奔驰蓝色科技Blue TEC

1 当前欧洲排放法规简介欧4排放标准在欧洲市场从2006年1月1日对所有新注册的乘用车强制实施，满足欧4排放标准的车型认证从2005年1月1日开始有效，满足欧5排放标准的车型认证从2009年9月1日开始有效，欧5排放标准从2011年1月1日正式对所有新注册车辆强制实施，欧6排放标准从2 015年9月1日开始对所有新注册的车型强制实施。

欧6排放标准致力于减少废气中NOx的排放，和欧5排放标准相比，NOx排放要减少55.56%。

欧4、欧5和欧6排放标准规定的柴油机尾气排放值见表1所列。

采用1个氧催化还原转换器（CAT）和1个炭微粒转换器（DPF）足以满足欧4排放标准，然而要满足欧5排放标准则需要更多的元件，对于欧6排放标准而言，则需要在技术上进行更多的革新。

2 AdB lue欧洲柴油机尾气处理液称为AdB lue。

柴油机尾气处理液（国内俗称为汽车尿素、车用尿素、汽车环保尿素，在美洲称为DEF，在巴西称为ARLA32），是SCR（选择性催化还原器）技术中必须要用到的消耗品，其组成成分为32.5％的高纯尿素和67.5％的去离子水。

尿素（AdB lue）被分类为非危险品。

AdB lue是一种透明液体，有淡淡的氨水气味，如果溅出，水分蒸发，形成结晶。

车用SCR是通过尿素反应产生的氨气再与汽车尾气进行反应的一种技术，是被认证为满足欧5排放标准的综合排放控制系统，是一项控制柴油发动机排气中NOx的技术。

该系统的结构和工作原理如图1所示，AdB lue存储在一个安装在底盘上的AdB lue溶液箱中。

AdB lue溶液箱向安装在底盘上的AdB lue流量控制阀供应溶液。

AdB lue流量控制阀由发动机控制单元控制，AdB lue流量控制阀使用来自车辆系统的压缩空气来产生AdB lue喷雾，通过非常精确的计量和泵送系统输送到发动机排气系统内的AdB lue喷嘴处。

喷入排气中的AdB lue数量由发动机控制单元控制，在任意转速和负载状况下都能与发动机的NOx排放相匹配。

当与高温排气接触时，水迅速蒸发，尿素变成氨。

氨与NOx在催化器内反应，这一过程的结果就是从排气管中排放出无害的N2和H2O。

3 奔驰蓝色科技奔驰的蓝色科技是一个模块化排放控制系统。

2008年1月，奔驰汽车公司首先在欧洲推出带蓝色科技的E300CDI Blue TEC， 2009年9月，奔驰汽车公司在欧洲对奔驰E级车、M级车、GL 级车和R级车推出新型6缸的蓝色科技发动机，这些车型能满足欧6标准。

从2009年9月起，3.0 L排量和155 kW的642发动机开始装配于奔驰E350、ML350和R350 Blue TEC车型上，奔驰GL350 Blue TEC车型上则装配了输出动力为160 kW的642.8发动机。

奔驰蓝色科技包含Blue TEC （NSK）和带AdB lue雾状尿素水溶液的Blue TEC（SCR）两个版本。

3.1 Blue TEC（NSK）Blue TEC（NSK）为第一代奔驰蓝色技术，在装配BlueTEC（NSK）的车型上，采用1个氧催化还原转换器（CAT）＋1个炭微粒转换器（DPF）＋1个长效NSK（氮氧化合物储存还原转换器）＋附加SCR（选择性催化还原器）构成的排放控制系统（图2）。

其工作原理如图3所示。

一氧化碳（CO）和碳氢化合物（HC）在氧催化还原转换器（CAT）中转换成二氧化碳（CO2）和水（H2O）；在过稀燃烧阶段，NSK储存在燃烧过程中产生的氮氧化合物（NOx），在再生阶段转换成氮气（N2）和水（H2O）；在过浓燃烧阶段，化学反应产生氨气（NH3），然后储存在附加SC R（选择性催化还原器）中，并在过稀燃烧阶段消耗掉。

NSK下游的炭微粒转换器（DPF）储存废气中的炭微粒，之后在DPF再生阶段燃烧形成二氧化碳（CO2）。

在过稀燃烧阶段，不能储存至NSK 的氨气反应生成氮气和水。

特别提醒：装配NSK的车辆必须使用硫含量要小于10×10 -6的柴油，如果硫含量高于10×10 -6，NSK会被二氧化硫（SO2）污染并损坏。

3.2带AdB lue雾状尿素水溶液的Blue TEC（SCR）带AdB lue雾状尿素水溶液的Blue TEC（SCR）为第二代奔驰蓝色技术，从2009年9月用于奔驰E350，ML350，GL350和R350 Blue TEC车型上，如图4所示，NSK被取消，废气通过1个氧催化还原转换器（CAT）， 1个炭微粒转换器（DPF）和1个SCR（选择性催化还原器）被清洁过滤，排放系统中增加了1个AdB lue流量控制阀。

带AdB lue雾状尿素水溶液的Blue TEC（SCR）的工作原理如图5所示。

SCR排放系统需要AdB lue雾状尿素水溶液，AdB lue雾状尿素水溶液是无毒、高纯度、无色的，由一个单独的溶液箱储放。

燃烧产生的NOx在SCR中减少，AdB lue雾状尿素水溶液通过AdB lue流量控制阀（Y129）喷入DPF下游的排气管中，AdB lue雾状尿素水溶液在AdB lue 流量控制阀和SCR之间与废气进行混合，通过SCR上游的混合元件使AdB lue雾状尿素水溶液在废气中有效混合，AdB lue雾状尿素水溶液释放出氨气（NH3），在SCR中，NOx在氨气和氧气的作用下转换成氮气（N2）和水（H2O）。

不被立即利用的多余的氨气储存在SCR中，在AdB lue雾状尿素水溶液不喷射时使用，这也意味着AdB lue雾状尿素水溶液仅喷射一段时间，并确保AdB lue雾状尿素水溶液使用更经济。

特别提醒：装配SCR选择性催化还原器的车型，必须使用低硫柴油（硫含量要小于50×10 -6），如果硫含量高于50×10 -6，DPF会被二氧化硫（SO2）污染并损坏。

柴油机在燃烧过程中被设计为满足最大效能和低炭微粒排放，然而NOx是在燃烧温度和压力下产生的，如果发动机要较少NOx排放，则炭微粒和燃油消耗必然要增加；要满足发动机最佳效能和高燃烧温度则不可避免地会生成大量的NOx。

带AdB lue雾状尿素水溶液的Blue TEC（SCR）则是通过往排气管中注入AdB lue雾状尿素水溶液来减少不希望产生的NOx。

通过带AdB lue雾状尿素水溶液的Blue TEC（SCR）这一技术可满足柴油机的最大效能、低炭微粒排放、低NOx排放和低燃油消耗。

带AdB lue雾状尿素水溶液的Blue TEC（SCR）技术在一定程度上是免维护的。

4 Blue TEC（SCR）的结构相比符合欧5排放标准的车型，带AdB lue雾状尿素水溶液的排放控制系统需要增加AdB lue 控制单元、AdB lue尿素水溶液箱、带AdB lue压力传感器的AdB lue运输模块（A103/2）、AdB lu e箱温度传感器、AdB lue箱加热元件、Ad-Blue压力管路加热元件、AdB lue箱液位传感器（满）、Ad-Blue箱液位传感器（空）、AdB lue流量控制阀，AdB lue混合元件、SCR催化还原器、SCR上游温度传感器、AdB lue供电继电器、SCR下游NOx控制单元、pPF下游NOx控制单元、DPF下游NOx 传感器、SCR下游NOx传感器和压力管路等元件。

带AdB lue雾状尿素水溶液的排放控制系统的构成如图6所示。

AdB lue控制单元安装在后备箱下面靠近AdB lue尿素箱处，AdB lue控制单元通过通过发动机传感器CAN从共轨柴油喷射（CDI）控制单元接收需要喷射的AdB lue尿素量的信息，计算AdB lue 喷射量。

AdB lue供给泵产生500 kPa的压力（如果系统压力不能达到500 kPa，CDI控制单元中便会记录故障代码并显示在仪表盘上）输送AdB lue尿素，AdB lue尿素通过AdB lue流量控制阀喷入SCR催化还原器上游，在系统压力建立阶段和运行阶段，AdB lue控制单元通过PWM信号控制AdB l ue流量控制阀动作以释放系统中的空气，防止AdB lue压力管路中在压力建立或回流时有空气。

A dB lue流动过程中可以带走热量，以防止AdB lue流量控制阀过热。

AdB lue控制单元通过控制AdB lue尿素箱加热元件、AdB lue运输模块加热元件和AdB lue压力管路加热元件以防止AdB lue尿素被冻结。

每次发动机熄火后，AdB lue尿素通过AdB lue供给泵回流至AdB lue尿素箱里，以防止其在管路中冻结。

AdB lue尿素箱由塑料制成，安装在后备箱底部，主要由AdB lue缓冲箱、AdB lue尿素箱温度传感器、AdB lue尿素箱加热元件和AdB lue尿素箱液位传感器组成。

当Ad-Blue尿素箱第一次加注AdB lue溶液时，AdB lue尿素箱必须完全加满，以确保AdB lue缓冲箱被溶液填充，否则，当AdB l ue溶液被吸出时，空气也会随着被吸出，不能保证系统压力为500 kPa，当AdB lue溶液被吸出时，部分吸出的AdB lue溶液通过运输模块上的旁通管路流至AdB lue缓冲箱中。

CA T用来将柴油燃烧过程中产生的CO和HC转换成CO2和H2O。

DPF用于过滤和储存燃烧过程中产生的炭颗粒，并确保DPF再生过程中炭颗粒被燃烧。

DPF的结构原理如图9所示。

对于装配NSK的车辆，DPF安装在车辆地板下方，对于装配SCR的车辆，DPF安装在发动机室的防火墙处。

对于SCR车型，DPF与CA T使用同一个壳体，而NSK车型是分开的。

炭颗粒负荷状态由DPF上、下游废气压力决定，CDI控制单元通过DPF上、下游压差传感器来测量其负荷状态。

NOx传感器安装在NOx控制单元上，NOx控制单元固定在车辆地板下面，对于带AdB lue的SCR车辆，废气中NOx浓度可通过SCR上、下游NOx传感器分别测量，NOx传感器的测量范围为0×10 -6～500×10 -6，但最大可输出1 650×10 -6。

为了让NOx传感器尽快达到工作状态，NOx 传感器中装配有一个加热器。

NOx传感器信号经NOx控制单元处理后，再通过发动机传感器CAN 传输至CDI控制单元。

如图10所示，NOx传感器的陶瓷探头中包含两个反应室（双反应室传感器），第一个反应室的工作原理与宽频型氧传感器工作原理相同，用于测量废气中的氧浓度，通过对第一反应室的电极上施加泵电压，使氧离子分离成两个氧离子，这些氧离子被泵出或泵入反应室直到电极上的电压保持在450 mV，泵电流的强度间接反应了废气中氧的浓度。

在第二个反应室，NOx在电极上被分解成氮气和氧气，氧气被泵出反应室，泵电流2的强度就间接地反应了废气中NOx的浓度。