞问题的解决方案

上一期叨了叨颗粒捕集器，对颗粒捕集器的工作原理，堵塞问题的产生及再生方法进行了简单的抛析，那我们了解到直喷发动机颗粒排放的主要来源是来自冷启动阶段，原因是气缸温度低导致燃料与空气的混合不均匀，不均匀燃烧造成的，那如何降低冷启动排放就成了解决问题的关键。先了解下什么是冷启动呢？当发动机熄火超过一定时间后，发动机，催化剂（三元催化），排气管道（一般情况下附加的颗粒捕集器布置位置）都达到了与环境相似的温度，通常发动机温度低于40℃时再发动汽车就称为冷启动。催化剂的起活温度通常都要在300℃高温之上，在未达到温度之前，绝大部分的发动机尾气将从尾气管排出，一旦催化剂被加热到350～400℃，它的转化效率将会非常高，污染物的排放将会是非常小。在冷启动的几十秒内，催化剂的温度是随环境温度逐步上升的一个过程，所以催化剂的起活时间就是至关重要的参数，降低冷启动排放最直接的思路也将是围绕它而展开。

降低冷启动排放有很多措施和手段，但主要是基于两个方面：发动机的控制和催化剂。首先发动机冷启动时，由于温度过低此时的催化剂对污染物的转化率接近为零，发动机的污染物几乎直接都排放到环境中，如果不加以控制，很有可能在冷启动时的排放就已经不符合排放法规标准，对颗粒捕集器也会造成大的负担，加速堵塞的进程。由于氧传感器需要一定的工作温度，在冷启动初期氧气传感器处于加热状态，不能进入工作状态，发动机的空燃比无法使用闭环控制，只能开环控制，同时发动机的气缸温度低，发动机的燃烧相对不够完全，此时产生的污染物尤其多。

现在的发动机都采用EGR（废气再循环）技术，在提高燃油效率的同时又能降低氮氧化物的产生，可是在冷启动时产生的碳氢化合物较多，应采用略微富氧燃烧策略，可以降低碳氢化合物的产生，但是氮氧化物的转化效率很低，那么要是在冷启动时考虑氮氧化合物的排放，就需要在冷启动时采用略微的贫氧燃烧。由此可以看出EGR技术会对不同的污染物成分产生相反的影响，就需要发动机的控制技术达到折中的一种策略，以满足平衡各种污染物的产生量。再就是可以通过对发动机的调试输入负载，在冷启动时以较高的负荷运转，使尾气温度迅速上升，催化剂快速起活增加转化效率，降低冷启动排放，减轻颗粒捕集器的负担。

目前催化剂冷启动技术的开发主要集中如何降低催化剂的起活温度和如何快速加热催化剂方面。现在的催化剂的起活温度都在300℃以上，如果能把这个温度降低，可以想象就目前的发动机技术冷启动排放都会有显著的下降，可是开发这种催化剂难度系数相当大，目前的研究也都还在试验室阶段。但无论如何在冷启动时，总是有那么几十秒的时间，催化剂是达不到起活温度的，于是产生了冷启动催化剂的概念，就是开发出一种能在冷启动期间，使催化剂中特殊的吸附材料暂时吸附发动机排出的污染物，待发动机排气温度升高，再将这些污染物释放，由三元催化剂将其转化，这就有点类似颗粒捕集器的功能，颗粒捕集器是利用排气温度将吸附的颗粒烧掉，如果这两个技术同时搭配应用，这对于解决排放问题又提供了一种思路。加热催化剂的热量来源主要来自尾气的温度，当然我们也可以通过其它手段比如利用电能辅助将催化剂快速加热，这就是另外一种解决方案—电加热催化剂。原理是将电热元件分布在催化剂内部，在冷启动时通电将催化剂迅速加热。传统汽车的电池输出功率有限，但随着48V轻混，新能源混合动力汽车的普及，电池容量的显著提高，这为电加热催化剂的开发实施提供了更大的可能性。无论是哪种解决方案的应用，都会大大降低冷启动的排放，减轻颗粒捕集器的负荷，若能符合国家排放法规，甚至都可以取消颗粒捕集器。