浅谈重型柴油发动机的排放标准与后处理技术

浅谈重型柴油发动机的排放标准与后处理技术
发表时间：2020-06-10T14:35:18.913Z 来源：《基层建设》2020年第5期作者：何蒙
[导读] 摘要：随着排放法规的逐步加严，仅依靠机内净化技术已不能达到法规限值要求，还必须使用排气后处理技术来控制污染物。

马勒汽车技术（中国）有限公司上海市奉贤区 201401
摘要：随着排放法规的逐步加严，仅依靠机内净化技术已不能达到法规限值要求，还必须使用排气后处理技术来控制污染物。

参考国外柴油发动机从欧VN欧Ⅵ阶段的技术路线，由于柴油机排放物PM与NOx存在折中效应，为达到欧Ⅵ排放标准，应采用组合式后处理。

关键词：重型柴油发动机的排放标准；后处理技术；
环境保护部发布了关于实施国家发动机与汽车污染物排放标准，所有生产、进口、销售和注册登记的车用压燃式发动机与汽车（柴油车）必须符合国家第1V阶段机动车排放标准（国JV标准）的要求。

从国外发展经验来看，柴油车排放要达到国lV标准的要求，除了需要提高发动机技术外，还必须在车辆上安装尾气处理装置。

一、重型柴油发动机的排放标准
1.含量类指标。

尿素含量直接影响NOx的催化效率和尿素水溶液的凝固点。

在SCR还原系统中，尿素水溶液的尿素含量是关键因素之一，其原因在于：过高的尿素含量不仅不能提高NOx的转化效率。

由于过高的NH。

／N0x比会造成氨气漏失．反而易导致氨气滑失，形成二次污染物◇过低的尿素含量使NH3／NOx比过低，导致NO。

不能完全转化。

柴油发动机氮氧化物还原剂的密度与尿素含量密切相关。

试验验证表明。

在一定温度下，尿素含量与其密度具有一一对应的关系，且其密度随尿素含量增大而增大。

检测氮氧化物还原剂密度有助于辅助验证产品的尿素含量。

柴油发动机氮氧化物还原剂的折光率与尿素含量密切相关。

经过试验验证，与密度类似，在一定温度下。

柴油发动机氮氧化物还原剂的折光率与尿素含量有着一一对应的关系，且奠折光率随尿素含量增大而增大。

不溶物是柴油发动机氮氧化物还原剂中不溶于水的杂质。

据资料报道。

不溶物的存在不仅会堵塞SCR系统的输液管道和喷嘴。

还易堵塞催化剂孔道，造成NO礴等化率降低（影响尾气在催化剂孔道中的扩散速度）及尾气背压增大。

严重时会损坏发动机。

在一定温度下，尿素能水解产生氨。

碱度太高。

说明部分尿素已经分解。

碱度指标可控制尿素中氨的含量。

磷及磷酸盐能使SCR系统中的催化剂中毒失活。

金属篙子含星钠、镁。

钾、钙、铁、锌、铬、铜、镍、铝等金属离子是柴油发动机氮氧化物还原剂中的杂质。

对SCR系统的催化剂具有毒害作用，影响SCR催化剂的转化效率。

因此，应该严格控制金属离子含量。

2.根据关于采取措施控制车用柴油发动机排放气体污染物的统一法令》和ECE R 49/02 《就发动机的污染物排放对压燃式发动机及装用压燃式发动机车辆认证的统一规定》，主要介绍了控制重型柴油车的排气污染物及测量方法。

标准规定型式核准认证检测一台发动机，生产一致性检查从已通过型式核准的成批生产的发动机中任意抽取一台进行试验，如该发动机不能达到规定数值的要求，则加量检查，对排放控制物计算算术平均值，按统计公式判定是否一致性合格，关于协调各成员国采取措施防治车用压燃式发动机气态污染物和颗粒物排放以及燃用天然气或液化石油气的车用点燃式发动机气态污染物排放法律的理事会指令主要介绍了控制重型柴油车的排气污染物及测量方法，型式核准认证试验检测一台发动机，采用ESC稳态循环工况，ELR负荷烟度试验，对于第Ⅳ、Ⅴ阶段及EEV机型增加ETC 瞬态循环工况，生产一致性检查试验：从已通过型式核准的发动机中任意抽取三台进行试验，按生产一致性标准偏差进行分析。

从第Ⅳ阶段开始，增加了车载诊断系统或车载测量系统的要求，增加了排放控制系统耐久性的要求，增加了在用车符合性的要求。

轻型汽车污染物排放限值及测量方法（中国第六阶段）》自2020 年7 月1 日起实施、重型柴油车污染物排放限值及测量方法自2019 年7 月1 日起实施。

从上述论述可以看出，我国已经全面进入汽车尾气排放环保控制流程，为相关工作及技术突破制定了一系列标准法规。

二、后处理技术
1.PF为微粒物捕集器是欧Ⅵ柴油机有效的微粒物后处理技术，它利用过滤的方法对排气中的PM进行过滤处理，在使用的过程中，随着微粒物在过滤器中的不断累积，排气背压随着逐渐增大，从而造成一定的性能损失。

为了保证发动机的性能损失最小，需定时定期对过滤器中的微粒物进行清除，微粒物清除的过程即为DPF的再生过程。

DPF再生分为两大类，即主动再生和被动再生。

一般情况下，微粒物起燃温度一般要高于柴油机的正常的排气温度。

因此，要使微粒物燃烧，一是通过在燃油或者过滤体表面加入催化剂降低微粒物的反应活化能，从而降低微粒物的起燃温度，在正常排气温度下使其氧化，即为被动再生；二是采用加热技术提高柴油机排气温度或过滤体的温度，达到微粒物的起燃温度，使过滤体内沉积的微粒物得以燃烧，即主动再生。

EGR系统为废气再循环（Exh au st EGR）系统，它是目前降低柴油机机内NOx生成的一种有效措施，废气再循环是指把发动机排出的部分废气回送到进气歧管，并于新鲜混合气一起再次进入气缸。

由于废气中含有大量的C02，而CO不能燃烧却吸收大量的热，使气缸中混合气的燃烧温度和压力降低，从而降低了NOx的生成量。

2.柴油机发展的差别。

随环保要求的日趋严格，美国和欧洲汽车工业由于关注方向的不同，导致了机油分类的不同。

美国发展了二冲程柴油车，而欧洲没有；欧洲发展了柴油小轿车，而美国则没有。

欧洲汽车工业十分注重节能，把燃料经济性放在很重要的位置。

为了节能，欧洲小轿车中柴油轿车的比重很大，并且有继续上升的趋势。

欧洲柴油乘用车的比例已经接近50％。

美国由于高速公路发达，侧重发展大功率重负荷长途运输柴油车。

这类车广泛使用于运输集装箱的拖车和各种大功率采煤、采矿运输车辆。

由于这样的不同，美国和欧洲的柴油机设计也有所不同。

为尽量减少活塞与缸套间燃烧死区，美国活塞顶部采用浅盆式燃烧室，同时尽量提高第一环槽的位置，缩小缝隙体积，这样做容易使第一环槽温度升高生成积炭。

在欧洲，柴油机活塞顶部采用深碗式燃烧室，同时第一环槽的位置比较低，顶环岸比较宽，所以第一环槽温度比较低，不易形成积炭，同时顶环岸和缸套之间的间隙比美国小，顶环岸斜倾角也小，使用高清净性的柴油机油，活塞环槽容易保持干净，窜气量也少，有利于延长换油期。

但如果有沉积物落人间隙，容易使缸套产生抛光现象，影响润滑，加快缸套磨损。

首先石油工业要扩大加氢脱硫能力，提高催化剂性能来满足柴低硫柴油的质量要求。

由于加氢脱硫的深度化使得柴油饱和度更高，导致炼厂原来使用的柴油低温流动性改进剂不起作用，要求更换为更加有效。

其次大量脱硫使柴油润滑性变差，需要加大润滑性改进剂的用量或推出更有效的润滑性改进剂。

3.加强新车生产一致性检查及在用车符合性监管。

由于大部分重型国柴油车在使用过程中需添加车用尿素，车用催化转化器也需足额贵金属才能确保其排放耐久性，尽管有技术，但也不能杜绝作弊现象的发生。

因此建议加强新车和在用车监管，形成公平的生产和消费环境，保证国排放标准实施效果。

制订财政税收激励政策，鼓励国排放标准汽车的生产和消费。

可通过法规性的报废补贴标准，加快老、旧及高排放汽车的淘汰进度，也可对生产国排放标准汽车的企业，或购置国排放标准汽车的消费者等进行财政补贴或税收激励。

中国汽车产业发展迅速，但也给资源和环境带来沉重压力。

目前，我国柴油发动机技术的发展程度已经与国际同步，发展节能的柴油
轿车对于能源紧张的中国，不失为一条简便易行的道路。

参考文献：
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