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「GPF&TWC」從分離到整合為四元催化器,能否解決大眾汽車的問題

大眾汽車集團宣稱,其1。5T TSI-EVO2發動機將使用全新的排氣系統,與合資生產的大眾系列汽車不同,包括使用最新1。5T-EVO發動機的速騰或奧迪A4L等車的標準也不一樣;這項技術將在海外的大眾汽車上使用,新的技術能解決其顆粒物捕捉器堵塞的缺陷嗎?

「GPF&TWC」從分離到整合為四元催化器,能否解決大眾汽車的問題

現在的大眾汽車及其旗下的斯柯達、捷達、奧迪的系列車輛,均已出現顆粒物捕捉器(GPF)堵塞的缺陷,咱們先來了解一下什麼是GPF。

燃油汽車在執行過程中會產生尾氣,尾氣中含有上百種有害物質,其中以“三元”和顆粒為主。

所謂的“三元”指的是三種主要的有害氣體,分別為:

一氧化碳,CO

氮氧化物,NOx

碳氫化合物,HC

其次則是顆粒物。

柴油機的尾氣以氮氧化物和顆粒物為主,所以車輛的廢氣催化反應系統裡包括“選擇性催化還原系統”和“DPF”,前者就是俗稱的“尿素系統”(SCR),透過尿素溶液在高溫環境中將氮氧化物分解為氮氣和水;後者則是柴油機專用的顆粒物捕捉器,應用的時間節點比汽油機早,對應的是國標第五階段的排放標準,同期的歐標和美標也都有相同的升級。

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汽油機的廢氣物質比較“均衡”,但畢竟汽油車的保有量是巨大的,所以早晚也要使用顆粒物捕捉器(GPF);至於CO/NOx/HC就不用單獨再加上某一種選擇性催化還原系統了,有三元催化器即可,這種催化器能在高溫環境中透過“鉑銠鈀”三種材料與尾氣進行反應,反應出二氧化碳、氮氣和水等物質。

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從國標第六階段開始,6-a嚴格來說還不用GPF,但是6-b的二階標準要求很高,所以必須加上GPF才能讓尾氣標準達標;且同期的海外標準也基本相同,於是GPF逐漸成為了行車的標配。

由於6-a和6-b只是相隔了三年,絕大多數車企都選擇跳過6-a,一步到位達到6-b的標準。

大眾汽車也不例外。

但是大眾汽車的GPF還是有些奇怪,廢氣中的顆粒物會先被收集並儲存在GPF的濾清器裡,在溫度沒有達到反應溫度之前是會積少成多的;反應溫度需要車輛以較高的轉速和較長的時間來執行,說白了就是透過高溫廢氣長時間加熱GPF才能實現有效反應(清理)顆粒物,然而家用汽車一般不會這麼開,主要都是短時間的短途通勤。

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於是,顆粒物在GPF裡面必然會越積越多,隨著顆粒物的增多,濾清器必然會堵塞;在堵塞之前是排氣效率的減弱,排氣受阻則進氣不暢,噴油量按照進氣量計算, 所以動力必然會下降;動力下降之後需要強拉轉速補償動力,耗油量則會隨之飆升。

大眾汽車在不到一千公里的行駛里程中,就能達到顆粒物捕捉器的嚴重堵塞。

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這要怎麼辦呢?

似乎最終解決方案就是“原地怠速反應”,說白了就是模擬高速駕駛的高轉速,持續20~30分鐘,以高溫來解決掉顆粒物;柴油機的DPF管這種解決方案為“原地再生”,行駛中則為“行駛再生”,在堵塞到嚴重程度之後,系統會透過儀表盤故障碼提示司機選擇時機來原地再生,這樣雖然會費點油但最起碼省點心。

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大眾汽車的問題車輛沒有原地再生的設定,需要的是定期去跑高速,這確實算不上個解決方案吧。

那麼全新的1。5T-EVO2將三元催化器和顆粒物捕捉器移動到靠近發動機的排放控制模組裡,實現了整合,這又能解決問題嗎?

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cGPF就是整合三元催化器和顆粒物捕捉器的總成,叫作「四元催化器」。

這種催化器說白了就是捕捉器和催化器共用濾芯,優勢是能減少貴金屬的應用,劣勢是依舊會堵塞。

GPF的佈局方式有三種,以三元催化器為參考,分別為前置、後置和整合cGPF;前置的GPF能讓三元催化器的濾芯不容易堵塞,畢竟三元催化器處理的是經過過濾後的尾氣,後置則都容易堵,整合式該怎麼堵就怎麼堵,只是對NOx/HC/CO的反應能力在堵塞後會被前置GPF加三元催化器的組合差一些吧。

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綜上所述,顆粒物捕捉器和三元催化器的整合除了控制成本以外沒有其他意義,大眾汽車目前面臨的最大問題還是沒有得到解決;至於1。5T-EVO發動機本身沒有什麼值得解讀,118kw/250N·m的標準面對國產米勒迴圈1。5T是有相當差距的,重點是其匹配的變速箱仍舊是DQ200型號的乾式雙離合,品質極低。

所以大眾汽車是難止下滑趨勢了,黔驢技窮,未來不可期。

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編輯:天和Auto-汽車科學島

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