汽油发动机台架的尾气排放处理方案TWC、DPF、DOC、SCR
汽车尾气的处理
柴油机微粒捕集器(DPF)
在排气尾部添加微粒捕集器（DPF）对颗粒物进行捕集是最可行的一种后 处理技术，主要通过拦截、碰撞、扩散等机理，过滤体可以将尾气中的颗粒 物捕集下来。
DPF主要采用过滤法，可将排气中微粒捕捉不使其排出机外。用来捕集 微粒的过滤器的材料和结构有许多种，常用的有整体式陶瓷，金属丝网，纺 织纤维圈，陶瓷纤维，泡沫陶瓷等。 DPF将柴油机排气中有害物微粒减少 70%~90%。
③ 英国Johnson Matthey公司的SCRT四元催化转化器技术：由
连续再生颗粒物过滤器（CRT–DPF）和选择催化还原技术(SCR) 结合而 成。降低PM和NOx排放的75%～90%，对CO和HC也有较好的净化效果。
④ 日本丰田(Toyota) 汽车公司采用DPNR技术：NOx储存还原三效
催化技术为基础；DPNR使PM和NOx转化率大于80 %。
kW的重型柴油车上，使用硫含量大于350 ppm的柴油，可使CO和HC量减少 95 %以上，PM减少90%，NOx减少44%。
② 日本三菱汽车（Mitsubishi Motors）公司：采用由2段蜂窝陶
瓷负载催化剂构成：前段是添加HC吸附剂的Pt基选择还原催化剂(HCSCR)；后段是将HC、CO和碳烟颗粒中的可溶有机成分SOF氧化的Pt基氧 化催化剂。NOx<0.14 g/km , PM<0.08 g/km。
DPF再生方法： （1）电加热再生； （2）燃烧器加热再生； （3）反吹式再生； （4）连续催化再生。
过滤材料：
① 壁流式蜂窝陶瓷过滤体； ② 泡沫陶瓷过滤体； ③ 金属丝网过滤体；
④ 编织陶瓷纤维过滤体。
微粒过滤材料
通道进出口 选择堵孔
沉积颗粒层
浅谈汽油车辆排放污染物的防治办法
浅谈汽油车辆排放污染物的防治办法发布时间：2012-9-12 23:29:11汽油车排放污染物主要包括发动机排气、曲轴箱废气和汽油蒸气。
发动机燃烧后所排废气中的主要有害成分是CO, HC, NOx;曲轴箱废气是在发动机压缩和作功行程中，可燃混合气或废气经活塞环与气缸间隙窜人曲轴箱形成的，主要成分是HC和CO;汽油蒸气是油箱内燃油蒸发形成的，主要成分是HCo汽油车排放污染物的防治就是针对污染物的成分和形成特点，采取一定的措施加以限制。
防治方法包括机内净化和机外净化两个方面。
机内净化是从进气、点火和空燃比的控制人手，改善发动机的燃烧过程，防止有害排放污染物的产生。
主要措施是采用可变进气系统、电控汽油喷射、排气再循环(EGR)等;机外净化是对排出的废气进行处理，要措施是采用曲轴箱强制通风(PCV)、三效催化转换器(TALC)、排管二次空气喷射、汽油蒸气排放控制(EVAP)等。
1.机内净化(1)提高汽油质量及汽油无铅化汽油的质量决定了汽油燃烧是否充分。
我国已实现汽油无铅化，但无铅汽油的一些指标还有待进一步提高，主要是降低汽油中的硫、磷等有害物质的含量，提高汽油的辛烷值和抗爆性能。
(2)使用清洁剂汽油清洁剂具有清洁、保洁、抗氧化和防锈等功能。
在汽油中加人清洁剂，不但可以改善汽车排放质量，还可以降低油耗，保证发动机燃油系统的清洁。
(3)控制混合气的空燃比要想减少排放污染物，必须保证汽油能够充分燃烧，这就要求发动机必须在理想的空燃比下工作。
发动机采用微机控制燃油喷射技术后，可准确控制空燃比，使CO, HC, NOx等主要有害污染物的排放量大大减少。
(4)控制点火有效控制发动机的点火提前角和提高点火能量;可减少排气中的HC和NOx的含量。
1)提高点火能量。
当点燃稀薄混合气时，电火花的持续时间对有害排放物的生成影响非常大。
火花越弱，出现失火现象就越严重而失火将造成大量的HC生成。
因此，现代发动机上普遍采用高能点火系统，将点火初级电流由3一4A提高到5一7A,增强了点火能量，加长了火花持续时间，改善了燃烧质量，降低了HC的生成。
汽油发动机尾气排放超标分析与治理措施
汽油发动机尾气排放超标分析与治理措施发布时间：2021-05-10T07:00:32.456Z 来源：《中国科技人才》2021年第7期作者：孙子尧[导读] 汽车尾气包括二氧化碳、水蒸气、一氧化碳、氮氧化合物NOx.碳氢化合物CH、颗粒排放物PM等。
其中完全燃烧产生的二氧化碳和水蒸气对大气无害，其余物质均有害。
黑龙江技师学院 158100摘要：采用汽车使用维修实践与理论结合的方法，用理论做指导，用测试仪器检测，结合检测数据，提出改善和治理汽车尾气超标的措施。
关键词：汽油发动机；尾气排放；超标治理一、汽油发动机尾气生成的机理分析（一）汽车尾气种类汽车尾气包括二氧化碳、水蒸气、一氧化碳、氮氧化合物NOx.碳氢化合物CH、颗粒排放物PM等。
其中完全燃烧产生的二氧化碳和水蒸气对大气无害，其余物质均有害。
（二）有害成分的生成机理汽油发动机各种有害成分的生成各有特点。
1、COCO是碳不完全燃烧的产物。
当过量空气系数＜1时，因缺氧使汽油中的碳不能完全氧化成二氧化碳，高温下二氧化碳因热离解反应再转化成一氧化碳。
2、HCHC也是一种不完全燃烧产物。
高温燃气遇到300℃左右的汽缸壁，产生壁面淬熄效应，使部分汽油未燃烧或未完全燃烧，即排出气缸。
特别是混合气质量不佳的发动机，更易使碳氢化合物排放超标。
燃油系统泄露、发动机曲轴箱中的机油蒸汽外泄，也都属碳氢化合物排放。
汽油品质不好，如馏分较重会造成汽油挥发性变差，使进入发动机燃烧室的燃油与空气不能充分混合，不易燃烧完全，也是HC生成的原因。
3、NOx高温、富氧是NOx生成的必要条件。
NOx的主要成分是NO和NO2，NO排出燃烧室后，与空气中O2再次发生氧化反应，生成NO2。
NO2和HC相遇后，发生化学反应形成光化学烟雾，对人体健康影响较大。
4、颗粒排放物不佳的汽油质量，因不易汽化燃烧不完全容易产生碳微粒排放物；含铅汽油产生铅微粒排放物；进入燃烧室的润滑油因燃烧不完全，产生的碳微粒排放物。
尾气后处理简介介绍
加强国际合作与交流
提升公众环保意识
积极参与国际尾气后处理技术交流与合作 ，引进先进技术，拓宽技术发展视野。
加强环保宣传教育，提高公众环保意识， 形成全社会共同关注尾气排放、支持尾气 后处理技术发展的良好氛围。
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02
尾气后处理的主要技术
尾气后处理的主要技术
• 尾气后处理是指对发动机排放出的废气进行一系列的处理，以 降低其中的污染物排放，减少对环境的危害。在现代汽车工业 中，尾气后处理已经成为一项重要的技术手段。
03
尾气后处理系统的组成 和工作流程
尾气后处理系统的关键组件
催化转化器
催化转化器是尾气后处理系统的 核心部件，通过催化剂的作用， 将尾气中的有害物质转化为无害 物质。它可以降低尾气中的一氧 化碳、氮氧化物和挥发性有机物 等污染物的排放。
02 03
健康问题
废气中的有害物质对人类健康构成威胁，如颗粒物、氮氧化物等可导致 呼吸道疾病、心血管疾病等，因此尾气后处理对ห้องสมุดไป่ตู้保护人类健康具有重 要意义。
能源利用
高效的尾气后处理技术可以提高发动机的燃烧效率，降低燃油消耗，从 而节约能源。
尾气后处理技术的发展历程
早期技术
早期的尾气后处理技术主要采用机械式方法，如离心分离、滤清等，虽然简单易行，但处 理效果有限。
尾气后处理简介介绍
汇报人： 日期:
contents
目录
• 尾气后处理概述 • 尾气后处理的主要技术 • 尾气后处理系统的组成和工作流程 • 尾气后处理技术的应用与挑战 • 总结与展望
01
尾气后处理概述
尾气后处理的定义和目标
定义
汽油机后处理净化技术
贵金属Pt,Rh,Pd
载体与催化剂
氧化铝
载体
助催化剂 催化剂涂层
4.2.3 催化反应机理
1. 氧化反应：
CO O2 CO2 H 2 O2 H 2O HC O2 CO2 H 2O
2.还原反应：
CO NO CO2 N 2
HC NO CO2 N2
H 2 NO H 2O N 2
催化剂涂覆示 意图
三效催化转化器的基本结构
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4.2.2 催化剂的种类
1. 铑（Rh）： 铑是三效催化剂中控制氮氧化物的主 要成分，这种高活性与其能有效地分解NO分子有关。 在催化转化器中，铑的典型用量是0.18~0.3g。
2. 铂 （Pt）：铂在三效催化剂中的主要作用是转化一 氧化碳和碳氢化合物。铂在三效催化剂中的典型用量 为1.5~2.5g。
概述
三效催化转化器是目前应用最多的废气后处理净化技术
三效催化转化器一般采用蜂 窝结构载体，蜂窝表面有涂层和 活性组分，与废气的接触表面积 大，当发动机的空燃比在理论空 燃比附近时，催化剂可将90%的 碳氢化合物和一氧化碳及70%的 氮氧化物同时净化。对我们的环 境保护起到了关键作用。三效催 化转化器发展最快。
三元催化器将汽车排气系统中的 有害物质碳氢化合物、一氧化碳 和氮氧化物转化为水蒸气、二氧 化碳和氮气。
三元催化器的位置
催化转换器安装在排气歧管之后、排气消声器之前的排气 管中。其作用是利用催化剂（通常是金属铂、钯和铑；稀土材 料。）的作用将排气中的CO、HC和NOx转换为对人体无害的 气体。催化转换器有氧化催化转换器和三元催化转换器。氧化 转换器只将排气中的CO、HC氧化成CO2和H2O，又称为二元 催化转换器，必须提供二次空气作为氧化剂。三元催化转换器 可以同时降低CO、HC和NOx的排放。它可以以排气中的CO和 HC作为还原剂，将NOx还原成氮气（N2）和氧气（O2），而 CO和HC则被氧化为CO2和H2O。当空燃比在理论空燃比 （14.7）附近时，氧化-还原反应达到平衡， CO、HC和NOx 的排放同时达到最低。
柴油机国六主流后处理系统
柴油机国六主流后处理系统柴油机主流国六后处理系统包含以下部件：(1) 催化转化器：DOC+SCR+ASC(2) 颗粒捕集器：DPF(3) 尿素供给单元、喷射单元(4) 燃油计量单元、喷射单元(5) 传感器：温度传感器、氮氧传感器、压差传感器、PM传感器国六后处理系统技术路线和系统架构整个后处理系统可以视为由SCR系统和HCI系统两大系统组成。
（一）SCR系统：SCR系统架构SCR系统由尿素供给单元（SM）、尿素喷射单元（DM）、尿素液位温度质量传感器、尿素箱、后处理控制单元（ECU）及相应管路和线束构成，如上图所示。
尿素供给单元（SM）将尿素水溶液从尿素箱中供给尿素喷射模块，由压力传感器、隔膜泵、尿素滤芯和反向阀等组成，温度低时可以加热。
尿素供给单元尿素喷射单元（DM）是将尿素水溶液喷入欧六后处理器中，采用发动机冷却水冷却。
尿素喷射单元SCR（选择性催化还原，SelectiveCatalytic Reduction）系统采用的还原剂是尿素。
尿素NH2CONH2 加H2O 后在高温下分解成NH3 和CO2，其工作原理是将还原剂喷入排气管，排气中的氮氧化合物与NH3反应被还原成氮气和水。
ASC(氨过滤器，Ammonia slip catalyst)：为防止氨气的泄漏，SCR催化器后有氨催化器，在这个催化器中NH3与O2反应生成氮气和水：4NH3+3O2->2N2+6H2OSCR反应原理SCR涂层主要有三种：V基、Cu基、Fe基，其性能对比见下表。
（二）HCI系统HCI系统架构HCI系统主要由HCI喷射系统、DOC总成、DPF总成组成。
通过温度传感器测到的温度信息，实时监控DPF系统，并将信号传输至ECU，ECU计算碳载量，决定是否需要主动再生以及主动再生的喷油量。
因此HCI系统可以称为主动再生时的喷油系统。
HCI系统的作用是控制DOC前燃油喷射的喷射精度，燃油在DOC中发生氧化反应，将进入DPF的排气温度提高到600℃以上，使得碳颗粒在DPF中被氧化。
汽油发动机台架的尾气排放处理方案TWC、DPF、DOC、SCR
汽油发动机台架的尾气排放处理方案TWC\DPF\DOC\SCR一、汽油发动机的尾气处理系统一般地，汽油发动机的尾气处理系统由三元催化来完成。
三元催化是一种氧化催化剂，在富氧燃烧的条件下（λ在1.0附近），如图1 所示，可以将尾气中的一氧化碳（CO），碳氢（HC），和氮氧化合物（NOx）同时除去。
图1. 一个典型三元催化剂中转换效率与空燃比的关系二、汽油发动机台架的尾气处理系统2.1 尾气处理方式如果发动机在台架内正常运转，λ值控制在窗口范围内，三元催化就能完成尾气处理的功能。
但是台架中的发动机由于处于测试状态，很可能不能对λ值进行有效控制，或者催化剂本身工作不正常。
在这种情况下，就要对发动机尾气进行特殊处理。
发动机工作不正常表现在或者过于富燃（λ>1.03），或者过于稀燃（λ<0.97）。
在发动机过于富燃时，如图1所示，NOx的转换效率会很高，但HC与CO的转换效率下降。
这时，三元催化本身不能完成对HC和CO的转换，需要对尾气掺氧，然后使用氧化催化剂将其去除。
当发动机过于稀燃时，HC和CO的转换效率会很高，但是NOx 的转换效率会降低很多。
在这种情况下，需要使用选择性催化还原（SCR）装置将其去除。
氧化催化剂的工作温度与三元催化剂基本相同，但是在使用SCR装置时，需要将尾气温度降低到300度到400度的工作区间（汽油机尾气温度在400度到900度），同时将空燃比λ值升高到1.5以上，以优化SCR的转换效率。
2.2 系统构成图2. 汽油发动机台架的尾气处理系统2.2.1 三元催化（TWC）正常工作条件下，汽油发动机排出的尾气空燃比λ控制在0.97到1.03的区间内，这时，三元催化工作，将发动机排出的NOx，CO，以及HC等成分去除。
2.2.2 氧化催化剂DOC当发动机过度富燃时，氮氧传感器NOx1检测到λ值小于0.97（氮氧传感器的前级是个λ传感器）。
这时，尾气中会存在大量未燃的HC和CO. 启动风扇，并打开阀门V1控制新鲜空气的流量，使得λ值超过1.5以上，从而启动DOC，将HC和CO等成分氧化掉。
汽油发动机的排放和净化
Analysis of Power Distribution Automation Development
Wang Gang Abstr act: Electrical power distribution system automation system integration, is not only the related system's interconnection, more importantly realizes is information sharing, the function supplementary, the channel public and so on. Compares with the multi- island automation, electrical power distribution system synthesis automation, take information sharing, function comprehensive and seamless integration as its characteristic. Key wor ds: gasoline engine; exhaust; purifies
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科学之友
Friend of S cience Amateurs
B 2009年12月(35)
从有害气体的生成机理的研究中发现，降低 NOx 和 CO，HC 所采取的措施往往是相互矛盾的。因而要求针对不同机型的主 要矛盾，提出具体的净化措施，要兼顾到全面净化各种有害气体 和发动机的性能。 4.2 机外净化
20 世纪 80 年代末 90 年代初兴起的开放系统结构（OSA）和 有关操作系统、数据库、用户界面和通信的各种国际标准，为实 现系统的无缝集成提供了可能，这也是配电系统“多岛自动化” 走向系统集成的基础。
发动机排气处理与废气净化技术
发动机排气处理与废气净化技术1. 前言随着全球工业化和交通运输的快速发展，发动机排放的废气对环境造成了严重的污染。
为了减少这些有害物质对环境的影响，发动机排气处理和废气净化技术应运而生。
本文将详细介绍发动机排气处理与废气净化的相关技术，以期为发动机排放控制提供参考。
2. 发动机排气处理技术2.1 废气再循环（EGR）系统废气再循环（EGR）系统是一种减少氮氧化物（NOx）排放的技术。
该系统将部分废气从排气管道引入到进气管道，与新鲜空气混合后进入燃烧室。
通过降低燃烧室中的氧气浓度，减少燃烧过程中的NOx生成。
2.2 催化转化器催化转化器是一种通过催化剂将有害物质转化为无害物质的技术。
三元催化转化器（TWC）是应用最广泛的一种，它可以将CO、HC和NOx转化为CO2、H2O和N2。
2.3 柴油颗粒过滤器（DPF）柴油颗粒过滤器（DPF）是一种用于减少柴油发动机颗粒物排放的技术。
DPF通过拦截和燃烧颗粒物来净化排气。
3. 废气净化技术3.1 吸收法吸收法是一种利用液体吸收剂吸收废气中有害物质的方法。
常见的吸收法有湿式脱硫、湿式脱氮和活性炭吸附等。
3.2 吸附法吸附法是利用固体吸附剂吸附废气中的有害物质。
活性炭吸附是最常见的吸附法之一，可以有效去除废气中的有机物和异味。
3.3 冷凝法冷凝法是通过冷却废气使其中的有害物质凝结，然后分离出来。
这种方法适用于去除废气中的颗粒物、VOCs等。
4. 结论发动机排气处理与废气净化技术在减少有害物质排放、保护环境方面发挥着重要作用。
各种技术有其独特的优点和局限性，实际应用中需要根据具体情况选择合适的技术。
随着科技的不断发展，相信会有更多高效、环保的发动机排气处理与废气净化技术涌现出来。
5. 先进排放控制技术5.1 选择性催化还原（SCR）技术选择性催化还原（SCR）技术是一种高效的NOx排放控制技术。
通过注入氨水或尿素水溶液，在催化剂的作用下，将NOx还原为N2和H2O。
排气净化装置(EGR、DOC、SCR、三元催化器)
排气知识小结机外净化装置篇目前欧马可车型使用的机外净化装置主要有DOC、三元催化器、SCR三种。
DOC：氧化催化转换器，只将排气中的CO和HC氧化为CO２和H２O，因此这种催化转换器也称做二元催化转换器。
必须向氧化催化转换器供给二次空气作为氧化剂，才能使其有效地工作。
发动机台架外特性试验表明，加装DOC后，柴油机扭矩略有下降（4％），燃油消耗率略有上升（1％）。
表明DOC对原机的动力性和经济性影响较小。
加装DOC 后，发动机的排放性能得到了较大程度的改善。
DOC较大程度降低了烟度，CO，HC的排放，对NOx化合物的排放影响较小。
目前，此转化器用于国三、国四车上（96KW或129T除外）。
三元催化器：安装在发动机排气管中，通过氧化还原反应，将发动机排放的三种废气有害物CO、HC和NOx转化为无害的水、二氧化碳和氮气。
其催化剂大都含有铂、锗等贵金属或稀土元素，价格昂贵，在正常情况下，使用寿命为八万公里左右(国产的三元催化转化器也能达到五万公里以上)。
三元催化器只有汽油车使用。
由于三效催化转化器的工作要求比较严格，如果使用不当，会造成催化器早期失效层至损坏。
失效原因主要归纳为以下几点：1、温度过高。
常温下三元催化转化器不具备催化能力，其催化剂必须加热到一定温度才具有氧化或还原的能力，通常催化转化器的起燃温度在250—350℃，正常工作温度一般在350—700℃。
当温度超过850—1000℃时，其内涂层的催化剂很可能会脱落，载体碎裂。
所以必须注意控制造成排气温度升高的各种因素，如点火时间过迟或点火次序错乱、断火等，这都会使未燃烧的混合气进入催化反应器，造成排气温度过高，影响催化转化器的效能。
2、慢性中毒。
催化剂对硫、铅、磷、锌等元素非常敏感，硫和铅来自于汽油，磷和锌来自于润滑油，这四种物质及它们在发动机中燃烧后形成氧化物颗粒易被吸附在催化剂的表面，使催化剂无法与废气接触，从而失去了催化作用，即所谓的“中毒”现象。
机动车后处理系统快速老化技术研究
( ＤＯＣꎬ 净化排气中 ＨＣｓ、 ＣＯ) 、 选择性催化还原 反应器 ( ＳＣＲꎬ 净化排气中 ＮＯｘ ) 、 柴油机颗粒过 滤器 ( ＤＰＦꎬ 净化排气中颗粒物 ＰＭ) ꎬ 将作为标配 部件应用于机动车的尾气后处理ꎮ 安装有后处理装 置的机动车将被强制要求在全生命周期内都必须满 足相应排放法规ꎮ 如国 ６ａ 法规要求轻 型 车 辆 在 １６０ ０００ ｋｍ 内排放须达标ꎬ 国 ６ｂ 法规进一步要求 为 ２００ ０００ ｋｍ[１] ꎻ 而重型车辆则被要求在 ７００ ０００ ｋｍ 内排放必须达标[２] ꎮ 排放法规对后处理装置的 耐久性提出了很高的要求ꎮ
０ 引 言
发动机排放的一次颗粒物 ( ＰＭ) 、 氮氧化物 ( ＮＯｘ) 、 碳氢化合物 ( ＨＣｓ) 等污染物在大气中会 演变成 ＰＭ２. ５ 颗粒物ꎮ 在北京、 上海等大城市ꎬ 机动 车 发 动 机 排 放 对 大 气 ＰＭ２. ５ 的 贡 献 率 超 过 ２０％ ꎮ 为了满足日益严格的排放法规ꎬ 汽油机后处 理装置ꎬ 如三效催化器 ( ＴＷＣꎬ 净化排气中 ＨＣ、 ＮＯｘ、 ＣＯ) 、 汽油机颗粒过滤器 ( ＧＰＦꎬ 净化尾气 中 ＰＭ) ꎻ 柴油装置的核心是催化剂ꎬ 但催化剂在运行 过程中会逐渐老化 ( 热老化、 磨损、 中毒、 开裂 等)ꎬ 导致后处理装置效率逐渐降低ꎮ 因此ꎬ 提高 机动车后处理装置耐久性的关键是提高催化剂老化 后的性能ꎬ 保证其在全生命周期内的催化转换效率 能满足法规要求ꎮ
在机动车后处理装置批量生产之前对其耐久 性ꎬ 即催化剂老化性能进行测试是必须的ꎮ 老化测 试是对催化剂进行一定时间或里程的老化试验后测 试其催化转化效率ꎮ 根据法规ꎬ 车用柴油机后处理 装置老化试验要求后处理装置在发动机台架上经历 几万小时台架老化试验ꎬ 或整车车队进行几十万公 里的道路老化试验ꎬ 这须要耗费巨大的人力、 物力 和财力ꎮ 因此ꎬ 研发快速、 低成本的发动机后处理 装置老化技术ꎬ 并对催化剂老化后性能进行测试ꎬ 验证其在全生命周期内是否能达到排放法规要求ꎬ 对发动机后处理行业具有重大意义ꎮ
汽油发动机台架的尾气排放处理方案TWC、DPF、DOC、SCR
针对现场所有试验室均增加尾气后处理系统，可以增加一套上位机主控系统：
每间试验室尾排系统采取闭环控制独立控制系统，同时，在观察间内适当位置设置一上位机集中控制单元，并配备10寸彩色显示屏，用于显示各台架的后处理装置的运行情况，包括催化剂前后的NOX值、催化剂前后压差、排气流量、NOX排放浓度（ppm）及速率（kg/h）、尿素消耗量（g/s）；显示主烟道（导流风机前）的NOX排放情况，包括总NOX实时排放速率（kg/h）、总NOX累计排放量（kg）、尿素累计消耗量（kg）等。
在台架尾气处理系统中，需要实时地对尾气处理系统的功能和效能进行检测，当检测到异常时需要报警，然后对异常进行处理。尾气处理系统的功能检测包括三部分：
1.传感器和执行器自身功能检测
在尾气处理系统中，当传感器（温度传感器，流量传感器，和NOx传感器等）和执行器（风机控制器，阀组控制，和尿素/还原剂计量喷射装置等）本身发生故障时，需要将故障在控制柜显示屏上显示出来，并产生警报信号。当故障排除后，要能够自动将故障信号清除。
整套电路设置短路、过载、断相、保护。断路器、热继电器、接触器等故障信号需接入PLC。对于电机配置异常故障显示及报警灯。该控制系统采用分布式控制集中监控的运行模式，以提高设备的可操作性、可靠性和稳定性。本系统远程设有良好的人机交互界面和数据采集交换中心，现场设置分布式I/O系统。
SCR催化剂包括了SCR和AMOX两部分。SCR的工作原理：尿素水解为氨气（尿素喷射系统）
（NH2）2CO+H2O→2NH3+CO2
SCR后处理反应：（SCR催化转化器）
NO+NO2+2NH3→2N2+3H2O
4NO+O2+4NH3→4N2+6H2O
汽车尾气处理技术
汽车尾气处理技术刘洋硕6019 3116011013摘要随着我国汽车工业的快速发展和机动车拥有量的快速增长，汽车尾气对大气造成了巨大的污染，其中污染物的主要成分是氮氧化物（NO X）、碳氢化合物（HC）和颗粒物（PM），本文分别对每种污染物的形成、产生的危害以及当前最有效的处理污染方法进行了介绍，并对尚不成熟的新型处理技术予以了评估。
关键词氮氧化物；碳氢化合物；颗粒物；尾气后处理。
Abstract: With the rapid development of Chinese automobile industry and the soring automobile ownership, automobile exhaust has caused a great pollution to the atmosphere.The main components of the pollutants are nitrogen oxides (NOX), hydrocarbons (HC) and particulate matter (PM), this paper introduces the formation and harm of each pollutant, and the most effective method for treatment at present. Lastly, some advanced but not mature technique of tail gas treatments were assessed. Key Words: Nitrogen Oxides, Hydrocarbons, Particulate matter, Exhaust Aftertreatment.1 前言自我国1985年将汽车工业作为重点支柱产业后，汽车工业得到了迅猛发展，1996年年底全国汽车拥有量达到1100万辆[1]，而随着机动车拥有量的快速增长，汽车尾气带来的危害也日趋严重。
论发动机台架试验尾气处理的综合方案
论发动机台架试验尾气处理的综合方案发布时间：2022-08-18T01:51:39.875Z 来源：《科学与技术》2022年第30卷7期作者：陈艾家田晓冲肇奇[导读] 由于德州地处京津冀26+2污染源重点控制区域，德州市政府严格执行国家及山东省对环境污染源排放的控制要求。
陈艾家田晓冲肇奇中机寰宇（山东车辆）认证检测有限公司由于德州地处京津冀26+2污染源重点控制区域，德州市政府严格执行国家及山东省对环境污染源排放的控制要求。
因此，发动机试验室尾气排放作为固定污染源，必须对尾气进行净化处理，才能满足国家及地方对上述环境控制的要求，采用净化效果最好，成本最低以及使用寿命持久的方式，使发动机尾气处理系统净化后的尾气排放符合GB16297-1996《大气污染物综合排放标准》中排放限值要求。
1.标准限值与发动机尾气排放计算 1.1 标准限值结合现阶段重型柴油车及非道路移动机械用柴油机排气限值标准的更新，柴油发动机尾气检测及抽查要求越来越严格。
在发动机出厂前，都需进行法规要求的检测试验，检定合格后才允许生产使用。
山东省于2019修订并发布的地方标准《DB 37/ 2376—2019 区域性大气污染物综合排放标准》中，对固定污染源的NOx及PM的排放做了明确的要求，作为重点控制区域，NOx的排放限值为≤100mg/m3，PM限值为≤10mg/m3。
1.2 发动机尾气排放量计算发动机台架及CVS排放分析系统是检测发动机尾气含量的主要手段。
我们通过一款功率W=350kW，转速n=1900rpm，排量约V=9L的柴油发动机，按照最大原始排气量来计算尾气含量。
《GB 17691-2018 重型柴油车污染物排放限值及测量方法（中国第六阶段）》中发动机NOx的排放限值为NO≤0.46g/kWh，PM限值为PM≤0.01g/kWh。
根据以上参数，我们首先推算国六标准下的发动机NOx和PM排放量： 1小时发动机排气量：V=n*V*30/1000=513m3/h； 1小时NOx排放量：V=W*NO*1000=161000mg/h; 1小时PM排放量：V=W*PM*1000=3500mg/h；折算地标NOx排放量：V=V/V=313.8mg/m3；折算PM排放量：V=V/V=6.8mg/m3 由以上数据我们基本可以得出，国六排放限值下的发动机，作为固定源进行台架测试时，NOx排放量超过山东地标限值100mg/m3的限值，需要对NOx进行处理。
国六后处理系统国六柴油后处理系统介绍
国六柴油后处理系统介绍大家都在说“国六排放发动机”归根结底还是后处理系统不一样，那么国六后处理整体方案有那么些呢?接下来我们就一一盘点一下。
国六后处理系统采用DOC+DPF+SCR+ASC技术，采用双NOx传感器，4温度传感器，1压差传感器。
采用非空气辅助尿素喷射系统。
国六后处理结构示意图如下：国六后处理系统采用DOC+DPF+SCR+ASC技术DOC: Diesel Oxidation Catalyst 柴油机氧化催化器DPF: Diesel Particulate Filter 柴油机颗粒净化器SCR: Selective Catalytic Reduction 选择性催化还原反应ASC: Ammonia Slip Catalyst氨净化催化器1、箱式催化消声器(适用K15/K13/11)箱式催化消声器外形尺寸：710mm×622mm×625mm2、箱式集成消声器(结构适用K09/08/K05/S06)箱式集成消声器外形尺寸：650mm×550mm×625mm3、一字圆桶式集成式消声器(K08\K05\S06\S04\Y30\Y24)一字圆桶式集成式消声器外形尺寸：φ260mm×1070mm\φ 258mm×1005mm\φ220mm×950mm4、U型集成式消声器(K09\K08\K05\S06\S04)U型集成式消声器适用于后置客车，尺寸根据机型各异5、S型集成式消声器(K09\K08\K05\S06\S04)S型集成式消声器适用于后置客车，尺寸根据机型各异6、气体发动机国六后处理整体方案：气体机后处理系统采用EGR+TWC技术。
国六后处理结构示意图如下：气体发动机国六后处理整体方案国六后处理系统 DPF系统介绍及堵塞原因2019-10-23 16:58:46类型：投稿来源：卡车之家作者：噬魂小大噬魂选车，用车，玩车▎重型柴油汽车排放法规●国六后处理系统技术路线和系统架构后处理系统包含以下部件：催化转化器：DOC+SCR+ASC颗粒捕集器：DPF尿素供给单元、喷射单元燃油计量单元、喷射单元传感器：温度传感器、氮氧传感器、压差传感器、PM传感器▎DPF基本原理DPF由多孔壁流式陶瓷材料制成，并涂覆有贵金属涂层，分为封装、卡箍、载体、衬垫等四个部分；它的主要功能是捕集柴油车尾气中的碳烟颗粒以及其他颗粒物，以达到净化尾气的作用；DPF捕集的这些碳烟颗粒以主动或被动再生的方式，会在载体内部被燃烧掉，转变成少量灰分物质；这些灰分是一种不可燃烧的物质，主要构成是润滑油添加剂的化学成分，如钙、硫、锌及磷的化合物；随着DPF的使用，这些物质会不断堆积堵塞DPF，造成发动机限扭、动力下降、油耗上升，甚至直接损坏DPF总成。
汽油发动机台架的尾气排放处理方案TWC、DPF、DOC、SCR教学内容
汽油发动机台架的尾气排放处理方案TWC\DPF\DOC\SCR一、汽油发动机的尾气处理系统一般地，汽油发动机的尾气处理系统由三元催化来完成。
三元催化是一种氧化催化剂，在富氧燃烧的条件下（λ在1.0附近），如图1 所示，可以将尾气中的一氧化碳（CO），碳氢（HC），和氮氧化合物（NOx）同时除去。
图1. 一个典型三元催化剂中转换效率与空燃比的关系二、汽油发动机台架的尾气处理系统2.1 尾气处理方式如果发动机在台架内正常运转，λ值控制在窗口范围内，三元催化就能完成尾气处理的功能。
但是台架中的发动机由于处于测试状态，很可能不能对λ值进行有效控制，或者催化剂本身工作不正常。
在这种情况下，就要对发动机尾气进行特殊处理。
发动机工作不正常表现在或者过于富燃（λ>1.03），或者过于稀燃（λ<0.97）。
在发动机过于富燃时，如图1所示，NOx的转换效率会很高，但HC与CO的转换效率下降。
这时，三元催化本身不能完成对HC和CO的转换，需要对尾气掺氧，然后使用氧化催化剂将其去除。
当发动机过于稀燃时，HC和CO的转换效率会很高，但是NOx 的转换效率会降低很多。
在这种情况下，需要使用选择性催化还原（SCR）装置将其去除。
氧化催化剂的工作温度与三元催化剂基本相同，但是在使用SCR装置时，需要将尾气温度降低到300度到400度的工作区间（汽油机尾气温度在400度到900度），同时将空燃比λ值升高到1.5以上，以优化SCR的转换效率。
2.2 系统构成图2. 汽油发动机台架的尾气处理系统2.2.1 三元催化（TWC）正常工作条件下，汽油发动机排出的尾气空燃比λ控制在0.97到1.03的区间内，这时，三元催化工作，将发动机排出的NOx，CO，以及HC等成分去除。
2.2.2 氧化催化剂DOC当发动机过度富燃时，氮氧传感器NOx1检测到λ值小于0.97（氮氧传感器的前级是个λ传感器）。
这时，尾气中会存在大量未燃的HC和CO. 启动风扇，并打开阀门V1控制新鲜空气的流量，使得λ值超过1.5以上，从而启动DOC，将HC和CO等成分氧化掉。
第八章内燃机排气后处理办法和排放法规
2009: EU SULSD 10ppm S
柴油机排放综合控制技术（DPF+SCR） 2010: US Non-road ULSD 15ppm S
(2000) China 2007
DOC+CDPF+ SCR DOC+CDPF
DOC+DPF+FBC, or DOC+CDPF, or DOC, SCR
(2008)
❖ 车用柴油机的微粒捕集器正在开发之中，已研制的样品 可降低柴油机微粒排放50％~80％。
❖ 为了进一步改善汽油机性能和排放，缸内直接喷射技术 已经成为研究开发的热点，同时正在开发富氧条件下 NOx还原的催化技术，该技术对于柴油机NOx的净化同样 意义重大。
❖一、汽油机三效催化转化器 ❖二、柴油机排气微粒捕集器
第八章内燃机排气后处理办 法和排放法规
通过改进内燃机本身的设计和优化工作过程 来降低污染物的排放，有一定的限度。
汽油机：均匀混合气，即 使偏稀混合气燃烧，CO也 有排出，HC由于多种原因 ，也有排出，至于NOx则 是燃烧越完全，生成越多 ，缸内控制NOx也遇到了 困难。
柴油机：不均匀混合气压 缩自然的方式，很难从根 本上减小微粒的排放，而 降低NOx的措施往往与降低 微粒排放以及减小燃油消 耗相矛盾，实际技术手段 有限时，只能采用折中方 案。
助催化剂
❖ 为了改善三效催化剂的性能，除了氧化铝和 贵金属外，三效催化剂中还可能含有各种各 样的添加剂或助催化剂，如镍Ni、铈Ce、镧 La、钡强催化活性、稳定载体 以及防止贵金属烧结等。
近三年来国内贵金属价格变动情况
空然比特性
起燃特性
(2005) China 2010
二、柴油机排气微粒捕集器
一种尾气排放后处理结构
一种尾气排放后处理结构摘要:国六及非道路T4法规的日益严格，对尿素混合器段结构设计提出了更高要求。
混合器对于气流的走向与尿素混合提出了更高的要求，通过CFD模拟分析，对混合器的综合性能和各项指标都有了全新的定义，对SCR的性能起着关键性的作用，主要是使尿素能与尾气充分的混合，提高氨均匀性，同时又不能使尿素结晶，通过分析混合器的背压、UI等一系列相关的参数，来验证产品结构的性能。
关键词：背压;UIA after-treatment structure for gas emissionChenyong , Shen tianyu(Zhejiang Yinlun Machinery CO.,LTD, Tiantai , 317200, China)Abstrac t:The increasingly strict national sixth and non road T4 regulations put forward higher requirements for the structural design of the urea mixer section. The mixer puts forward higher requirements for the direction of gas flow and the mixing of urea. Through CFD simulation analysis, the comprehensive performance and various indicators of the mixer have been completely defined, which plays a key role in the performance of SCR, mainly to enable the urea to be fully mixed with the tail gas, improve the uniformity of ammonia, and at the same time not allow the urea to crystallize. By analyzing a series of related parameters such as the back pressure and UI of the mixer, To verify the performance of the product structure.Key words: Back pressure；UI随着柴油车排放限值日趋加严，在后处理技术路线的选择上，以“DOC+DPF+SCR”为主，在选择性催化还原反应前加入还原剂尿素溶液，尿素溶液在高温下进行热解形成氨气，与尾气进行混合并参与反应，可以满足NO X排放限值的要求。
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汽油发动机台架的尾气排放处理方案TWC\DPF\DOC\SCR
一、汽油发动机的尾气处理系统
一般地，汽油发动机的尾气处理系统由三元催化来完成。
三元催化是一种氧化催化剂，在富氧燃烧的条件下（λ在1.0附近），如图1 所示，可以将尾气中的一氧化碳（CO），碳氢（HC），和氮氧化合物（NOx）同时除去。
图1. 一个典型三元催化剂中转换效率与空燃比的关系
二、汽油发动机台架的尾气处理系统
2.1 尾气处理方式
如果发动机在台架内正常运转，λ值控制在窗口范围内，三元催化就能完成尾气处理的功能。
但是台架中的发动机由于处于测试状态，很可能不能对λ值进行有效控制，或者催化剂本身工作不正常。
在这种情况下，就要对发动机尾气进行特殊处理。
发动机工作不正常表现在或者过于富燃（λ>1.03），或者过于稀燃（λ<0.97）。
在发动机过于富燃时，如图1所示，NOx的转换效率会很高，但HC与CO的转换效率下降。
这时，三元催化本身不能完成对HC和CO的转换，需要对尾气掺氧，然后使用氧化催化剂将其去除。
当发动机过于稀燃时，HC和CO的转换效率会很高，但是NOx 的转换效率会降低很多。
在这种情况下，需要使用选择性催化还原（SCR）装置将其去除。
氧化催化剂的工作温度与三元催化剂基本相同，但是在使用SCR装置时，需要将尾气温度降低到300度到400度的工作区间（汽油机尾气温度在400度到900度），同时将空燃比λ值升高到1.5以上，以优化SCR的转换效率。
2.2 系统构成
图2. 汽油发动机台架的尾气处理系统
2.2.1 三元催化（TWC）
正常工作条件下，汽油发动机排出的尾气空燃比λ控制在0.97到1.03的区间内，这时，三元催化工作，将发动机排出的NOx，CO，以及HC等成分去除。
2.2.2 氧化催化剂DOC
当发动机过度富燃时，氮氧传感器NOx1检测到λ值小于0.97（氮氧传感器的前级是个λ传感器）。
这时，尾气中会存在大量未燃的HC和CO. 启动风扇，并打开阀门V1控制新鲜空气的流量，使得λ值超过1.5以上，从而启动DOC，将HC和CO等成分氧化掉。
2.2.3选择性催化还原（SCR）
当发动机过度稀燃时，氮氧传感器NOx1检测到氮氧排放超标（同时λ值大于
1.03）。
这时，风扇启动，并打开阀门V2控制新鲜空气的流量，使得T2读值小于400度并且大于300度，同时根据尾气流量和NOx1读值喷射尿素，通过SCR去除尾气中的NOx.
SCR催化剂包括了SCR和AMOX两部分。
SCR的工作原理：尿素水解为氨气（尿素喷射系统）
（NH2）2CO+H2O→2NH3+CO2
SCR后处理反应：（SCR催化转化器）
NO+NO2+2NH3→2N2+3H2O
4NO+O2+4NH3→4N2+6H2O
2NO2+O2+4NH3→3N2+6H2O
2.2.4 系统功能的检测
在台架尾气处理系统中，需要实时地对尾气处理系统的功能和效能进行检测，当检测到异常时需要报警，然后对异常进行处理。
尾气处理系统的功能检测包括三部分：
1.传感器和执行器自身功能检测
在尾气处理系统中，当传感器（温度传感器，流量传感器，和NOx传感器等）和执行器（风机控制器，阀组控制，和尿素/还原剂计量喷射装置等）本身发生故障时，需要将故障在控制柜显示屏上显示出来，并产生警报信号。
当故障排除后，要能够自动将故障信号清除。
2.催化剂效率检测
尾气处理系统还要对催化剂的效率进行检测。
当发现效率异常时，要在控制柜显示屏上显示出来，并产生报警信号。
当故障排除后，要能够通过控制柜的操作将故障信号清除。
3.还原剂品质检测
在SCR系统中，还原剂品质对于SCR系统的可靠性和转换效率有很重要的影响。
尾气处理系统需要对还原剂的品质进行监测，发现品质问题后，要在控制柜显示屏上显示出来，并立即停止在SCR系统中喷射。
当故障排除后，要能够自动将故障信号清除。
除了功能检测以外，尾气处理系统还需要进行效能检测。
效能检测主要通过NOx2（见图2）传感器来进行，利用NOx2传感器的Lambda和氮氧值以及尾气流量值计算出尾气的排放量，并在控制柜中显示屏上显示出来。
当效能出现问题时，要能够发送出提示报警信号。
2.4.1 、采用DPF技术去除碳烟
在本方案柴油机系统中，我们选择颗粒捕捉器（DPF）作为脱碳烟装置。
DPF采用壁流式结构，可以广谱地去除碳烟颗粒。
本系统中，可选装增温系统（燃烧器），对DPF的再生处理，可根据DPF背压提示进行拆卸，手动清理，或通过离线的燃烧器进行维修再生。
如果选装在线式增温系统，在DPF背压过高时，可对尾气加温通过燃烧器来自动实现运行再生的，则整个系统运行中不需要更换部件。
根据目前现场的条件，可以设置移动式增温（燃烧器）系统，配置移动式消防措施，保证消防安全的同时，又可以在不需要拆卸后处理单元情况下实现DPF再生。
2.4.2 DPF系统的再生控制
DPF系统的再生控制分为两个部分，一是碳烟的估测和再生触发，二是再生的温度控制。
在我们的系统中，碳烟的估测是通过测量DPF两端的相对压力来实现的。
当碳烟积累量升高的时候，DPF两端的相对压力也会随之升高。
当这个相对压力超过一定值的时候，就会需要再生过程。
2.5尿素结晶问题
SCR系统中存在尿素的结晶问题，尤其是在尾气温度较低并且控制系统特性不佳的情况下。
对于这个问题，在本系统中，我们采用了ADAMS高雾化（SMD 56微米）喷射系统（Bosch DeNOx 2.2的SMD是75微米）和特殊实际的多功能分解管。
同时，我们还对结晶进行检测，在出现结晶的时候，系统提醒启动尾气加温功能或离线处理，对尿素结晶进行高温清除。
2.5 .1SCR前后需要有防爆泄爆及报警装置
2.5.2 燃油泄露的报警
燃料泄露的报警由NOx传感器中的氧气浓度检测和DOC两端的温度差共同来检测。
氧气浓度检测
NOx传感器中的氧气浓度检测可以测出尾气中的氧含量。
当有天然气泄漏的时候，即使天然气没有燃烧，由于传感器的特殊结构，也会检测到氧气浓度的降低。
当检测到的氧气浓度低到一定值的时候，会触发一个报警。
2.5.3增温单元在以下几种情况下会启动：
情况1：DPF脱碳再生。
一个分支的DPF控制器检测到该分支碳沉积量过高时，会触发一个DPF再生过程。
在此过程中，增温单元的作用是产生高温燃气将DPF中的空气温度控制在525-575゜C，以去除DPF中的碳烟。
DPF再生可以在发动机运转的时候进行（运行再生），也可以停机后运行（服务再生）。
两种再生方式都是自动完成的，中间不需要人工介入。
情况2：DOC/DPF的脱硫再生。
当DOC效率显著降低时，会触发一个脱硫再生。
在这个再生过程中，增温单元的作用是产生高温燃气将DPF中的空气温度控制在600 - 650゜C，以去除系统中的硫化物。
脱硫再生也是一个自动过程，可以在发动机运转的时候进行，也可以停机后运行。
三、汽油和汽柴油混用系统的设计：
根据交流，目前#3号试验室会存在汽、柴油试验混用的需求；如前所述，#3试验室柴油机尾气会切换入#4试验室的柴油尾气后处理，而汽油机尾气后处理，则采用三元催化器进行处理：
#1和#2为单纯汽油机测试台架，尾气后处理采用三元催化器进行处理后进入排烟主管道。
风险提示：三元催化器有效工作需在较窄的空燃比范围内（即当量燃烧）情况下，一般而言，三元催化器有效工作区间为空燃比0.97~1.03之间；如果台架试验，需对发动机做一些喷油量或进气量标定而改变空燃比超出一定范围（混合气过浓或过稀）时，三元催化器将失去应有作用而导致尾气浓度超标。
本方案中，设计了在线式氧传感器、以及电动补气阀，可在氧浓度不足时及时补充所需氧气，从而使空燃比达到三元催化器有效工作区间；但如果氧浓度本身已经过高，则本系统将出现三元催化器失去应有效应、从而尾气排放超标的风险。
四、主控系统
针对现场所有试验室均增加尾气后处理系统，可以增加一套上位机主控系统：
每间试验室尾排系统采取闭环控制独立控制系统，同时，在观察间内适当位置设置一上位机集中控制单元，并配备10寸彩色显示屏，用于显示各台架的后处理装置的运行情况，包括催化剂前后的NOX值、催化剂前后压差、排气流量、NOX排放浓度（ppm）及速率（kg/h）、尿素消耗量（g/s）；显示主烟道（导流风机前）的NOX排放情况，包括总NOX实时排放速率（kg/h）、总NOX累计排放量（kg）、尿素累计消耗量（kg）等。
集中控制单元配备报警系统，监控各台架尾气后处理装置运行情况、催化剂差压、尿素液位等，及时报警。
同时，集中控制单元与客户测试信息管理系统实现通讯，并可实现在客户管理系统查询各台架相关尾气排放数据。
尿素储液罐设置尿素液位传感器，将外部尿素液位信息实时的呈现在控制室显示器上，当低于预警值时报警提示技术人员添加尿素，液位升高至预警值以上时停止报警或手动关闭报警。
整套电路设置短路、过载、断相、保护。
断路器、热继电器、接触器等故障信号需接入 PLC。
对于电机配置异常故障显示及报警灯。
该控制系统采用分布式控制集中监控的运行模式，以提高设备的可操作性、可靠性和稳定性。
本系统远程设有良好的人机交互界面和数据采集交换中心，现场设置分布式I/O系统。