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烟尘过滤器--让天空变得洁净
AI《汽车制造业》

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随着欧Ⅳ排放标准的贯彻执行，柴油发动机尾气过滤器这一产品也逐渐走向了市场。然而，随之出现的各种烟尘颗粒控制技术之间却存在着相互矛盾、相互抵触的关系，使得柴油机尾气排放技术市场中的竞争显得异常激烈。大约在5年前，标致汽车公司就为他们的新型轿车做好了投放市场的准备，在其新型607型轿车上配备了烟尘颗粒过滤器。而当时的德国汽车生产厂家却还在争论：这样做是否会增加汽车的生产成本？今天，法国的汽车生产厂已经将可以大批量生产的样车于投放市场，并且在烟尘颗粒过滤器的帮助下，样车达到了欧Ⅳ排放标准。这种带有FAP尾气处理系统的2.7L V6型柴油发动机的功率为150kW，发动机是Faurecia公司生产的。该发动机碳化硅烟尘颗粒过滤器的进气通道呈八角形，排气通道呈正方形。“八角进，四角出”的烟尘过滤通道的几何形状被日本人（Ibiden公司）称之为Octosqare，它能大大提高烟尘颗粒过滤器的过滤性能以及对烟尘颗粒的收集能力。利用这种新式的烟尘颗粒过滤器可以使车辆连续行驶的里程达到20万公里，比原来的12万公里提高了许多。没有它也行尽管这种烟尘过滤器的使用寿命和汽车相同，但是德国的汽车生产厂家们还是不愿接受来自法国的这一技术。但是，今天的问题已与2000年的争论有所不同，不再是从发动机内部解决烟尘颗粒还是利用过滤器来解决烟尘颗粒更好的问题了，而是哪种过滤系统更好一些。PSA汽车集团偏爱活性催化系统，相反，德国的OEM汽车生产厂家则更加偏爱“干式”烟尘颗粒过滤系统。所谓的干式过滤系统是催化式的、有涂层的、没有活性催化的过滤器系统。据德国汽车生产厂家称：不采用活性催化式的烟尘颗粒过滤器可以省略辅助加注活性剂的设备，即泵和传感器。而德国汽车生产厂的优势则是针对汽油发动机高油耗而制定的措施。据汽车零部件供应厂家估计，采用活性催化技术后，油耗增加2％；而不采用活性催化技术时，油耗增加达5％。其中，为减少发动机颗粒排放，有目的地提高排气温度的二次喷射是油耗增加的主要原因。有涂层的烟尘过滤器曾在2004年底时出现过，在戴姆勒－克莱斯勒公司的V6柴油发动机中。它允许采用变量共轨技术缩短燃油的喷射时间。在排气温度超过550℃时，汽车尾气中的烟尘颗粒在由Ibiden公司生产的涂层式烟尘过滤器中再次燃烧，从而使这种过滤器在无维护保养的情况下进行工作。戴姆勒－克莱斯勒公司的使用情况也证明：氮氧化合物和烟尘微粒的排放在发动机控制器的控制调节下都有所下降，并且达到了欧4标准规定的2.5～25mg/km。尽管如此，在大批量生产车辆中使用的烟尘颗粒过滤器仍需不时地进行清理，以使其始终保持清洁。到去年年底时，这种有关欧4发动机工作时的注意事项还时常可在Wolfsburg的汽车生产厂里听到。“大众轿车所使用的烟尘过滤器还不够理想，需要不时地进行清理，”当有客户进行咨询时所得到的回答是这样的：包括现在已大批量投放市场的2.0 TDI高尔夫轿车所使用的柴油烟尘过滤器在内，目前大多数的大众轿车都是如此。据大众公司的发言人讲：由于生产能力的原因，到2005年下半年才有可能大批量地生产Start 轿车。而戴姆勒－克莱斯勒公司不存在这样的问题，他们宣布：从2005年夏季开始，所有的柴油轿车都将配备烟尘过滤器。也许，这是Wolfsburg人经营战略上的一种失误，他们在2004年底时还坚持，“首先是欧4，然后才是烟尘过滤器。” 过滤技术大众公司所面对的不仅仅是经营战略方面的问题，还包括很久以来就出现的泵－嘴喷射系统的问题。在旧款Passat中，烟尘颗粒过滤器还采用了活性催化技术；现在，一切都转到了“干式”的带二次喷射的工作方式中了。与高尔夫轿车一样，Tuareg和Phaeton轿车的V6以及V10 TDI发动机也要求与新型Passat一样，从今年夏季开始配备干式的烟尘过滤器系统。（图片）现在，PM烟尘颗粒过滤器也可大批量地用于轿车中：在宝马公司的120d型轿车中，烟尘颗粒的排放量减少了50％，满足欧Ⅳ标准的要求在Passat轿车中，所用的干式烟尘过滤器都是由Ebersp奵her公司提供的。而干式过滤器的元件，大众公司则必须与其他OEM汽车生产厂一样从日本进口。IIbiden和NGK是仅有的两家可以生产满足轿车用干式烟尘过滤器的公司。（图片）也许，这种垄断现在可以由Lohmarer的Emitec公司打破。但其烟尘过滤器不是陶瓷结构的过滤器，而是采用由泰森集团VDM公司研发的薄如皮肤的钢质薄膜，据Emitec公司的领导人Wolfang Maus先生介绍：这种PM－过滤催化器已于2004年年底被一家德国OEM汽车生产厂家用在了宝马120d型轿车上。从各个方面来讲，它的性能完全符合大批量轿车生产的需要。在这之前，这种烟尘过滤器还曾用于MAN公司的货车中，以TwinTec的商品名称用在改装车辆中。（图片） Maus先生认为到2007年时，才能实现在PM颗粒过滤器技术上的突破。越来越“洁净”的柴油发动机要求尾气排放中的烟尘颗粒按1/10的量值不断地减少。据Maus先生说：“今天使用的过滤器看起来过滤规格有些过大了。”另一方面，汽车重量的下降，也为PM过滤器创造了更加有利的工作条件。越来越少的烟尘颗粒使得在颗粒与NO2之间的比较中烟尘颗粒处于比较有利的位置，使得烟尘颗粒可以在过滤器中更好的燃烧。相同的工作原理在陶瓷基体的烟尘颗粒过滤器中也同样存在。但由于陶瓷基体颗粒过滤器中颗粒过滤性能高，NO2与烟尘颗粒之间的比例关系较差，不可能使所有的烟尘颗粒全部烧掉，只有在发动机控制器的帮助下进行二次喷射，使得发动机的排气温度提高后才能燃烧烟尘颗粒。这样一来非陶瓷基体的PM烟尘过滤器有着高达50％的过滤性能，并具有下列优点： □ 很高的功率，因为压力损失下降了； □ 没有二次喷射，降低了油耗； □ 发动机工作情况简单，没有非线性的二次喷射。非线性喷射会带来什么问题呢？不久前Toyota公司得出了这样的结论：日本的D－Cat汽车尾气排放系统是将柴油颗粒过滤器与氮氧化物催化器组合在一起的尾气净化系统。在汽车行驶了几千公里之后，这种D－Cat尾气净化系统即失去了尾气净化的作用。Toyota公司对这种现象的解释是：“尾气净化系统没有在日常工况下进行测试，没有再生性试验，也没有再生性能，催化器不能持久地保证严格的排放极限值。如果有可能对净化系统进行再生，则氮氧化物的逆转又会重新回到普通的极限值。” 10/1/2005


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