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都说升级三元催化器就能提升车辆的排放标准,真的会这么简单吗?

2020-12-23 14:394650
 老旧车辆的用户应当最关心这个问题,也有很多说法在暗示这种方式可以实现升级,不能执行的原因主要是为刺激新车消费。这种说法实在是有些片面了,理论上只有极少数低于国五标准代步汽车有升级空间,绝大多数使用「多点电喷」技术的车辆其实很难升级。
重点:即使开放升级催化器以提升尾气净化程度,对于用户而言可能也难以接受,这里涉及到两个知识点。
 
01
催化器·排气背压
细心一些的汽车爱好者应当会发现一个问题:同款车升级到V-a/b后的最大扭矩会有小幅下降。扭矩的下降几乎是必然的结果,因为三元催化器的升级影响了「排气背压」。
所谓三元指“铂铑钯”三种催化金属,与尾气中的氮氧化物NOx、碳氢化合物HC,以及一氧化碳CO进行还原反应;将三种有害物质分解为无害的氮气、氧气、二氧化碳和水,这就是三元的概念。
而反应过程是在催化器的滤芯中进行,只要尾气将其温度加热到200℃(摄氏度)以上,反应就会开始;净化反应的程度取决于尾气在滤芯中停留的时间,时间越长反应程度越充分,尾气中的有害成分就会越少,但是时间也不宜过长。
 
重点:汽车的发动机与排气系统是连通的,如果说排气管是“肠道”的话,进气口就是“食道”;内燃式发动机“吃空气”就着燃油,以燃烧的方式转化出的热能是做功运行的概念。做功结束后的尾气就要进入排气管,那么如果排气管堵塞的话,进气口还能吸入空气吗?
三元催化器的目数越来越大,目的正是提高尾气停留的时间,但同时也影响了吸气的效率——因为尾气流速慢等于以「更长时间阻挡进气」,吸入的空气量减少,喷油量随着吸气量同步减少,混合油气基数的下降等于热能(扭矩)的下降。
 
扭矩下滑直接影响的动力和油耗,因为马力的基础是扭矩和转速,扭矩下降马力减弱。想要提升马力就只能拉升转速实现提升了。排放标准的升级对扭矩的影响还在可控范围内,如果让3/4/5的车辆换装高目数(低流速)的三元催化器,扭矩的下降程度就会非常大了。
结果则是油耗升高的部分产生的尾气,要比净化减少的部分还要多,这种结果基本说明了没有通过升级催化器而升级排放标准的价值。
 
02
喷油方式·缸内直喷
电喷汽车从2001.09日开始全面生产,在此之前还有些化油器的汽车;而电喷技术又分为两种类型,也就是众所周知的多点电喷和缸内直喷,但真正了解两种喷油系统区别的司机可能是极少的。
1:多点电喷指喷油嘴布局在进气歧管接近进气门的位置,喷油嘴斜插、喷孔面对进气门。进气歧管的直径有多窄,这是个无需描述的话题,参考下图吧。
 
所谓的电喷本质为压力喷油,燃油泵从油箱里抽出燃油,通过滤清器后送至喷油嘴;喷油嘴断路时为闭合状态,但燃油泵没有停止运行,此时就是蓄压(加压)的状态。喷油嘴通路后为打开状态,燃油在压缩状态中开始从细密的喷孔中喷射出来。
通过喷孔可以将液态燃油分散为雾状,这就是所谓的“雾化”。
 
但是多点电喷系统的喷油压力很低,标准为2.5/3.0/3.5bar,压力低则难以让液态汽油达到高标准的雾化效果。说白了就是油珠粒径过于大,在高温环境中蒸发的速度慢,在做功冲程中燃烧的速度也很慢。
其实即使在热车状态中,燃油也是无法充分燃烧的;因为燃烧的速度很慢但做功时间很短暂,所以尾气中才会有碳氢化合物,这种物质是汽油的主要成分。所以多点电喷发动机的燃烧不充分性是很大的缺点,即使升级三元催化器的意义也不大。
 
2:缸内直喷技术在近两三年中开始普及,这种技术具备升级空间。所谓直喷指喷油嘴移动到发动机的气缸里,在进气冲程中活塞会往下行,留给雾化喷油的空间会大得多,那么喷油嘴也就能以更高的压力喷射,标准会是多少呢?
汽油机-350bar(增压机为主)
柴油机-2000bar
喷油压力相比多点电喷可以提升100倍以上,在高压状态下喷射出的燃油就会有相当理想的雾化效果,油珠粒径可以低至10微米以下!这不是多点电喷技术可以相提并论的了。
 
升级点:在相同的温度环境中,油珠越小蒸发速度越快,气态燃油的燃烧速度远超液态;那么在点火后的燃烧做功速度也就会非常理想了,虽然也达不到绝对充分燃烧的标准,但是充分性会高得多,这点从扭矩的差值即可得到印证。
多点电喷1.5T-200N·m
缸内直喷1.0T-200N·m
缸内直喷1.5T-300N·m
当然影响扭矩大小的因素还有增压器,但直喷与电喷系统的影响也是很大的。V-a/b标准的汽车之所以能实现尾气物质倍数级降低,核心因素也有这种技术的应用;然而这种技术无法升级,所以单纯依靠升级三元催化器几乎起不到什么效果,全面的硬件升级不如换车更划算,结果则是这种说法不会得到重视。
 
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