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为甚麽汽油车要加装GPF,保时捷工程师说给你懂!

从2018年9月起,许多欧洲汽车品牌,如BMW等,所有上市的汽油车乎都会加装简称为GPF (Gasoline Particulate Filter)的汽油微粒过滤器,保时捷也是如此,而VOLKSWAGEN更早从2017年起就陆续为车子装GPF,2022年所有车款都要加装,GPF对汽车来说是一项新增的成本,为何要大费周章呢?加了GPF对环境有何正面影响?

现今许多新世代汽油车引擎都结合了缸内直喷供油技术,它能创造更强的动力输出,同时因为稀薄燃烧而有更好的燃油效率,它将完全取代现有汽油车的PFI汽油喷射引擎,但缸内直喷引擎让燃油直接注入汽缸内,它会造成油气混合不均,过量的空气稀薄燃烧会导致NOx 的排放增加,因此要透过GPF来解决NOX的排放。

GPF过滤机理与柴油引擎的DPF基本上是相同,排气以一定的流速通过多孔性的壁面,这个过程称为「壁流」(Wall-Flow)。壁流式颗粒捕集器由具有一定孔密度的蜂窝状陶瓷组成。透过交替封堵蜂窝状多孔陶瓷过滤体,排气流被迫从孔道壁面通过,颗粒物分别经过扩散、拦截、重力和惯性4种方式被捕集和过滤。

对保时捷来说,他们开发的GPF可能还要更精密。保时捷的工程师Martin Werner和他的团队正致力于将汽油引擎加装GPF滤清系统,花了两年的时间。由于较大的排气系统不适合718和911等车型引擎室小而拥挤,因此必须设计全新的主要触媒转化器。以前是三向式系统,可以把有毒的NIX氮氧化物转化成无害的空气成分。而现在保时捷开发的四向触媒转化器,中央通道也有触媒涂层。Martin Werner表示,这样就更没有机会产生氮氧化物和微粒。而滤清器相对较短,直径较大,通道可以容许同时流入尽可能多的气体。

GPF所捕集挡下来的的烟尘颗粒必须不时燃烧掉,这就是所谓的「再生」。但它也必须要能在室外低温环境和短短的擎行程中工作。在这种情况下,引擎的控制单元就透过提高废气温度,来确保滤清器升温,例如透过过另一次燃烧或更高的引擎转速来达成。

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