发动机排气后处理技术

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SCR技术

ESC 循环中分别采用怠速为800r/ min, 转速为2 125 r/ min, 转速为2 710 r / min,转速为3 295 r/ min下。SCR 前后气态污染物测试结果显示：大部分工况点NOx 转化率在 70 %~ 80% 左右, 个别工况点在50 %以下。 ETC循环中采用了快速加载和减载模拟瞬态工况。发动机在1 s 内能够迅速将转速和扭矩加载至目标值。结果经修正后将阶跃比例作为NOx 预测值的修正参考量如图：

随着柴油机越来越严格的排放法规的出台柴油机排放控制技术有了很大的发展。但由于柴油机自身燃烧方式原因，在颗粒物（PM）排放和氮氧化物（NOx）排放之间存在此消彼长即所谓的 “trade-off”效应。有研究表明，许多机内净化措施以牺牲动力性及燃油经济性为代价。因此柴油车达到国Ⅳ排放标准必须将机内净化不后处理技术相结合。高效的排气后处理技术 SCR，同时还有对发动机改动较小，对油品质要求丌高等优点。 SCR在国外得到了相当广泛的应用，被验证是达到欧Ⅳ甚至欧Ⅴ最有效的后处理方法。
4NH3+3O2→2N2+6H2O

温度对SCR催化转换器的工作效率有着一定的影响。钒基催化剂的高效温度范围为 250～500℃。一般中重型发动机排气温度很少能达到这么高的温度。沸石分成铜基和铁基沸石。铜基在低温时催化能力较强，适用于排温较低的发动机，铁基适合于排温较高的发动机。沸石的价格较高。右图为各种催化剂的高效催化性能温度范围。丌同温度下催化剂转化效率。
SCR（selective
catalysis reduction）技术是指在富氧条件下，选用合适的催化剂（V2O5-TiO2、AgAl2O3、以及人造沸石等），使还原剂不废气中 NOx的化学反应被催化加速。试验证明采用氨水做还原剂可以降低NOx排放量90%以上，但需要较复杂的控制系统，丏残留微量的氨对人体危害较为严重。所以目前比较有倾向性的看法是采用质量分数32.5%尿素水溶液作为柴油机SCR的还原剂（Urea-SCR）。这是由于尿素的水溶液在高于 200℃下即产生氨： (NH2)2CO +H2O→2NH3+ CO

柴油国四发动机后处理系统课件

地位
后处理系统是柴油国四发动机的核心技术之一，对于满足国家排放法规具有重要意义。
作用
后处理系统能够显著降低发动机尾气中的有害物质含量，如氮氧化物、颗粒物等，减少对环境的污染，同时也有助于提高发动机燃油经济性，提升发动机整体性能。
02
后处理系统核心组件与技术
氧化催化器
功能
工作原理
通过贵金属催化剂（如铂、钯等）降低CO和HC的氧化活化能，使其在较低的温度下与排气中的氧气发生氧化反应。
柴油国四发动机后处理系统课件
contents
目录
• 柴油国四发动机后处理系统概述 • 后处理系统核心组件与技术 • 后处理系统故障诊断与排除 • 后处理系统维护与保养
01
柴油国四发动机后处理系统概述
系统组成与工作原理
组成部分
工作原理
技术特点与优势
高效催化转化
颗粒捕集再生智能控制
பைடு நூலகம்
系统在发动机中的地位和作用
管路堵塞
由于油品质量、积碳等原因，可能导致后处理系统管路堵塞，影
响系统正常运行。
故障诊断方法与步骤
01
02
使用专业诊断仪
检查传感器
03 视觉检查
常见故障排除案例分析
04
后处理系统维护与保养
系统维护周期与内容
维护周期维护内容
保养操作方法与注意事项
保养操作方法
注意事项
系统维护后的性能检查与评估
性能检查
在维护和保养完成后，应对后处理系统进行性能检查，包括排放性能、燃油经济性能等，确保系统正常运行，并达到国家和地方的相关排放标准。
性能评估
根据性能检查结果，对后处理系统的性能进行评估，识别存在的问题和不足，提出改进意见和建议，为后续的系统优化和升级提供参考。

柴油机排气后处理装置技术要求第5部分：后处理器机械性能

中国环境保护产业协会标T/CAEPI □□－20□□柴油机排气后处理装置技术要求第5部分：后处理器机械性能Technical Requirements of Diesel Emission Aftertreatment DevicesPart 5: Mechanical Performance of After-treatment Converter（征求意见稿）中国环境保护产业协会发布T/CAEPI XXX-201X目录前言 (III)1 范围 (1)2 规范性引用文件 (1)3 术语和定义 (1)4 技术要求.......................................................错误！未定义书签。

4.1 一般要求 (3)4.2 机械性能要求 (3)5 试验程序 (4)6 试验方法 (4)6.1 密封性试验 (4)6.2 轴向推力试验 (4)6.3 水急冷试验 (4)6.4 热振动试验 (5)6.5 热疲劳试验 (6)7 检验规则 (7)7.1 检验分类 (7)7.2 检验项目 (7)8 标志、包装、运输、储存 (8)T/CAEPI XXX-201X前言为贯彻《中华人民共和国环境保护法》，促进环保技术装备发展，规范柴油机排气后处理装置的技术要求和试验方法，降低柴油机尾气排放中的污染物对空气质量的影响，制定本标准。

CAEPI XXX-201X《柴油机排气后处理装置技术要求》分为如下5个部分：——第1部分：氧化型催化转化器（DOC）；——第2部分：选择性催化还原器（SCR）；——第3部分：柴油机颗粒捕集器（DPF）；——第4部分：氨逃逸催化器（ASC）；——第5部分：后处理器机械性能；本部分为T/CAEPI XXX-201X 第5部分。

本部分规定了柴油机排气后处理装置后处理器的机械性能技术要求和试验方法。

本部分是对HJ451-2008《环境保护产品技术要求柴油车排气后处理装置》的修订，与原标准相比主要变化如下——增加了后处理器封装单元的技术要求和测试方法；——增加了后处理器总成热疲劳要求和试验方法；——修改了密封性技术要求，将压降要求改为泄漏量要求；——修改了轴向推力试验方法，根据载体的大小，线性关系增加轴向力；——修改了预处理条件，调整了预处理温度；——修改了水急冷试验方法，将四段式循环方式改为两段式；——修改了振动试验方法；——修改了试验条件和试验程序；——修改了检验规则。

欧Ⅳ发动机排气后处理技术

及
PM
( 微粒 )
等
，
它们主要通过汽车排气管排放
据新的标准
不得超过
NO
。
柴油车
．
NO
．
，
和微型颗粒物的排放量
。
有近
4 5％
。
的 H C 和极少数的其它污染物质由曲轴箱和燃油系
k 0 5 g ／m
．
，
k 0 2 5 g ／m k 1 g ／ rn
，
的含量限值做了
定的调整
，
增强了尾气排放的要求
，
其毒性很强
，
对人及植物生长均有不良影响
一
是
，
公布的欧 Ⅳ 排放限值 ( 排气管 )
如表
1
所示
。
形成酸雨及光化学烟雾的主要物质之上面附有大量化
；
PM
主要成份是碳烟
月以后批准的新车型和所
烧的产物
由 2 0 0 多种不同的成份构成
，
含有致癌物质
，
；
N0
。
有
2006
年
10
月以前登记的车辆
一
。
对发动机尾气中的各种物质
。
是在燃烧室高温高压条件下
后变成 N O：
，
由氮和氧化合而成
排放到大气
表1
欧 Ⅳ 排放限值
学物质
，
包含致

SCR简介

SCR简介SCR是Selective(选择性)、Catalytic(催化)、Reduction(还原)的英文缩写。

其他排气后处理主要有非选择催化还原、NOx吸附转化器、氧化催化器、微粒捕集器等。

各优缺点如下：此外与美国减排路线相比，我们选择SCR的决定因素如下：1、我国能源资源有限，50%以上依赖进口。

SCR技术比EGR技术节油5%~7%。

2、我国目前连有水平不高，硫含量在250ppm 以上。

EGR要求含硫量在50ppm以下。

3、SCR技术有达到国IV以上的排放标准潜力。

国IV机型和国V机型可选用同一发动机技术平台因此，SCR技术是我国柴油机实现国IV、国V标准的最佳选择。

一、SCR设计目标:1、基本控制目标减少NOx排放50%以上氨气泄露控制在10ppm以下2、控制对象尿素供给量控制辅助空气供给量控制二、工作原理该系统运用选择性催化还原反应解决尾气中NOx问题1、反应利用还原剂NH3和NOx进行反应，将NOx还原成N2和H2O；NO + NO2 + 2NH3 →2N2 + 3H2O4NO +O2 + 4NH3 →4N2 + 6H2O2NO2 + O2 + 4NH3 → 3N2 + 6H2OSCR系统目前采用的还原剂是32.5%的尿素溶液。

尿素NH2CONH2加H2O后在高温下分解成NH3 和CO2：NH2CONH2 + H2O →2 NH3 + CO2反应中，尿素喷射进入尾气管中在高温条件下，不断分解出氨气，供给还原反应。

2、NOx转化率的影响因素㈠催化剂V2O5/TiO2基金属氧化物型催化剂具有价格低、脱硝效率高、选择性强、较宽的活性温度窗口(260~425℃)、抗中毒能力强、运行稳定可靠等优点。

㈡温度和气流速度（接触时间）气体流速的影响（单位时间单位体积催化剂处理的气体量）NOx的转化效率随接触时间的增加而增加㈢NH3/NOx摩尔比可见在比例1.0到1.2时，转化效率较高，而氨气泄露比例较低。

ISBE4发动机排气后处理安装说明

：尿素液管路：压缩空气管路：排气温度传感器。

两传感器不能接反。

PTFE 管，管长最好小于1米；管长2米可接受。

管内径为3 mm 。

波纹管 >266 mm >150 m 排气管总长1~4米，喷嘴前200mm 及以后管路应采用304或439不锈钢。

催化器前排气管路应保温处理。

排气背压不超过150 mbar 。

喷嘴到催化器进口的排气
管长度应大于440 mm
催化器应使用两个卡箍呈水平柔性安装在车体上。

> 400 mm Nox 传感器电缆固定点排气管 Nox 传感器的构必须能防止催化器进水
直径大于20 mm 的弯，以防损坏电缆。

排气管支撑点。

柴油发动机尾气后处理技术的运用研究

柴油发动机尾气后处理技术的运用研究摘要：近年来，我国经济迅速发展，但与此同时，我国也面临着严重的环境污染问题，这是最严重的问题。

为了解决一系列环境问题，主要是因为内燃机排放量低于标准，政府制定了内燃机排放标准和减少污染。

为此，有关技术人员必须对柴油机进行改造，使其排气符合排放标准。

本文件主要分析了SCR技术在柴油机废气处理方面的现状并分析了未来的趋势。

关键词：柴油发动机；排放；控制技术随着社会的发展和对生产力的需求的增加，柴油发动机已成为越来越受欢迎的重要生产和运输来源。

合理利用柴油发动机运行过程中产生的废气是人类和环境安全的责任这是一个重要的改进柴油机本身。

随着相关标准的提高现有的EGR技术不再符合相关的排放要求SCR技术的传播和应用是科学发展的正确步骤。

1、相关概述SCR基本原则。

这一技术主要用于加热和再生时注射和修复尿素，从而能够处理物质，因此，由于加热，氮氧化物的排放转化为氮和水，以便最终达到既定的排放标准。

该系统包括尿素水箱、各种测量仪器、喷雾器和相关的传感器。

按照排气后工作原则，先将烟道混合，然后再配尿素，喷雾器将尿素溶液喷淋，然后尿素会在高温下分解成氨，然后在催化剂中还原为氮氧化物最后是氮，大量的氨，自然，将转换为氮。

防止泄漏。

这一技术的主要优点是它不会对硫磺敏感，特别是100升。

然后，它的尾矿处理需要5升尿素在水溶液。

该系统主要通过电池满足其基本的电力需求，只有在有电的情况下才能加热；然后，相应的阀门取代空气，以确保气体的化学反应具有一定的空间和时间。

在这一系统中，污染物的排放可减少到最低限度，因此，技术人员应当能够根据系统的基本运行目标和要求合理地操作该系统。

为了明确界定该系统的运作原则，必须提高其运作效率，为了确保符合目前的排放标准。

然而，目前这一技术主要适用于长途卡车，这些内燃机本身费用相对较高，需要大量的安装设施因此难以在某些内燃机上使用。

今后需要简化和整合其设备以确保其在各种运输工具上的使用。

汽车发动机排放技术研究

汽车发动机排放技术研究引言1.尾气排放标准为了限制汽车尾气的排放，各国相继制定了严格的排放标准。

例如，欧洲实施了欧洲五、欧洲六排放标准，美国实施了Tier 2 Bin 5排放标准，中国实施了国V和国VI排放标准。

这些排放标准对氮氧化物、一氧化碳、非甲烷挥发性有机物和颗粒物等尾气成分设置了严格的限制值。

相应地，汽车发动机排放技术也在不断进步和完善，以满足这些标准。

2.技术措施为了降低汽车尾气排放，汽车发动机排放技术采用了一系列技术措施。

主要包括以下几点。

2.1发动机燃烧控制通过优化燃烧过程，可以减少尾气中有害物质的生成。

例如，直喷汽油发动机通过精确控制燃油喷射和点火时间，可以降低氮氧化物和颗粒物的排放。

同时，采用缸内直喷、缸内混合喷射和缸外混合喷射等喷油策略，也可以减少颗粒物的生成。

2.2排气后处理技术排气后处理技术是汽车发动机排放控制的重要手段。

包括氧化催化剂、还原催化剂和颗粒捕集器等。

氧化催化剂可以将一氧化碳和挥发性有机物转化为无害的二氧化碳和水。

还原催化剂则可以将氮氧化物还原为氮气和水。

颗粒捕集器则可以有效去除颗粒物。

这些装置结构复杂，需要合理设计和优化使用材料，以保证高效的排放控制效果。

2.3氮氧化物减排技术氮氧化物是汽车尾气中的重要污染物之一、为了减少氮氧化物的排放，汽车发动机排放技术采用了多种措施。

如增加进气增压、EGR外混和SCR技术等。

这些技术可以有效降低氮氧化物的生成和排放，提高发动机的经济性和可靠性。

3.发展趋势随着汽车技术的不断进步，未来汽车发动机排放技术仍然具有发展潜力。

主要包括以下几个方面的发展趋势。

3.1发动机混合动力化发动机混合动力化是未来汽车发动机的主要发展方向之一、通过将传统燃油发动机与电动机相结合，可以使发动机在低负荷时以更高的效率工作，进一步降低尾气排放。

3.2新能源驱动技术除了混合动力化，新能源驱动技术也是未来汽车发动机排放技术的重要发展方向。

包括电动汽车、燃料电池汽车等。

车用二冲程发动机排放控制与分析

车用二冲程发动机排放控制与分析引言：排放控制技术：1.燃油系统优化：燃油直喷技术的应用可以提高燃油的雾化效果，增加燃烧效率，从而降低了废气中的颗粒物和一氧化碳排放。

此外，通过改善燃油系统和燃油的供应与喷射过程，可以进一步减少废气中的氮氧化物产生。

2.排气后处理技术：采用三元催化器和颗粒捕集器等排气后处理装置，可以有效地将一氧化碳、氮氧化物和颗粒物等有害物质转化为无害物质。

另外，采用电子控制技术对排气后处理装置进行监测和控制，可以提高其工作效率和寿命。

3.空燃比控制：通过精确控制空燃比，可以在尽可能低的氮氧化物排放下保持较高的燃油经济性。

此外，通过电子控制单元（ECU）对燃烧过程进行实时监测和调整，可以进一步降低排放物的产生。

4.节气阀控制：通过调整节气阀的开度和时间，可以控制进气量和混合气质量，从而影响燃烧效率和排放物产生。

此外，采用变动湿式舱、波纹油泵等技术，可以减少机油的混入废气中，从而降低排放物的含量。

排放分析方法：1.发动机工作特性测试：通过测量发动机的转速、负荷、燃料消耗和排气温度等工作特性参数，可以了解发动机的工作状态和燃烧效率。

2.排气分析：利用废气分析仪对排气中的一氧化碳、氮氧化物和颗粒物等成分进行定量测量，从而了解排放物的含量和组成，评估排放性能。

3.排气颗粒物样品采集：使用颗粒计数器和颗粒采样器等装置对排气中的颗粒物进行采集，然后通过显微镜、电子显微镜和粒度分析仪等设备对颗粒物进行形态和粒径分析。

结论：车用二冲程发动机排放控制与分析是实现环境保护和能源节约的重要手段之一、通过优化燃油系统、采用排气后处理技术、控制空燃比和节气阀以及采用排放分析方法等措施，可以有效地降低排放物的含量和组成，提高发动机的燃烧效率和环境性能。

未来，随着环保要求的不断提高，车用二冲程发动机排放控制与分析将继续得到深入研究和广泛应用，为汽车工业的可持续发展做出重要贡献。

中型车用发动机DPR-II 排气后处理系统

中型车用发动机D P R -I I 排气后处理系统ʌ日ɔ K.H A Y A S H I Z A K I T .J I B I K I K.I N O U E Y .K O Y A N A G IS .T A N A K A H.T O N G U H.H I R A B A Y A S H I S .S A T O摘要:日本开发了一种不采用尿素溶液的名为 D P R -I I的排气后处理系统㊂该系统采用柴油作为碳氢-选择性催化还原(H C -S C R )的还原剂来减少柴油机排气中的氮氧化物(N O x )㊂这项基本技术能在宽广的温度范围内产生很好的N O x 还原性能,以达到日本2016年排放法规要求㊂关键词:排放后处理;非尿素溶液;排放法规;选择性催化还原前言图1 减少中型商用车柴油机N O x 和PM 排放采用的技术柴油机因其热效率高㊁C O 2排放低㊁燃油消耗低,被广泛用作商用车的动力源㊂随着环境问题及其对人类健康的影响越来越受到关注,拥有更好的空气质量成为广泛需求,迫使柴油机必须通过改进发动机燃烧和排气后处理技术来进一步减少氮氧化物(N O x )排放㊂迄今为止,排气后处理的N O x 还原技术已在诸如N O x 储存催化器[1-2]㊁尿素选择性催化还原(U r e a -S C R )[3-4]和碳氢选择性催化还原(H C -S C R )[5-6]等方面进行了大量的研究和开发㊂另一方面,轻型和中型商用车用户则强烈要求采用除U r e a -S C R 以外的排气后处理系统,因为其通常需要提供尿素溶液㊂H C -S C R因此受到了推崇,因为该系统可以采用柴油作为减少N O x 排放的还原剂,而不会损害用户的便利性㊂为了充分减少N O x 排放,已在改进发动机燃烧和开发H C -S C R催化器两方面开展了大量研究㊂图1所示为中型商用车发动机为达到日本国内排放法规而采用的技术㊂为了符合日本2009年以后的新长期排放法规(J P 09),日本国内为中型商用车以原有的柴油颗粒主动还原(D P R )[7-8]为基础,采用了H C -S C R 的N O x 还原功能与柴油机低N O x 燃烧技术相结合的措施,生产了一种新型D P R [9]㊂H C -S C R 的功能是用柴油作为还原剂产生的催化性能来减少N O x 排放,柴油则由定量喷油器提供㊂另外,为了能在从低到高的宽广温度范围内降低N O x 排放,还对催化剂进行了改进㊂根据这些研究结果,开发了D P R -I I 中型商用车排气后处理系统,使车辆符合日本2016年排放法规(J P 16)㊂本文主要介绍D P R -I I 系统的技术㊂1 排气后处理系统对无需提供尿素溶液㊁采用柴油作为还原剂的中型商用车H C -S C R 排气后处理系统进行评估时发现,有待解决的主要问题是需要在宽广的温度范围内改善N O x 的排放㊂1.1 扩大H C -S C R 系统中N O x 还原温度范围的思路为了还原N O x ,在稀薄空气状态下发生反应时,H C -S C R 的催化剂通常会与作为还原剂的碳氢起反应㊂然而,碳氢也会与排气中的氧发生反应,因而必须抑制碳氢反应,并促进其与N O x 的反应㊂当排气中的N O x 和碳氢吸附在催化剂表面后,要想有选择地触发活性金属上的N O x 与碳氢发生反应,需要选择一种具有优良吸附能力的催化涂层材料和一种具有高反应率的活性金属㊂图2为催化剂表面的H C -S C R 反应机理(估算情况)㊂一般来说,贵金属催化剂在低温度范围具有很高的活性,但是,在高温度下它会增强碳氢的氧化,而在250ʎC 及以上温度下会减弱N O x 的还原,这462019 NO.4汽车与新动力ll Rights Reserved.是一个需要解决的问题㊂因此就要求采用一种在高温下具有良好N O x 还原性能且几乎不会消耗碳氢(H C )的活性材料㊂图2 H C -H C R 的反应机理1.2 催化器的结构布置方案日本2016年排放法规规定了更加严格的N O x 限值,要求将试验循环转换到按全球统一的重型车认证试验循环和非循环试验工况进行排放考核试验,即全球统一的瞬态试验循环(WH T C )㊁全球统一的稳态试验循环(WH S T )和全球统一的不得超限排放(WN T E )工况㊂这就要求排气后处理系统必须能在宽广的温度范围内达到更高的N O x 还原性能(图3)㊂催化器的结构配置能做到在第一消声器处于较低温度时,以及在下游第二消声器处于较高温度时,实现N O x 还原㊂然而,由于在第一消声器上游添加的柴油几乎会被第一消声器中的催化剂全部消耗掉,因此在第二消声器上设置了1个新的喷油器㊂此外,还通过优化控制每个喷油器的供油量来协同提升N O x 还原性能的试验研究㊂图3 在H C -S C R 催化器中扩大N O x 还原活性温度范围1.3 H C -S C R 系统的主要研究结果(采用模拟气体试验)图4所示为试验装置示意图㊂通过调节气瓶的气量和采用代表柴油机排放物的模拟气体来评定催化器的催化性能㊂涂覆了各种不同催化剂的蜂窝状陶瓷基底材料在电炉中被加热到规定的温度㊂利用不分光红外线(F T -I R )分析仪测定催化器进㊁出口的气体含量,据此计算N O x 的还原性能㊂图4 用模拟气体评定催化器的示意图采用模拟气体进行了催化器评定的初步试验研究,并着重对几种预计能在高温下呈现较高N O x 还原活性的非贵金属催化剂进行了试验㊂图5为各种催化剂在H C -S C R 反应中能达到的N O x 转换率㊂在这些催化剂中,由于其能达到较高的N O x 还原性能,选择A g /A l 2O 3催化剂㊂图5 各种H C -S C R 催化器的N O x 转换率与温度的关系在开发这种排气后处理系统用的催化剂时发现,提高A g /A l 2O 3催化剂中A l 2O 3的比表面积以及促使毫微级银颗粒高度扩散,能增加这些颗粒的表面积和472019 NO.4汽车与新动力ll Rights Reserved.加速H C -S C R 的反应,因而能提升N O x 的还原性能㊂另外,发现A g /A l 2O 3催化剂会在还原N O x 的同时生成副产品氨(N H 3)(图6)㊂图6 A g /A l 2O 3催化剂的反应机理在A g /A l 2O 3催化器的上游设置了一个属于N H 3-S C R 催化器的C u /Z S M 5催化器,结果显示,N O x 的还原性能得到了进一步提高㊂图7为第二消声器中的A g /A l 2O 3催化剂和C u /Z S M 5催化剂的N O x 还原反应示意图㊂图7 A g /A l 2O 3催化剂和C u /Z S M 5催化剂的反应机理1.4 增强基底材料在努力提高N O x 还原性能的过程中,改善了基底材料的比表面积,并采用了接近圆环形空穴的蜂窝状结构来保持一定的开口面积比,以促使排气与催化剂之间得到更好的接触㊂表1所示为基底材料的技术规格㊂基底材料采用六边形空穴涂覆催化涂层与采用四边形空穴涂覆催化涂层相比,更有可能获得接近圆环状的涂层㊂图8所示为基底材料采用传统四边形空穴和六边形空穴时催化涂层的照片㊂采用六边形空穴时能提高涂层厚度的均匀性,这有利于增强催化反应和提高气体的扩散效率㊂表1 基底材料的技术规格项目5/300四边形空穴5/300四边形空穴几何表面积/(c m 2㊃c m -3)24.826.9迎面开口面积/%32.884.0图8 在基底材料六边形空穴边角处的催化涂层能得到有效利用1.5 D P R -I I 系统的结构图9为D P R -I I 系统的结构布置示意图㊂该系统用设置在H C -S C R 催化器上游排气管上的喷油器提供的柴油作为还原剂㊂发动机控制单元(E C U )会根据发动机的运转数据,以及温度传感器㊁N Ox 传感器和其他传感器的信息精确估算出催化器的工作状态㊂利用这些信息可以预测催化器消耗的燃油量和优化控制要添加的燃油量,以提高N O x 的还原性能,抑制过量喷油,以使燃油消耗量降至最低㊂颗粒物被收集在1个过滤器中㊂由于这种D P R -I I 系统无需采用尿素溶液,因而不需要喷射单元和尿素罐,因此也不需要反复充灌尿素,方便用户使用㊂图9 D P R -I I 系统的结构布置表2所列为D P R -I I 催化器的技术规格㊂在第一消声器中,配置了前-柴油机氧化催化器(F -D O C )和一个过滤器,F -D O C 为具有低温H C -S C R 功能的P t/P d /A l 2O 3催化器㊂在第二消声器中,配置了A g /A l 2O 3HC -S C R 催化器和后-柴油机氧化催化器(R -D O C ),前者用以减少中㊁高温度下的N O x 排放,后者为具有N H 3-S C R 功能的C u /Z S M 5催化器㊂在每个482019 NO.4汽车与新动力ll Rights Reserved.消声器的上游安装了喷油器,通过喷入附加燃油参与催化反应减少N O x排放㊂表2排气后处理催化器的技术规格项目F-D O C过滤器S C R R-D O C直径/m m228.6228.6228.6228.6长度/m m92.0203.2177.8(2个)104.1容积/L3.88.37.3(2个)4.3催化剂成分P t/P d系P t/P d系A g系前:C u系后:P t/P d系2结果和讨论2.1在发动机试验台上的评定试验条件在发动机试验台上,按照日本2016年排放法规对中型车柴油机(A05C)和不采用尿素溶液的排气后处理系统(D P R-I I)进行了排放考核试验㊂发动机按WH T C(瞬态)㊁WH S C(稳态)和WN T E(非循环运行)工况进行试验,测定了消声器进㊁出口处的排气成分㊂表3所列为新开发的试验用发动机的技术规格㊂表3发动机技术规格型号A05C(A5-V I)气缸布置直列4缸缸径/m m112行程/m m130压缩比17排量/L5.123燃油系统共轨喷油系统最高喷油压力/M P a250吸气方式带中冷器的涡轮增压系统E G R系统高压回路冷却E G R额定功率/k W155(2300r/m i n)最大扭矩/(N㊃m)706(1600r/m i n)最大平均有效压力/M P a2.04这台按排放法规进行考核试验的发动机其特征如表3所示㊂A05C发动机采用高压共轨喷油系统,能在高废气再循环(E G R)率及过量空气系数较低的情况下减轻颗粒物的再生,并能在高转速㊁喷油时间较短的情况下确保足够的喷油,因而能使发动机达到较低的燃油耗和良好的动力性㊂同时,该发动机还依靠诸如网纹气缸套㊁低张力活塞环和高置顶环等技术来降低运动件的摩擦损失㊂采用高E G R率和其他一些措施改进了发动机的燃烧,使发动机自身排放的N O x保持在较低的水平㊂试验过程中采用的柴油为日本国内广泛销售和使用的J I S2号柴油(硫含量为10m g/L及以下)㊂图10所示为WH T C瞬态工况和WH S C稳态工况试验期间S C R催化器进口气体温度的变化情况㊂视发动机的运转工况而定,催化器温度的变化范围为180~360ħ㊂与以前的J E05试验工况相比,WH T C 要求的发动机运转工况扩展到了转速和负荷更高的区域,因而就需要改善中㊁低温度(180~300ħ)范围的N O x还原性能㊂相反,WH S C则包括了一些连续以高转速㊁高负荷运转下的工况,这就要求改善排气流量较高的中㊁高温度(250~350ħ)范围的N O x还原性能㊂图10在WH T C㊁WH S C和J E05工况试验时间内S C R催化器进口气体温度的变化情况2.2WH T C(瞬态)工况下的N O x还原性能图11所示为WH T C运转期间N O x排放浓度的变化情况㊂由于采用了H C-S C R反应来减少N O x的排放,催化器出口的N O x浓度明显低于催化器进口的N O x浓度㊂这就证实,H C-S C R催化器能在瞬态运转工况下减少N O x的排放浓度㊂由于在0~1200s运转期间发动机的转速和扭矩较低,且S C R催化器进口的气体温度在250ħ及以下,因而能依靠低温范围下的高N O x还原效能和中等温度范围下的高催化效率来减少N O x的排放㊂在1200 s后,当催化器温度达到中㊁高温度范围时,则能依靠第二消声器中的A g/A l2O3催化剂和C u/Z S M5催化剂来实现较好的N O x还原效能㊂试验结果显示,所有工况下的N O x还原效率大致在60%左右,P M㊁非甲烷碳氢(NMH C)和C O的排放也得到了明显减少㊂2.3WH S C(稳态)工况下的N O x还原性能图12所示为WH S C试验期间N O x排放浓度的变化情况㊂在稳态运行状态下,H C-S C R催化器反应达到的N O x还原性能也得到确认㊂在WH S C试验运492019 NO.4汽车与新动力ll Rights Reserved.图11 在WH T C 试验期间H C -S C R 催化器降低N O x 的效果行过程中,S C R 催化器进口处的气体温度为250ħ及以上,该温度正是第二消声器的活性温度范围,因而能依靠A g /A l 2O 3催化剂和C u /Z S M 5催化剂来减少N O x 的排放㊂在所有工况下,N O x 的还原效率大致在60%左右㊂2.4 W N T E 非循环试验工况下的N O x 还原性能图13为按WN T E 试验工况运行时的发动机运转区域,评定了排气温度较高的3个代表性工况(图中方框所示的3㊁6㊁9工况)的排放性能㊂图14为每个工况的N O x 排放量(5次排放测量的平均值)㊂因H C 选择性还原的改进而产生的减少N O x 排放的效果在WN T E 非循环试验中也得到了确认,各运转工况下的平均N O x 还原效率大致在50%左右㊂排放评定试验证实,D P R -I I 系统在中㊁低温度范围内具有较好的N O x 还原性能,试验还证实催化器中的H C -S C R 反应能促使N O x 还原㊂这些结果表明,D P R -I I 系统有望在包括城区和公路等各种行驶条件下改善环境的空气质量㊂2.5 D P R -I I 系统的耐久性试验众所周知,催化剂长期暴露在高温环境中以及因活性金属上沉积颗粒物而导致的工作状态恶化是催化器性能变差的原因㊂另外,由柴油和润滑油中所含的硫或磷引起的催化剂中毒也会导致催化器性能恶化㊂图12 在WH S C 试验期间H C -S C R 催化器的减N O x效果图13 WN T E 试验工况1~9的发动机运转区域图14 在WN T E 试验工况下的减N O x 效果为此,在排气温度㊁燃油消耗量和润滑油消耗量最高的标定工况点,对该排气后处理系统进行了耐久性试验,以确定催化器中是否会有金属颗粒物沉积,并分析耐502019 NO.4汽车与新动力ll Rights Reserved.久试验前后的累计润滑油耗㊂图15为耐久试验期间N O x 还原性能的变化情况㊂由图15可见,即使在800h 耐久试验(相当于行驶80000k m )后,该催化系统仍然能保持稳定的N O x 还原性能,这证明其能在实际行驶中保持足够的耐久性㊂利用传导式电子显微镜对耐久试验后的催化器进行了观察,结果显示,金属颗粒沉积物的凝聚或沉陷得到了抑制㊂同时,也没有观察到因柴油或润滑油中硫或磷导致的催化剂异常情况㊂图15 D P R -I I 催化系统的耐久性3 结论试验研究证实,由于将传统P t /P d /A l 2O 3催化器(新D P R )与A g /A l 2O 3催化器一起补充用作HC -S C R 催化器,以及采用了下游C u /Z S M 5的N H 3-S C R 催化器,该排气后处理系统能在稳态㊁瞬态和非循环工况等所有运行条件下呈现出较好的N O x 还原性能㊂除了通过改进发动机燃烧来减少N O x 排放外,由H C -S C R 和N H 3-S C R 相结合,不采用尿素溶液的D P R -I I 新排气后处理系统,能使中型商用车发动机达到日本2016年排放法规的要求㊂该排气后处理系统所用的新开发的H C -S C R 催化器经受了耐久性试验㊂结果证实,其能保持较高的耐久性㊂参考文献[1]S H O J IA.D e v e l o p m e n to fs i m u l t a n e o u sr e d u c t i o ns y s t e m o fN O x a n dP Mf o r l i g h t -d u t y t r u c k [C ].J S A E A n n u a l C o n gr e s s ,2003.[2]M I Y O S H IN ,MA T S UMO T OS ,K A T O H K ,e t a l .D e v e l o p m e n t o f n e w c o n c e p tt h r e e -w a y c a t a l y s tf o ra u t o m o t i v el e a n -b u r n e n g i n e s [C ].S A ET e c h n i c a l P a pe r 950809.[3]F R I T ZN ,MA T H E SW ,Z U E R B I GJ ,e t a l .O n -r o a d d e m o n s t r a t i o n o fN O xe m i s s i o n c o n t r o lf o r d i e s e l t r u c k sw i t hS I N O xu r e aS C Rs ys -t e m [C ].S A ET e c h n i c a l P a pe r 1999-01-0111.[4]K OWA D A M.D e v e l o p m e n to fP M a n d N O xr e d u c t i o naf t e r -t r e a t -m e n t s y s t e mf o rh e a v y -d u t y c o m m e r c i a lv e h i c l e (f i r s tr e po r t )[C ].J S A E A n n u a l C o n gr e s s ,2010.[5]I WAM O T O M.S e l e c t i v e r e d u c t i o no fN Ob y l o w e rh y d r o c a r b o n s i n t h e p r e s e n c e o fO 2a n dS O 2o v e r c o p p e r i o n -e x c h a n ge dz e o l i t e s [J ].S yo k u b a i ,1990,32:430.[6]S H I M I Z U K ,S A T S UMA A ,H A T T O R IT.C a t a l y t i c p e r f o r m a n c e o fA g -A l 2O 3c a t a l y s t f o r t h es e l e c t i v ec a t a l y t i cr e d u c t i o no fN O b yh i g h e r h y d r o c a r b o n s [J ].C a t a l ys i sBE n v i r o n m e n t a l ,2000,25:239-247.[7]T O R I S A K A H ,M I N AM I K AWAJ ,N A R I T A H ,e t a l .D P Rd e v e l -o p e d f o r e x t r e m e l yl o wP M e m i s s i o n i n p r o d u c t i o nc o m m e r c i a l v e h i -c l e s [C ].S A EP a pe r 2004-01-0824.[8]M I N AM I K AWAJ .D e v e l o p m e n to fd i e s e l p a r t i c u l a t ea c t i v er e d u c -t i o ns y s t e m [C ].J S A E A n n u a l C o n gr e s s ,2003.[9]H I R A B A Y A S H IH ,F U R U K AWA T ,K O I Z UM IW ,e t a l .D e v e l -o p m e n to fn e w d i e s e l p a r t i c u l a t ea c t i v er e d u c t i o ns y s t e m f o rb o t h N O xa n dP Mr e d u c t i o n [C ].S A ET e c h m i c a l P a pe r 2011-01-1277.朱炳全译自 S A EP a pe r 2018-01-0345 虞展编辑(收稿时间:2018-06-06)512019 NO.4汽车与新动力ll Rights Reserved.。

船用柴油机排气后处理技术进展

收稿日期：０００，９２１－５２
通过催化转化（Ｃ）ＳＲ的方法，Ｎ还原为Ｎ使Ｏ，
作者简介：敏（９６一）女．程师，事工程咨淘、目管理瞿１７，工从项
ＡｓａｔＡｅｅｅｐｅｔｆｎｖａｏ，ｈｍｓｏｓｅａｉｉｅｅｇｎｅｍｅｅｏｓｏｕｂｔｃ：ｓｈｖｌｍｎｏｉｔｎｔｅｉｉｔｒｅｅｌｎｉｂｏｅｈｒｕｐｌ — ｒｔｄｏａｇｉｅｓｎｏｈｍｎｄｓｆｅｃｔｓｉｌ
船舶是海洋污染的主要污染源之一，１９自８２年
柴油机问世以来，界上超过９％的商船均使用柴世９油机作为动力源．船舶柴油机排放对环境和人类健康
的影响非常严重，主要排放污染物有ＮＳ颗其Ｏ、Ｏ、粒物、Ｃ和Ｃｘ．际海事组织于１９ＨＯ等国９７年９月规
ＰｒｇｅｓｏｏｒｓｆＥｍｉｓｏｃｎｌｇｏｐｏｅｓｎｓｉｎＴｅｈｏｏｙｆｒＲｅｒｃｓｉｇｏａｉｅｅｇｎｅｆＭｒｎｅＤｉｓｌＥｎｉ
ＯｕＭｉｎ
（ｕｎｚｏｎｅｎｔｎｌｎｉｅｉｇＣｎｕｔｇＣｒｏａｏ，ｕｎｚｏ１６０Ｃｉ）ＧａｇｈｕＩｔａｉａＥｇｎｒｏｓｌｎｏｐｒｔｎＧａｇｈｕ５００，ｈｎｒｏｅｎｉｉａ
减少船舶排放污染物的措施通常包括预处理、发

柴油发动机排气后处理系统各控制方案分析

61汽车维护与修理 2020·12下半月为打赢蓝天保卫战，解决汽车排放问题，相关部门对柴油车提出了更为苛刻的废气排放和节能要求。

各汽车生产厂家在尾气排放上不断地进行技术更新，下面列举3种常见的柴油发动机尾气排放控制方案进行分析。

1　排放控制的难点及应对方案柴油发动机的排放污染物成分包含颗粒（PM ）、氮氧化物（NO X ）、一氧化碳（CO ）和碳氢化合物（HC ）等4种。

通常CO 和HC 排放控制较为容易，但PM 与NO X 排放较难控制，而且PM 排放与NO X 排放、NO X 排放与燃油经济性之间又相互矛盾。

因此，降低NO X 与PM 的排放是柴油发动机排放控制技术的难点。

柴油机排放控制方法目前主要有SCR 、EGR+DPF 及DOC+DPF+SCR 等3种技术方案，见表1所列。

SCR 含义是选择催化还原器，EGR 含义是废气再循环，DPF 含义是微粒捕捉器，DOC 含义是氧化催化器。

2　技术方案分析2.1 SCRSCR 系统的基本组成如图1所示，主要由SCR 系统、尿素供给系统、尿素喷射系统及控制系统（DCU ）组成。

催化器系统安装在排气管上，尾气排出，流经SCR 系统。

喷射单元安装在SCR 内部，在DCU 的控制下喷射出尿素，尿素在高温下分解成氨气和二氧化碳。

NO 、NO 2及NO X 在有氨气的情况下，氧化还原成无毒的N 2。

DCU 检测实时工况，接受各种信号，通过精确计算控制喷射单元。

喷射系统正常工作，需要满足以下条件：尿素液液位不低于5%；喷射系统内的尿素液加热到200 ℃左右；柴油发动机冷却液温度不低于70 ℃；尿素供给系统内的尿素液温度介于-7 ℃~40 ℃。

2.2　EGR+DPFEGR+DPF 系统的基本组成如图2所示。

发动机工作时将一部分尾气冷却后送回到气缸，降低气缸内的柴油发动机排气后处理系统各控制方案分析勒流职业技术学校　周泓杰，陆镇桓表1　技术方案及说明62 汽车维护与修理 2020·12下半月温度，同时氧浓度也降低，这就减少了NO X 生成。

发动机后处理结构原理

发动机后处理结构原理
1汽车发动机后处理结构
汽车发动机后处理系统是一种过滤和加工汽车排气的技术，它的目的是减少汽车尾气污染物的释放。

汽车发动机后处理系统以排气为主要输入和输出，采用多种技术将汽车排气中的污染物过滤等处理，以达到减少汽车尾气污染的目的。

汽车发动机后处理系统通常由以下两个系统组成：氧化催化剂和DPF(柴油颗粒滤清器)。

1.1氧化催化剂
氧化催化剂是一种滤芯，它通过吸收CO、NOx、SOx等污染物，将其催化氧化为二氧化碳和水，使汽车尾气中汽车污染物减少，从而实现汽车排放环保要求。

1.2DPF（柴油颗粒滤清器）
DPF是一种真空滤芯装置，它采用特殊的陶瓷膜进行颗粒物的过滤，从而将柴油发动机排气中的微小颗粒物过滤掉，达到汽车尾气环保的要求。

汽车发动机后处理系统实施中，有时会出现“堵塞”现象，此时应检查滤芯是否有“堵塞”，确认后该滤芯应及时更换，以避免影响系统的正常运行。

汽车发动机后处理系统原理是以排气为主要输入和输出，采用多种技术将汽车排气中的污染物过滤等处理，从而实现汽车尾气污染物减少，为实现汽车环保提供了有效的手段。

后处理DPF

后处理DPF1. 什么是后处理DPF？后处理DPF（Diesel Particulate Filter）是一种用于减少柴油发动机尾气排放中颗粒物的设备。

它是一种重要的排气净化设备，可以有效地减少柴油车辆尾气中的颗粒物排放，保护环境，改善空气质量。

2. 后处理DPF的原理后处理DPF的原理是通过捕捉并过滤柴油发动机尾气中的颗粒物，将其截留在过滤器中，并定期进行氧化再生。

当颗粒物堆积到一定程度时，系统会自动进行再生，将颗粒物燃烧转化为无害物质，同时减少过滤器的阻力。

3. 后处理DPF的工作过程后处理DPF的工作过程可以分为三个阶段：捕集阶段、再生阶段和降阻阶段。

3.1 捕集阶段在捕集阶段，后处理DPF通过精密的孔隙结构，将尾气中的颗粒物捕捉住，防止其进入大气中。

这一过程类似于一个过滤器，将颗粒物截留在过滤器中。

3.2 再生阶段当颗粒物在后处理DPF中积累到一定程度时，系统会启动再生功能，将颗粒物燃烧转化为二氧化碳和水蒸气，释放到大气中。

再生过程通常通过增加尾气温度或引入催化剂来实现。

3.3 降阻阶段当再生过程完成后，后处理DPF将恢复到正常工作状态，颗粒物被清除，过滤器的阻力降低。

车辆可以继续行驶，而不会影响发动机性能。

4. 后处理DPF的优点后处理DPF具有以下优点：•减少柴油车辆尾气中颗粒物的排放，保护环境，改善空气质量；•增加发动机燃烧效率，提升燃油经济性；•减少氮氧化物（NOx）等有害物质的排放，改善空气质量；•对发动机性能几乎没有负面影响。

5. 后处理DPF的注意事项使用后处理DPF时需要注意以下事项：•使用低硫柴油，以减少后处理DPF的堵塞风险；•定期清理后处理DPF，防止颗粒物堆积过多；•注意避免在低速行驶或长时间怠速时使用，以充分利用再生功能；•注意定期检查和更换后处理DPF的滤芯，保持其良好的工作状态。

6. 总结后处理DPF是一种重要的柴油车辆排气净化设备，通过捕捉和过滤颗粒物，并定期进行氧化再生，可以有效减少柴油车辆尾气中的颗粒物排放。