为什么氮气加速汽车能提高燃油经济性?,

对国六的妥协,汽车也会“放屁”了!最后却是赢了排放,输了动力

昨天上午,一个车友会的朋友打电话向我咨询了一个汽车故障灯的问题,这次咨询简直就是我职业生涯的耻辱,我居然完全没看过这个故障灯。

车友:陈哥,我刚买一年的新车,仪表上突然出现一个“放屁”的故障灯,请问是什么情况呀?

我:What?哪有什么“放屁”造型的故障灯呀?

车友:我拍张图片发给你哈!

收到这张图片之后的我静静地点燃了一根烟,直到这支烟燃尽最后一丝烟叶的时候,我放弃了沉思,因为我完全不知道这个“放屁”的故障灯代表的是什么意思,不死心的我直接打电话给4S店的朋友,在付出一顿烧烤的“代价”之后,终于明白了这个故障灯的含义——GPF颗粒捕捉器,接下来我就和大家来分享一下国六车型专属的GPF颗粒捕捉器的工作原理以及产生故障之后零成本的解决办法。


汽车尾气的成分

车辆发动机在工作过程中,需要排放一部分的废气,而废气中所包含的化合物高达上百种,其中对空气产生主要污染的就是固体颗粒悬浮物(PM)、碳氢化合物(HCx)、氮氧化合物(NOx)以及一氧化碳(CO),而为了最大程度的减少汽车尾气对于空气环境的污染,所有车辆都被强制安装了三元催化器,用来过滤尾气排放所产生的的污染物。


过滤的载体——三元催化

三元催化对于每一台车来说,就是过滤尾气的一个载体,本身并不会参与到尾气的氧化催化反应中,三元催化内部呈现细密的蜂窝状,还有不错的透光性,并且内部采用的是多孔陶瓷,表面覆盖着一层铂、铑、钯等贵重金属,以及稀土涂层,所以尾气在通过三元催化的时候,会被这些成分氧化和还原,最终转变为无害气体,其中一氧化碳高温氧化成二氧化碳,碳氢化合物会在高温作用下氧化成水和二氧化碳,至于氮氧化合物则被直接还原成了氮气和氧气,而固体颗粒物则会因为大小的原因,有的直接顺着尾气排出去,有的聚集在三元催化内部,最终导致车辆三元催化的堵塞和损坏。

题外话:三元催化内部因为含有各种贵金属,所以即使是损坏拆车的三元催化,价格都是千元起步,正因为如此,三元催化成功的吸引力很多不法分子的注意,这些人专偷三元催化来获取暴利,而部分不良商家甚至还会故意误导或者替换车主原车的三元催化,所以各位车主朋友在不确定三元催化是否损坏的情况下,最好还是不要轻易地更换自己原车的三元催化。


国6排放标准相较于国5排放标准的变化

《从国6轻型车排放标准介绍》中我们会发现相比于国五排放标准,现如今的排放标准要求愈发严格,其中最大的变化就是增加了一氧化二氮的污染物限值,还增加了汽车的PN值(细颗粒物数量=6X10^11),国六排放针对汽油车和柴油车都做了统一的标准,并且在限值方面的要求也更加严格,其中最显眼的就是PM颗粒物重量限值更是提高了30%,所以为了满足国六排放标准,各大车企卯足了劲地想要降低颗粒物的排放,针对发动机技术尝试了高压轨以及多孔喷油等技术,但是这些从源头上解决的办法效果并不是十分的明显,所以各大主机厂都围绕固体颗粒物的排放大展身手,而GPF颗粒捕捉器由此而生,通过排放后处理的方式,可以让固体颗粒物的过滤效果达到90%以上,并且GPF颗粒捕捉器也能有效控制尾气排放中所包含的颗粒物数量,可谓是一举两得,完全符合国六排放标准的要求。


GPF的诞生更多的是为了迎合法规,赢了排放,输了动力!

GPF颗粒捕捉器其实就是三元催化的衍生物,传统的三元催化内部采用陶瓷式直通蜂窝状,具有透光性,而GPF颗粒捕捉器采用的则是多轴向蜂窝孔状,相邻的两个孔道一进一出,内部完全无法透光,颗粒物在通过复杂的GPF颗粒捕捉器的时候,废气中的颗粒物会被拦截、碰撞、扩散以及沉降,最终被GPF颗粒捕捉器完全吸附,而GPF使用的主要材料就是堇青石、钛酸铝、合金以及碳化硅,而使用堇青石主要是因为其成本低、热膨胀系数小,并且耐高温,机械强度更高,所以GPF颗粒捕捉器主原料还是以堇青石为主。

从环保的角度来说,更好的过滤性意味着更加的环保,但是对于动力来说,却是史诗性的打击,很多车主会发现一个问题,那就是同品牌同型号同排量的车型,虽然油耗表现更好,但是动力水平却实实在在地下降了,而网上的一些测评人还把GPF拆掉,用来对比GPF对于车辆性能的影响,结果发现拆除GPF之后车辆的零百加速直接提升了0.6秒,其实不难发现的是,过滤效果更好的GPF因为内部孔道设计的复杂性,势必会影响到车辆的排气性能,对动力的影响自然比较大。


GPF的工作原理非常的简单——高温烧掉沉积物

大家都知道车辆上的三元催化也是有寿命的,如果咱们在日常使用过程中经常怠速或者低速行驶、加注不合格的汽油等等,都会造成三元催化的损坏,而GPF作为三元催化上的一个过滤器,理论上来说过滤效果越好,GPF内部就会积聚更多的颗粒物,最终带来的结果就是堵塞——油耗增加——动力下降,而此时也会导致排气管的背压增高,排气管出现烧红的现象。

而为了解决这个问题,就用到一个专业名词——GPF再生,在这套再生系统中最重要的则是以铂电阻为核心的温度传感器以及以硅芯片为核心的双模压差传感器,前者主要是为了监控排气温度,而后者则是通过精准监控碳载量来实现对于GPF再生过程中的精确控制。


当GPF里面的温度传感器以及双模压差传感器给车辆ECU发出超温超压的警告,此时ECU就会发出指令让GPF进入再生程序,行车电脑会通过增加喷油量,后推点火角来增加排气温度,使得PDF能够直接进入高温状态;然后在通过降低喷油量(减稀空燃比),后推点火角来实现废气的氧化还原,最终实现GPF的再生。


但是在GPF再生的过程中,灰分是无法移除的,而灰分主要成分就是氧化钙、三氧化二铁、氧化锌、五氧化二磷、三氧化硫,也就是我们常说的“积碳”,而每次再生最多只能恢复原来寿命的87%左右,所以一旦GPF内部完全堵塞的话,就只能直接更换GPF总成了。


GPF的布局形式有讲究

GPF颗粒捕捉器的安装也是非常有讲究的,目前来说有三种安装方式。

1、FWC(Four-Way Catalyst)将GPF和三元催化合二为一变成“四元催化”,即在GPF的孔道中使用三元催化中的催化转化材料。

优点:这么设计的最大好处就是对于车辆发动机的原排要求低,更容易达到工作温度,除碳效果更好。

缺点:受限于空间的原因,安装布置更加的困难,对于车辆的动力和燃油经济性的影响更大,同时也会加速催化器的老化程度和寿命。

2、后置式UB(Under-body)将GPF安装在三元催化器的后部,对三元催化净化过的尾气进行二次过滤。

优点:布局更加合理,对于颗粒物的过滤效果也变得更好,同时对于车辆的油耗影响可以说是微乎其微。

缺点:因为布局在三元催化的后部,所以加热效果更差,需要的加热频次更高,容易增加积碳,使得被动再生变得非常的困难,使用寿命也会大幅度的降低。

3、紧耦合式CC(Close-Coupled)将三元催化和GPF独立的组合在一起。

优点:容易设计和实现,入口温度非常的高,容易实现GPF的被动再生。

缺点:不容易布局,转化过低,同时对于排气系统的背压和油耗的影响变得更大。


预防胜于治疗,GPF的保养方法

对于大部分搭载GPF系统的国六车型来说,与其等着GPF堵塞之后花大价钱更换,倒不如提前预防和保养来得更加实在,接下来我就来分享一下GPF的保养方法。

1、保持良好的驾驶习惯,尽量减少怠速工况的用车情形,避免积碳在发动机内部进行大量的积聚。

2、加注合格的燃油,很多车主图便宜使用小加油站的汽油,殊不知因为处理工艺的原因,过多的杂质或者不必要的燃油添加剂也是造成积碳增加的主要原因。

3、使用国六专用的低灰分润滑油,所有润滑油都会在内部添加极压抗磨剂以及划痕修补剂等成分,而这部分添加剂燃烧之后产生的“结晶”就是积碳,虽然车辆发动机有曲轴通风和油气分离装置,但是还是会有一部分机油蒸汽参与到发动机中的燃烧,所以国6车型需要更加注意机油的选择。


GPF故障灯点亮的解决办法——按照说明书来操作

如果GPF颗粒捕捉的故障灯还是不小心被我们点亮的话,各位车主也不用过分的担心,只要按照说明书上面的操作方法来自行修复即可。

最简单的办法就是驾驶车辆上高速,以80KM/H的速度行驶大概5分钟左右的时间,使得GPF内部的温度快速地升高,能够将GPF内部的颗粒物质高温融化,当仪表上面的GPF颗粒捕捉器再生提示消失,就证明咱们车辆GPF现在已经可以正常工作了。


END

站在客观角度来说,GPF颗粒捕捉器的运用在汽车工业史上面就是倒退,不但大大增加我们车主的使用成本,同时也使得车辆的动力性能受到了限制,几乎走的是倒退路线,与其费尽心思的研究如何净化尾气,倒不如从源头上解决,严格把关燃油的品质,或许这才是解决排放问题的根本方法吧!

2023-10-31

2023-10-31