乙醇选择性催化还原NO_x后处理系统在重型柴油机上的应用研究

第28卷第1期2007年2月

内　燃　机　工　程

Chinese Internal Combustion Engine Engineering Vol.28No.1

Feb.2007

文章编号:1000-0925(2007)01-001-05

280001

乙醇选择性催化还原NO x 后处理系统在重型

柴油机上的应用研究

李儒龙1,帅石金1,董红义1,王建昕1,石小燕2,贺　泓2

(1.清华大学汽车安全与节能国家重点实验室,北京100084;2.中国科学院生态环境研究中心)

Application of NO x 2SCR Aftertreatment System to the H D Diesel Engine

Using Ethanol as a R eductant

L I Ru 2long 1,SHUAI Shi 2jin 1,DONG H ong 2yi 1,WANG Jian 2xin 1,SHI Xiao 2yan 2,HE H ong 2

(1.State Key Laboratory of Automotive Safety and Energy ,Tsinghua University ,Beijing 100084,China ;

2.Research Center for Eco 2Environmental Sciences ,Chinese Academy of Sciences )

Abstract :Selective catalytic reduction (SCR )is one of the most promising technologies for removing NO x in

lean conditions.In this paper ,the Ag/Al 2O 3catalyst using ethanol as a reductant was investigated on the test bench.Further more ,two different catalyst assemblies ,Ag/Al 2O 3+Cu/TiO 2and Ag/Al 2O 3+Cu/TiO 2+Pt/TiO 2were analyzed.It ’s found that Ag/Al 2O 3+Cu/TiO 2+Pt/TiO 2can reduce lean NO x with ethanol effectively and suffi 2ciently lower the THC and CO emission.Finally ,the whole NO x aftertreatment system was mounted on the 5.12L diesel engine.An open 2loop control strategy was used to control the injection of ethanol ,which obtained 64%reduc 2tion of NO x on the 5.12L diesel engine without much increasing the THC and CO emission.With the improvement of the control strategy ,the THC and CO emission were further reduced.

摘要:选择催化还原是解决稀燃条件下NO x 排放问题的主要技术之一。在发动机台架上

对以乙醇作为还原剂的Ag/Al 2O 3催化剂特性进行了试验研究,对Ag/Al 2O 3+Cu/TiO 2和Ag/Al 2O 3+Cu/TiO 2+Pt/TiO 2两种还原、氧化催化剂组合进行了对比分析。分析表明,Ag/Al 2O 3+Cu/TiO 2+Pt/TiO 2催化剂组合具有较好的去除NO x 并抑制T HC 和CO 排放升高的综合性能。整个后处理系统安装在一台排量为5.12L 的柴油机上,采用开环控制策略对乙醇喷射进行控制,在ESC 测试工况下,NO x 转化效率为64%,T HC 和CO 排放基本保持原机水平。最后通过对乙醇喷射控制策略的进一步改进,使T HC 和CO 排放得到了改善。关键词:内燃机:稀燃发动机;NO x ;选择催化还原;控制策略

K ey w ords :IC engine ;lean combustion engine ;NO x ;SCR ;cont rol st rategy

中图分类号:T K 421.5

文献标识码:A

0　概述

选择催化还原(SCR )技术是目前降低发动机稀燃条件下NO x 排放最成熟和有效的技术之一,采用SCR 技术可以避免发动机采用推迟喷油或点火和

废气再循环(EGR )等缸内措施降低NO x 排放,使发动机在满足严格排放法规的同时,仍具有较高的动力性和经济性。SCR 已经成为重型柴油机达到欧2Ⅳ、欧2Ⅴ以上排放法规的主要技术路线[1,2]。在欧洲以尿素为还原剂的SCR 后处理系统已经开始在部分

收稿日期:2006203217

基金项目:中国科学院知识创新工程项目“城市典型空气污染源排放控制关键技术的研究”资助(KZCX 32SW 2430)作者简介:李儒龙(1981-),男,硕士生,主要研究方向为柴油机排气净化,E 2m ail :lirl03@m ails.tsinghu https://www.wendangku.net/doc/26363291.html, 。

内　燃　机　工　程2007年第1期　

重型柴油机得到应用。除了用尿素作还原剂之外,

一种以Ag/Al2O3作为催化剂的乙醇还原剂SCR技

术也受到广泛关注。研究表明[3～7],这种乙醇还原

Ag/Al2O3催化剂SCR系统具有较强的抗水蒸汽和

SO2中毒能力,在柴油机上可以取得比较好的NO x

转化效果。在Ag/Al2O3催化剂下乙醇还原NO x的

反应会产生大量的CO气体,少量N H3、HCN和

CH3CN气体,以及部分未燃T HC,因此需要在SCR

催化剂后增加氧化催化剂(DOC)。研究表明[8],Cu/

TiO2催化剂能有效去除N H3、HCN和C H3CN等有害气体,以及部分CO和T HC,而加入Pt/TiO2之后则能更好地去除上述有害气体。

本文在发动机台架上对以乙醇为还原剂的柴油机NO x2SCR后处理系统进行了试验研究,并将整个NO x后处理系统安装在一台排量为5.12L的重型柴油机上,通过设计和改进乙醇喷射控制策略,降低了发动机NO x排放,同时避免了THC和CO排放增加。

1　试验装置与方法

1.1　试验发动机与后处理系统

试验用发动机为玉柴YC4112ZLQ增压中冷柴油机,其主要技术参数见表1。该发动机采用直列泵机械供油方式,调速器为TRQV式全程调速器。发动机标定工况排气温度约510°C,排气总量约700 kg/h,对应SCR催化剂空速约60000h-1。采用AVL公司的CEBⅡ排气分析仪进行排放测量。

表1　发动机主要技术参数

型式直列、四冲程、水冷

总排量 5.12L

压缩比17.5

进气方式増压中冷

喷油泵B H4P120R1402

调速器TRQV2K35021150P604

标定功率132kW(2300r/min)

最大扭矩660N?m(1300～1500r/min)

图1为乙醇还原NO x2SCR后处理系统简图。乙醇供给和喷射控制部分由乙醇容器、输送单元、压缩气罐、电控单元(ECM)及喷射单元组成。其中,输送单元按照一定的压力为喷射单元提供乙醇,同时将多余的乙醇回流至乙醇容器;压缩气罐为喷射单元提供辅助喷射气体(流量约2kg/h);电控单元则按照实际需要对乙醇喷射量进行严格控制。SCR催化剂及氧化催化剂(DOC)由中国科学院生态环境研究中心提供,催化剂基本参数见表2。

图1　NO x2SCR后处理系统简图

表2　SCR催化剂和DOC基本参数

催化剂体积/L活性材料载体材料载体目数SCR9.24Ag/Al2O3

DOC1 3.08Cu/TiO2

DOC2 1.54+1.54Cu/TiO2+Pt/TiO2

堇青石200

试验使用的燃油为生物乙醇柴油(B E25)。

B E25由市售0#柴油、乙醇和生物柴油混合而成,其配比和基本物理化学特性如表3所示。

表3　燃油及各组分基本参数

燃油

乙醇/

%(v/v)

生物柴油/

%(v/v)

氧含量/

wt%

粘度(40℃)/

mm2?s-1

密度(20℃)/

kg?m-3

总热值/

M J?kg-1 BE25520 3.8 3.040.8540.8

0#柴油——0 3.110.8442.5

生物柴油——11 4.750.8838.0乙醇——35 1.20.78927.0

1.2　试验方法

对Ag/Al2O3催化剂进行性能评价,以了解Ag/ Al2O3的基本特性。在此基础上将Ag/Al2O3与氧化催化剂进行集成,对两种催化剂组合Ag/Al2O3+ Cu/TiO2和Ag/Al2O3+Cu/TiO2+Pt/TiO2进行对比分析,最后选择其中较好的催化剂组合与乙醇供给和喷射控制部分进行集成,并将整个后处理系统装在试验柴油机上使用。最后通过对乙醇喷射控制策略的设计和改进,使后处理系统的性能最优化。

2　试验结果与分析

2.1　SCR催化剂性能评价

图2为SCR催化剂入口温度为410°C,空速为30000h-1时,改变乙醇喷射量对NO x转化效率、CO 生成量(发动机排出的CO很少,可以忽略不计)和残余T HC排放(包括生成的乙醛和残余乙醇等)的影响。由图2可看出:随着乙醇喷射量的增加,NO x 转化效率不断升高,当乙醇与NO x的摩尔浓度比为

?

2

?

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1时,NO x 转化效率也达到最大值,为96%,继续喷

入乙醇不会大幅度提高NO x 转化效率。随着乙醇

喷射量的增加,生成的CO 和残余的T HC 也不断上升。CO 的生成是Ag/Al 2O 3催化剂下以醇类、醛类和烃类等有机化合物还原NO x 时的共性问题。研究表明CO 部分来源于NO x 还原反应关键中间体NCO 的生成和转化过程[9],因此很难达到既完全消

除反应过程中产生的CO ,又不影响Ag/Al 2O 3选择性催化还原NO x 活性的目的。因此,在保证NO x 转化效率的同时,为了尽量降低CO 和残余T HC 的生成,应当将乙醇的喷射量控制在与排气中的NO x 摩尔浓度比在1左右

。

图2　乙醇喷射量对NO x 转化效率的影响

(1726r/min ,475N ?m ,NO x =1500×10-6

)

图3　SCR 催化剂性能曲线

按照乙醇与NO x 的摩尔浓度比为1.5的比例对SCR 催化剂进行了温度特性测试,结果如图3所示。可以看出随着催化剂入口温度的升高,Ag/Al 2O 3催化剂开始时活性不断提高,NO x 转化效率也相应上升,但当温度较高时,NO x 转化效率开始下降,主要是由于高温时还原剂的非选择性燃烧不利于NO x 选择性催化还原。30000h -1空速条件下,在340°C

～450°C 之间时NO x 转化效率均在95%以上。当空速升至50000h -1时,NO x 转化效率略有下降,起燃

温度T 50也相应升高。从Ag/Al 2O 3催化剂的温度特性可以看出,当排气温度较低时,NO x 转化效率很低,此时喷入的乙醇不能有效降低NO x 排放。2.2　SCR +DOC 组合效果

随着乙醇对NO x 的还原,会生成大量的CO 和残余T HC ,必须加入DOC 以去除这些有害成分。图4为SCR +DOC1催化剂组合,在发动机转速为1800r/min 的负荷特性下,对T HC 、CO 和NO x 的转化效果。从图4可看出:随着负荷的增加,发动机排气温度升高,SCR +DOC1催化剂组合对T HC 的转化效率逐渐提高,尤其在高负荷点,基本与原机相同;在温度较高时,DOC1会引起NO x 转化效率的下降,主要原因是SCR 反应产生的N H 3、HCN 和C H 3CN 有害排放物又被DOC1氧化成NO x ;氧化催化剂DOC1对CO 的转化效率并不高,在SCR +DOC1催化剂组合之后仍然有大量的

CO 排出。

　图4　SCR +DOC 集成后处理系统对排气的作用

(1800r/min ,乙醇与NO x 的摩尔浓度比为1)

考虑到氧化催化剂DOC1不能有效去除NO x 还

原过程中产生的大量CO ,试验采用了Cu/TiO 2和Pt/TiO 2的氧化催化剂组合DOC2,即在Cu/TiO 2催化剂

后面放置一块Pt/TiO 2催化剂,从而提高对CO 的氧

化能力。从图4中430N ?m 和570N ?m 两个点看出,DOC2同样会降低NO x 的转化效率,同时可以大幅度消除CO ,也可以进一步降低残余的THC 。本文采用SCR +DOC2催化剂组合进行后续控制策略的研究。2.3　还原剂喷射控制策略的设计

后处理系统转化性能除了受催化剂本身性能影响外,还受乙醇喷射量、空速和排气温度等运行参数影响。在发动机实际运行过程中,随着工况的不断

?

3?

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变化,

必须对乙醇的喷射进行实时控制,充分发挥后

处理系统的性能,避免T HC 和CO 排放的升高。

为实时控制乙醇喷射量,电控单元ECM 需实时监测发动机排气的总量、NO x 浓度及温度等参数。排气温度可采用温度传感器实时测量。由于排气总量和NO x 浓度与发动机工况密切相关,并且不易直接测量得到,因此需对发动机调速杆位置和发动机转速进行监测,然后通过预先试验得到的MA P 图来确定排气总量(图5)和NO x 浓度(图6)。此外,由于发动机实际运行环境会对上述参数产生影响,而催化剂老化程度也会影响催化剂转化效率,因此需对乙醇喷射量进行适当校正。基于上述思路,形成了乙醇喷射控制的基本控制策略。由于缺乏NO x 传感器,本文采用开环控制方式,如图7所示

。

图5　排气总量MA P

图

图6　NO x 浓度MAP

图

图7　乙醇喷射开环控制系统框图

2.4　

控制策略的应用和改进

图8　后处理系统ESC 测试结果

乙醇还原NO x 的反应是表面反应,影响转化效率的最主要因素是催化剂表面温度。由于催化剂为堇青石载体,体积较大,热容很大,排气温度的不断变化会造成催化剂表面温度不均匀,NO x 转化效率也会受影响。另外,乙醇还原NO x 的反应是放热反应,转化效率的高低反过来又会影响排气和催化剂

表面的温度。催化剂表面的温度很难直接测量得到,必须选取一个合适的可测参数来估计出催化剂

?

4?

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的平均表面温度,才能合理控制乙醇的喷射量。图8为后处理系统ESC测试连续采样结果,其中乙醇按照1的比例喷射。采用图8a后处理系统后的稳态排放值与原机稳态排放对比见表4(乙醇质量消耗率约为油耗率的6%)。表4表明,使用SCR+DOC的后处理系统后,NO x得到了大幅度降低,转化效率为64%,而CO和T HC的十三工况加权结果(每个工况最后30s取平均值之后加权平均)与原机相比变化不大,3项指标均达到了欧2Ⅲ标准要求。

表4　后处理系统ESC测试结果g/(kW?h)

NO x T HC CO

原机13.060.300.41

SCR+DOC2 4.650.290.45

从图8a的连续记录结果可以看出,虽然CO和T HC十三工况加权结果较低,但是在工况变化的过程中出现了非常明显的局部峰值。几个高峰均出现在低排温工况向高排温工况过渡处,其主要原因是:在低温工况时,SCR催化剂整体温度下降;在高温工况初期,虽然催化剂入口温度受发动机排温影响而升高,但SCR催化剂本身的温度并没有升高,转化效率并没有上升。因此需要对控制参数进行调整。

图8b与图8a相比CO和T HC的局部峰值明显被消除,CO和T HC的连续采样曲线与原机接近,但其代价是NO x转化效率的降低,经过后处理系统后NO x排放加权平均结果由原来的4.65 g/(kW?h)升高至5.13g/(kW?h),超出了欧2Ⅲ限值。

为提高NO x转化效率,需对控制参数作进一步改进。考虑到发动机由高温工况变化至低温工况时,DOC的温度变化比SCR催化剂慢,虽SCR 转化效率下降,但DOC转化效率依然很高,适当喷入乙醇,可转化部分NO x,但不会造成DOC后T HC和CO排放的增加。因此,需对SCR催化剂和DOC进行综合考虑,选取SCR催化剂和DOC各自入口和出口平均温度作为控制参数。此时ESC 测试结果如图8c所示。结果表明,NO x转化效率得到了提高,加权平均结果降低到 4.63 g/(kW?h),而CO和T HC排放并没有升高,也没有出现局部峰值。

表5对3种不同控制参数的结果进行了对比分析。分析表明以SCR催化剂和DOC的平均温度作为控制参数,可以取得较高的NO x转化效率,同时避免T HC和CO排放的局部升高。

表5　采用3种不同控制参数时排放对比分析

控制参数

ESC加权结果/

g?(kW?h)-1

ESC平均浓度/×10-6

NO x T HC CO NO x T HC CO

原机13.060.300.4111418863 SCR入口温度 4.650.290.4539812950 SCR入口出口平均温度 5.210.310.454818041

综合考虑SCR和DOC

温度

4.630.340.3441810932

3　结论

(1)对Ag/Al2O3催化剂,当喷入的乙醇与排气中NO x摩尔浓度比为1时,效率接近最大值,随着转化效率的提高,生成的CO也逐渐增多。随催化剂入口温度的增加,催化剂转化效率先升高后降低。

(2)使用Ag/Al2O3+Cu TiO2催化剂组合能大幅度降低NO x,残留T HC也较少,但是NO x还原过程中产生的大量CO不能被有效清除。采用Ag/ Al2O3+Cu/TiO2+Pt/TiO2催化剂组合能够较好地去除NO x,抑制T HC和CO排放升高。

(3)在设计乙醇喷射控制策略时,需要对SCR 和DOC催化剂转化性能随温度的变化进行综合评价。以SCR催化剂和DOC各自前后的平均温度作为控制参数,可以取得较高的NO x转化效率,同时避免T HC和CO排放的局部升高。

参考文献:

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catalytic reduction using a silver2alumina catalytic wit h light al2

cohols and ot her reductant s[C].SA E200520121082.

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[6]　项里程,帅石金,孙建军.柴油机稀燃NO x催化剂的性能评价

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[7]　贺　泓,张润铎,余运波.富氧条件下氮氧化物的选择性催化

还原Ⅰ:Ag/Al2O3催化剂上C3H6选择性催化还原NO的性

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[9]　张长斌.氧化催化剂在稀燃尾气NO x选择性催化还原体系和

室温催化氧化甲醛中的应用[D].北京:中国科学院,2005.

(编　辑:李　贞)

?

5

?

柴油机尾气后处理技术基础介绍

柴油机尾气后处理技术
基础开发室性能组
李兴民 2009.4

内容
尾气后处理技术简介 柴油机尾气的组成 后处理基础知识 典型后处理布置方案
DEUTZ (DALIAN) ENGINE CO.,LTD

尾气后处理技术简介
为什么要采用尾气后处理技术？ 为了满足越来越苛刻的环保法 规要求，仅仅依靠发动机本体 的技术措施已经不能满足法规 的要求，专门针对发动机尾气 采用物理、化学方法进行净化 处理的方法叫做发动机尾气后 处理技术
DEUTZ (DALIAN) ENGINE CO.,LTD

排放法规
2 (8%)
cu rve
8 (9%) 10 (8%)
Torque
Fu ll l oa d
6 (5%)
4 (10%) 75% load
12 (5%)
5 (5%)
3 (10%) 50% lo ad
13 (5%)
7 (5%)
9 (10%)
25% load
11 (5%)
1 (15%) idle
250
A
B
C
Engine speed
100 Torque [%]
200
50
150
0
Engine speed [%]
100
-50
50
-100
0 0
Urban
600
Rural Time [sec]
-150 1200 Motorway 1800
DEUTZ (DALIAN) ENGINE CO.,LTD

柴油机后处理净化技术

柴油机后处理净化技术 1.氧化催化转化器 氧化催化转化器是利用催化剂，象滤清器那样通过排气，将有害成分HC、CO、NOx进行化学反应转化为无害的CO2、H2O和N2的反应器。 减小污染物浓度的原理： 把一氧化碳（CO）、碳氢化合物（HC）和颗粒中的可溶性有机物SOF成分氧化成二氧化碳和水。 氧化催化转化器的结构： 主要由壳体、衬垫（减震层）、载体和催化剂涂层四个部分组成。 ①壳体通常为不锈钢材料，防止高温氧化脱落。 ②衬垫通常为陶瓷材料；隔热性、抗冲击性、密封性和高低温冲 击性优于金属网。 ③载体材料主要有蜂窝陶瓷载体和金属载体两种。 ④催化剂涂层。涂层（γ-Al2O3）+主催化剂（铂Pt、钯Pd） 2.NOx机外净化技术 （1）吸附催化还原法(LNT) 催化剂活性成分：贵金属和碱土金属 在富氧气氛下，用吸附剂MO先将NOx储存起来： 然后在贫氧的还原气氛下进行分解和还原，其反应如下：

（2）选择性催化还原(SCR) NOx的催化还原技术有：选择性非催化还原（SNCR）、非选择性催化还原（NSCR）和选择性催化还原（SCR）三种方式，其中以选择性催化还原（SCR）技术在柴油机上的研究最为广泛。 工作原理： 以NH3或者HC作为还原剂，在催化剂的作用下将NOx转化为无害的氮气（N2）和水蒸气（H2O）。 （3）等离子辅助催化还原(NTP) 机理：空气经过低温等离子体作用后，产生一系列氧化性极强的自由基（OH*、HO2*）、原子氧（O）、臭氧（O3）等强氧化物质，这些物质将发动机尾气中的NO氧化，并转化为NO2

3. 颗粒物机外净化技术 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。此外，也有使用等离子体净化技术和静电分离技术等法对颗粒物进行脱除。 （1）DPF 结构 陶瓷蜂窝载体 陶瓷纤维编织物 22O O ??→2O N NO N +??→+2N O NO O +??→+*N OH NO H +??→+2NO O NO +??→*222NO OH NO H O ++??→** 22NO HO NO OH +??→+323NO O NO +??→

高效清洁柴油机技术-5柴油机排气后处理

现代动力技术之二 现代高效低排放柴油机技术 (五)柴油机排气后处理 石磊 上海交大内燃机研究所

1. 排放污染物的成分 2. 污染物的形成与危害 3. 污染物的来源 4. 污染物的净化方式（1）一氧化碳（CO）：不完全燃烧产物。 （2）碳氢化合物（HC）：未燃和未完全燃烧的燃油、润滑油及其裂解产物和部分氧化产物。 （3）氮氧化合物（NOx）：在燃烧过程中和排入大气后造成的氮的各种氧化物（NO、NO2为主）的总称。 （4）颗粒排放物(PM）：主要是碳烟、未燃燃油和润滑油液态颗粒，以及其他碳氢化合物、硫化物、含金属的灰分等。 （5）二氧化碳（CO2）：燃烧的必然产物。

1. 排放污染物的成分 2. 污染物的形成与危害 3. 污染物的来源 4. 污染物的净化方式 一氧化碳（CO） （1）形成原因 汽油机——主要是由可燃混合气过 浓造成的。 柴油机——主要是由燃烧室内部缺 氧或温度过低造成的。 （2）危害 是一种无色、无味的有毒气体，吸 入人体后，能以比氧强210倍的亲和 力同血液中的血红蛋白结合，形成 碳氧血红蛋白，阻碍血液向心脏、 脑等器官输送氧气，从而引起各种 中毒症状，直至使人窒息死亡。

1. 排放污染物的成分 2. 污染物的形成与危害 3. 污染物的来源 4. 污染物的净化方式 碳氢化合物（HC） （1）形成原因 汽油机——主要是因为低温缸壁的 冷激作用，使火焰消失；电火花太 弱，不能点燃混合气；进排气门重 叠期间，新鲜混合气泄漏；曲轴箱 窜气，汽油箱或化油器浮子室内汽 油蒸发等。 柴油机——主要是混合气形成不良 或温度过低而形成。 （2）危害 HC吸入人体后会破坏造血机能，造 成贫血、神经衰弱等，同时也会致 癌。

HW：柴油机后处理技术概述

当下常用柴油机后处理技术： 1SCR（Selective Catalytic Reduction选择性催化还原技术） 1.1NH3- SCR 1.1.1反应原理 使用尿素水溶液作为氨气来源，这种溶液尿素质量分数为32.5%，符合DIN V70070国际标准，市 场上也称之为“AdBlue”溶液。当尿素水溶液被喷射到排气管中后，与高温的废气混合，尿素水溶 液经过气化、热解和水解等一系列复杂的化学反应生成氨气和二氧化碳，简单可以分为两步。 第一步: 热解反应 CO(NH2)2→加热→NH3+ HNCO 第二步: 水解反应 HNCO+H2O→催化剂→NH3+CO2 尿素分解释放出的氨气与废气中的NO x发生化学反应，具体反应方程式如下 4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O 4NH3+2NO+2NO2→4N2+6H2O 8NH3+6NO2→7N2+12H2O 1.1.2控制方法 尿素SCR系统主要由后处理控制单元( DCU)、尿素泵( SM)、喷嘴( DM)、尿素罐、SCR 催化器及 相应液力管路和电气线束构成，如下图所示。 DCU为主控制单元，处理传感器信号、计算尿素喷射量并对各种执行器进行控制。SCR 系统开始 工作时，DCU首先确认系统是否处于正常状态，然后发出指令使尿素泵开始加压，压力使尿素水溶 液开始流动。控制单元通过CAN总线与发动机的ECU进行通讯，获得发动机的运行参数，再加上 催化器上游温度信号，计算出尿素喷射量，驱动喷嘴将适量的尿素水溶液喷射到排气管内，按反应 机理还原尾气中的NO x，多余的尿素被送回到尿素罐内。 1.1.3存在的问题 1.1.3.1低温工况下NO x转化率低 尿素在废气温度为160℃左右时，开始发生热解反应产生异氰酸(HNCO)和一部分氨气。由于尿 素热解需要吸收大量的热量，当排气温度较低时热解速度较慢。有关研究表明，温度为330℃时 仅有20%左右的尿素可以发生热解，而400℃时有50%的尿素发生热解，剩下的尿素只能到达

柴油机后处理系统常见故障分析与检修

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成都纺织高等专科学校机械工程学院 毕业论文 课题名称：柴油机后处理系统常见故障分析与检修班级：层次：?本科?专科 学生学号：20130 指导老师：杨 学生姓名：杨学生专业：汽车检 成都纺织高等专科学校机械工程学院 2016年3月17日

颗粒氧化催化器）主要用来处理PM。 4、DOC：Diesel particle filter （柴油机颗粒捕捉器）主要用来处理PM。 5、EGR：exhaust gas recirculation( 废气再循环) 该技术将发动机废气引入进气管，降低进入气废气再循环该技术将发动机废气引入进气管，降低进入气从缸的氧气浓度，控制燃烧速度，降低燃烧温度, 从而降低NO化合物的生成和排放。 以上就是后处理的一些方式，该篇论文会针对以上方法进行工作原理讲解，而对于该片论文的重点是尿素系统的讲解，其他只作为了解！ 关键词：选择性还原氧化催化器柴油机颗粒捕捉器废气再循环尿素系统

ABSTRACT With the rapid development of economy in our country since the reform and opening to the outside environment is polluted by the corresponding at the same time, in order to our future generations of national environmental safety also ongoing policy regulation. Air pollution is one of them, from industrial and automobile exhaust gas pollution, so in order to reduce automobile harmful gas emissions country made the three countries of truck four emissions standards, the corresponding have truck post-processing system. Oil machine processing wood processing system is used on diesel engine exhaust, forward of the truck diesel is four countries sanhe system; And this system has two kinds of methods corresponding to the three EGR + DPF (Exhaust Gas Recirculation + Diesel particle filter; Exhaust Gas Recirculation + Diesel particulate trap) and the four SCR (Selective Catalytic Reduction of Selective Catalytic Reduction). Here are some post-processing methods: 1, SCR, selectivecatalytic reduction (reduction) Main processing NO compounds. 2, DOC: Diesel oxidation catalyst (oxidation catalysts) mainly use the HC, CO compounds. 3, POC: Partial oxidation catalyst (Partial oxidation catalysts particles) is mainly used to deal with PM. 4, DOC, Diesel particle filter (Diesel particulate trap) is mainly used to deal with PM.

柴油机的发展

国内外柴油机技术的现状与发展 日期： 2005-10-9 来源： 1882 年德国人狄赛尔（ Rudolf Diesel ）提出了柴油机工作原理， 1896 年制成了第 一台四冲程柴油机。一百多年来，柴油机技术得以全面的发展， 应用领域起来越广泛。 大量研究成果表明，柴油机是目前被产业化应用的各种动力机械中热效率最高、 能量利 用率最好、最节能的机型。 装备了最先进技术的柴油机， 升功率可达到30 — 50kWh/L ,扭 矩储备系数可达到 0.35以上，最低燃油耗可达到 198g/kWh ，标定功率油耗可达到 204g/kWh ； 柴油机被广泛应用于船舶动力、发电、灌溉、车辆动力等广阔的领域，尤其 在车用动力方面的优势最为明显， 全球车用动力 "柴油化 "趋势业已形成。在美国、日本 以及欧洲 100%的重型汽车使用柴油机为动力。 在欧洲， 90%的商用车及 33%的轿车为柴 油车。在美国， 90%的商用车为柴油车。在日本， 38%的商用车为柴油车， 9.2% 的轿车为 柴油车。据专家预测，在今后 20 年，甚至更长的时间内柴油机将成为世界车用动力的主 流。 世界汽车工业发达国家政府对柴油机发展也给予了高度重视，从税收、燃料供应等 方面采取措施促进柴油机的普及与发展。 、国外柴油机技术的现状与发展 现代的调整高性能柴油机由于热效率比汽油机高、污染物排放比汽油机少， 作为汽 车动力应用日益广泛。西欧国家不但载货汽车和客车使用柴油发动机， 而且轿车采用柴 油机的比例也相当大。最近， 美国联邦政府能源部和以美国三大汽车公司为代表的美国 汽车研究所理事会正在开发新一代经济型轿车同样将柴油机作为动力配置。 经过多年的 研究、大量新技术的应用，柴油机最大的问题烟度和噪声取得重大突破，达到了汽油机 的水平。 下面是国外柴油机应用的一些先进技术： 一）共轨与四气门技术 国外柴油机目前一般采用共轨新技术、 四气门技术和涡轮增压中冷技术相结合， 发动机在性能和排放限值方面取得较好的成效，能满足欧 3 排放限值法规的要求。 四气门结构（二进气二排气）不仅可以提高充气效率，更由于喷油嘴可以居中布 置， 使多孔油束均匀分布，可为燃油和空气的良好混合创造条件；同时， 上将进气道设 计成两个独立的具有为同形状的结构，以实现可变涡流。 配合，可大大提高混合气的形 成质量（品质），有效降低碳烟颗粒、 提高热效率。 二）高压喷射和电控喷射技术 高压喷射和电控喷射技术是目前国外降低柴油机排放的重要措施之一， 电控喷射技术的有 效采用，可使燃油充分雾化，各缸的燃油和空气混合达到最佳， 降低排放，提高整机（车）性 能。 可以在四气门缸盖 这些因素的协调 HC 和 NOX 排放并 高压喷射和 从而

柴油车排放后处理

柴油机后处理技术

Legislation
Emission Reductions Evolution
16 14
* PM scale x10 *
NOx -86%
18 years
PM -95%
13 years
12 10 8 6 4 2 0
98 00 90 94
Euro 0 Euro 1
-43%
g/kW.hr
-12% -29% -56%
Euro 2
-30% -80%
Euro 4
-33%
Euro 3
-43%
Euro 5
02
96
04
92
06
08 20
19
19
19
20
20
19
20
19
20
20
10

Aftertreatment Technology Options

Diesel Engine Emission Technology Approach
Emissions Level Euro-Ⅱ Euro-Ⅲ Euro-Ⅳ Euro-Ⅴ Euro-Ⅵ
Fuel Sulfur(ppm) 2000 Electric Control Fuel Injection Pressure (MPa) Turbocharging and Intercooling 80 Turbocharge
300 √ 120 Turbocharge
<10 √ 160 Variable Geometry Turbochgar ge(VGT)
<10 √ 200 Variable Geometry Turbochgar ge(VGT)
<10 √ 240 Variable Geometry or Multistag Turbochar ge LTC
Exhaust Gas Recirculation at Full Load Aftertreatment
None
<5%
<15%
<20%
None
None
DPF
SCR+DPF
SCR+DPF

柴油机微粒排放后处理技术的研究现状及发展趋势

第34卷　第1期2005年2月 小型内燃机与摩托车 S MALL I N TERNAL COMBUSTI O N E NGI N E AND MOT ORCYCLE Vol.34No.1 Feb.2005 柴油机微粒排放后处理技术的研究现状及发展趋势3 邱卓丹　张洪涛 (广西工学院汽车工程系　广西柳州545006) 摘要:本文介绍了柴油机微粒排放后处理控制技术研究的意义;系统综述了柴油机排气微粒后处理技术的研究现状及发展趋势。 关键词:柴油机　微粒　后处理技术 中图分类号:421.5　文献标识码:A　文章编号:1671-0630(2005)01-0024-04 St a tus and New Tendency of D i esel Exhaust Parti cul a te After-trea t m en t Technology Q i u Zhuodan,Zhang Hongt ao Aut omobile Engineering Depart m ent,Guangxi I nstitute of Technol ogy(L iuzhou545006) Abstract:This paper intr oduces the significance of the contr ol f or diesel exhaust particulate,summarizes the status and the ne w tendency of diesel polluti on after-treat m ent technol ogy. Keywords:D iesel engine,Particulate,After-treat m ent technol ogy 1柴油机微粒排放后处理技术的研究意义 柴油机具有高燃油经济性、可靠性和低维护成本等特点,然而其尾气排放特别是微粒排放对环境的污染严重制约了柴油机的发展。 柴油机排气微粒(P M)包括:以碳元素为主的碳烟(占P M组成的50%～80%)、未氧化或未完全氧化的碳氢化合物、硫酸盐及与硫酸盐结合的水和其它杂质。 C.A rcou manis和K.P.Shindler在柴油机混合气燃烧与有害物生成机理的研究中强调:现有的柴油机燃烧过程几乎不可避免地产生碳烟。 在柴油机微粒排放控制中,应遵循先机内净化,后机外净化的原则,集多种控制技术共同作用。对于越来越严格的排放法规,柴油机微粒排放后处理技术显得尤为重要,主要有以下两个原因:①由于NO大多是在混合阶段和稀薄火焰区生成,为高温富氧产物,而微粒大多是在扩散燃烧期富油区生成,为高温缺氧产物。某些减少NO生成的措施会增加微粒生成,反之亦然。这一现象称为NO x 与微粒的折衷,这种折衷使通过机内净化减少微粒排放的措施受到一定的限制。②不管微粒的排放量小到什么程度,它对人体依然有害,即没有一个微粒排放浓度可以认为对人体是安全的。因为仅仅依靠改进柴油机结构、优化组织燃烧、改善燃料品质和降低润滑油消耗来减少微粒生成的机内净化措施的效果有限,所以还要设法把燃烧过程中已经形成的微粒在排入大气以前除掉。 2柴油机微粒排放后处理技术的研究现状及发展趋势 针对柴油机微粒排放的后处理技术比较多,但目前尚无成熟实用的商品化装置。下面作者将对世界范围内广泛研究的各种柴油机微粒排放的后处理技术进行比较详细的阐述,分析各种技术的特点、存在的问题及微粒净化技术发展趋势。 2.1微粒捕集器结合再生技术 过滤技术是使柴油机排气流经过滤体后再排入大气,当柴油机排气从过滤体中通过时,其中的一部分微粒就会被过滤下来,从而达到净化的目的。目前,降低柴油机微粒排放的后处理装置主要是使用微粒捕集器,这是目前国际上最接近商品化的柴油机微粒后处理技术。柴油机微粒捕集器的净化效果已不再是技术 3基金项目:广西自然科学基金资助项目(桂科自0229010) 作者简介:邱卓丹(1973—),女,广西贵港人,讲师,工学硕士,主要从事内燃机节能及排放控制研究。

柴油机尾气处理方式

柴油机尾气处理 抛开油品问题，其实柴油机的尾气处理要比汽油机复杂的多，排放清洁是要付出代价的。 柴油机的排放目前主要是氮氧化物NOx和微粒PM，主要的难点在于NOx 的处理上；而汽油机的排放主要是NOx、碳氢化合物HC和一氧化碳CO等，如果是直喷汽油机也会有微粒PM的排放。 柴油机一般是富氧燃烧，HC和CO比汽油机少多了；但是柴油机的烟是一个问题，这是因为其燃烧方式的原因，柴油机为扩散燃烧，而汽油机为预混燃烧。因此柴油机工作时如果混合气组织不好，就会导致滚滚黑烟，所以造成了柴油机在我们心中的印象总是很差，总觉得柴油机就是不环保的机器，即使汽油机排出大量的无色不可见的有毒气体HC和CO。但有一点你要知道，柴油机的尾气经过完善处理之后，其污染指标全面秒杀汽油机。正如标题所言，这个完善处理到底有多棘手？ 我们知道汽油机的尾气处理一般只需一个大铁壳，也就是三元催化转化器就可以解决了，不保险？那加个氮氧化物存储式催化转化器（NSC）就稳了。燃鹅，柴油机却用不了…为熟么呢？还是因为柴油机为富氧压燃，空燃比相当大，三元催化器在处理NOx时如果氧分压过高，转化效率将会大大下降。所以呢，还得想别的方法… 一、EGR（Exhaust Gas Recirculation 废气再循环） 内燃机在燃烧后将排出气体的一部分分离出、并导入进气侧使其再度燃烧的技术，主要目的为降低排出气体中的NOx与分担部分负荷时可提高燃料消耗率。燃鹅…EGR是很讲求控制策略和实现的，为柴油机加装EGR后动力下降油耗升高再正常不过… 二、DOC（Disel Oxidation Catalyst 柴油氧化催化器） DOC是将柴油燃烧后的排放物，例如CO、HC和SOF等，进行氧化，然后产生CO2和H2O。但DOC并不能将污染物完全氧化，其转换效率分别为：CO：70-90%；HC：60-80%；SOF：40-50%。所以，仅仅DOC是不够的… 三、NSC（NOx Storage Catalyst 氮氧化物存储式催化转化器）

柴油机排放后处理技术

柴油机排气后处理技术的探讨 摘要 围绕车用柴油机排放控制这一主题。对国内外柴油机排放法规的发展趋势进行了综述。对满足面向世界排放法规的柴油机排气后处理控制技术进行了探讨。 关键词：柴油机排放法规排气后处理微粒捕集器微粒氧化催化器选择性 催化还原低温等离子 引言 排放方面的优势是包括汽油机在内的所有热力发动机无柴油机在节能与CO 2 法取代的。柴油机排气中有PM, N Ox , HC 和CO 等有害污染物, 其中PM 和NOx 是排放法规的主要控制对象。为减轻柴油机对大气环境的污染, 各国排放法规越来越严格。在发动机常用工况范围内, 仅采用机内措施降低PM 和NOx 排放已逐渐趋于极限, 只有对柴油机排气采取后处理净化措施, 才能满足未来更为严格的排放法规。目前常用的排气后处理技术主要有针对PM的氧化催化转化器DOC、颗粒捕集器DPF,针对NOx排放的选择性催化还原技术SCR、稀燃NOx 捕集技术LNT 、低温等离子技术等。 一、国内外排放法规 目前世界上已形成以美国、欧洲、日本为代表的三大排放法规体系, 其他各国基本上是采纳其中一种。图1 和图2 示出欧美及中国重型柴油机PM 和NOx 的部分排放法规限值的对比。图中欧洲和中国采用的是欧洲稳态测试循环下的限值, 美国采用的是瞬态工况标准测试循环下的限值。 图1 欧洲、美国和中国的NO 图2 欧洲、美国和中国的PM X 排放限值排放限值 由图1 和图2 可以看出: 美国由U S2002 至U S2010, NOx 排放限值由5. 36 g/ ( kW h) 降低到0. 27 g/ ( kW h) , 减少95% , PM 排放限值由0. 13 g/ ( kW h) 降低到0. 013 g / ( kW h) , 减少90%, 过渡时间为8 年; 欧洲从2000 年的欧#标准到2008 年的欧! 标准, NOx 排放限值由5. 0 g / ( kW h) 降低到2. 0 g/ ( kW h) , 减少60%, PM 排放限值由0. 1 g/ ( kW h) 降低到0. 02 g/ ( kW h) , 减少80% , 过渡时间为8 年; 我国自2007 年国III( 欧III) 标准到2012 年的

柴油机排放后处理技术

柴油机排气后处理技术 进入二十世纪九十年代以来，能源危机和环境污染两大问题，严重危害人类社会的可持续发展，日益受到各国政府和民间的重视。随着汽车工业的发展，汽车保有量的增加，对能源和环境的压力日益加剧，新的排放法规的要求日趋严格，研究开发低排放、低油耗的汽车新技术势在必行[1]。 柴油机作为一种高效节能的动力机械，在军车动力中占据这越来越重要的地位。为了保持柴油机卓越的燃油经济性，同时又能满足越来越严格的排放法规要求，电控燃油喷射、可变截面涡轮增压器和废气再循环、排气后处理等技术被相继采用，并逐渐成为先进柴油机的通用技术标准。然而，随着排放法规的日益严格，机内净化技术实现起来已经愈有难度且成本较高，排气后处理技术成为了减少尾气污染的重要手段。 本文章主要介绍柴油机主要污染物生成机理，柴油机排气后处理技术的相关情况。 一柴油机排放主要污染物生成机理 柴油机排放的主要污染物有：NO x、微粒。 1.NOx的生成机理 感兴趣的氮氧化物是指NO，N2O（燃气轮机）和NO2，其中常见的是NO和NO2，它们统称为NOx。在燃烧后的排气过程中，更加稳定的NO几乎总是超过其它氮氧化物占主要地位。 NO的生成途径以确定有两种： 1.高温途径即在已燃区产生的NO称为热NO； 2.瞬发途径。即在火焰区产生的NO称为瞬发NO； 氮氧化合物是在燃烧过程中由燃烧空气中的氮或来自化石燃料中的含氮有机物（主要是在重油和煤中）生成的。若NOx排放受到热力学平衡约束条件控制的话，则氮氧化物的浓度在排气温度下将小于1×10-6。当燃烧产物的温度下降，NOx浓度开始降低，但在火焰温度下，供NOx分解的时间在通常的燃烧设备中都太短，难以达到平衡状态，以及氮氧化合物在数十到数千（与燃烧的情况有关）10-6的浓度下被激冷。这样，NOx生成和分解的化学过程是由化学动力学而不是热力学控制的。 NO和NO2浓度是彼此被另一个快速活性基反应连系在一起的：NO2和O，H和OH反应生成NO，而NO和HO2反应生成NO2。我们对氮氧化物和非有机成分反应有很好地了解，但对NO和含碳物质反应却有相当空白，对该领域，研究兴趣正在扩大。 2.微粒的生成机理 柴油机的总微粒TPM(total particular matter)是由固体碳(solids, SOL)（起始的固体碳球直径为0.01-0.08μm,由它们组成固体质点并凝聚碳氢化合物生成0.05-1.0μm的SOL），在SOL 外面吸收了一层可用有机溶剂溶去的碳氢化合物称为可溶有机成分以及可溶于水的硫酸盐三部分组成。如图示[2]：

SCR技术在柴油机尾气后处理上的应用要点

(2014-2015学年第2学期) XXXX大学研究生课程论文 课程论文题目：SCR技术在柴油机尾气后处理上的应用 课程名称内燃机燃烧与排放控制 课程类别□学位课□非学位课 任课教师XXX 所在学院车辆工程学院 学科专业车辆工程 姓名XX 学号 提交日期2015年5月11日

目录 摘要 (2) 1.引言： (2) 2.目前柴油机排放污染物的控制技术路线 (3) 2.1EGR+ DPF 路线 (3) 2.2优化燃烧+SCR 路线 (3) 3.柴油机SCR技术及其发展 (4) 3.1国外柴油机SCR 技术的研究与应用现状 (4) 3.2国内柴油机SCR 技术的研究与应用现状 (4) 4柴油机SCR技术的实现 (5) 4.1 SCR技术 (5) 4.2SCR关键技术的发展 (7) 4.2.1催化转化器 (7) 4.2.2尿素喷射系统 (8) 5.SCR后处理系统对柴油机颗粒物成分的影响 (9) 6.发展前景 (10) 参考文献 (10)

SCR技术在柴油机尾气后处理上的应用 摘要：随着人们对环境问题的关注，排放法规日益严格，对重型柴油机排放控制技术的研究具有重要意义。在欧洲，“优化燃烧+选择性催化还原（Selective Catalytic Reduction，简称SCR）”的排放控制技术以其燃油经济性好、抗硫中毒能力强等优点，已成为重型柴油机满足欧IV欧V排放标准的主流技术路线。在我国，随着国IV国V排放法规的推进，SCR 技术也正在成为国内发动机排放技术研究的一大热点。为了提高SCR系统的控制性能，开发满足国V排放法规的SCR系统。 本文首先对目前柴油机排放污染物的控制技术路线进行分析，对1EGR+ DPF 路线和优化燃烧+SCR 路线进行了阐述，并探究了柴油机SCR技术在国内外的研究和发展情况。而后有针对性的对SCR技术以及其系统中关键技术进行分析。文章最后，对目标发动机进行实验，采用欧洲瞬态循环（ESC）技术，通过气相色谱质谱联用仪、电感耦合等离子体质谱仪、离子色谱仪对安装了SCR后处理系统前后的排气颗粒物成分包括SOF、重金属、阴离子进行了实验分析。 关键字：SCR 发动机排放颗粒SOF 1.引言： 柴油机由于具有动力性强、耗油率低等优势，在中/重型车辆上得到了广泛的应用，但严重的排放问题仍然制约着柴油机的快速发展。柴油机排放的一氧化碳CO和碳氧化合物CH相对汽油机来说要少得多，但氮氧化物NOX排放与汽油机在同一数量级，微粒PM排放要比汽油机高几十倍甚至更多[1,2]，因此柴油机的排放控制重点NOX是与PM(包括碳烟)。柴油机排放的和是大气的重要污染源，被认为具有高致癌性而且已成为市区空气中颗粒悬浮物的主要污染源，NOX 除诱发人类神经和呼吸系统障碍以外也是造成酸雨和形成光化学烟雾的罪魁祸首之一[3],然而，柴油机的主要排放物NOX和PM无法像汽油机排放污染物那样可以通过采用三效催化转化器有效地解决，主要原因是柴油机排气中氧气含量高，使得利用发动机排气中还原剂来还原NOX的反应难以进行，另外，柴油机排气温度也明显低于汽油机，不利于后处理装置中催化剂的高效工作[4]。随着人

柴油机后处理系统常见故障分析与检修

成都纺织高等专科学校机械工程学院 毕业论文 课题名称：柴油机后处理系统常见故障分析与检修班级：层次：本科专科 学生学号：20130 指导老师：杨 学生姓名：杨学生专业：汽车检 成都纺织高等专科学校机械工程学院 2016年3月17日

摘要 随着改革开放以来我国经济飞速发展的同时环境也受到了相应的污染，为了我们子孙后代的的环境安全国家也不断进行政策管制。大气污染就是其中一种，污染的气体来自工业和汽车尾气，所以为了减少汽车有害气体排放国家制定了货车的国三国四排放标准，相应的就有了货车后处理系统。 油机后处理柴系统的作用是对柴油发动机尾气的处理，该系统配的柴油车是国三和国四系统的货车；而这个系统有两种方法分别对应国三的EGR+DPF（Exhaust Gas Recirculation+ Diesel particle filter；废气再循环+柴油机颗粒捕捉器）与国四的SCR（Selective Catalytic Reduction 选择性催化还原）。 柴油发动机排出的尾气很多污染气体而后处理的系统就是用于对污染气体进行处理，处理的办法是将有害气体或污染气体进行转化为清洁气体，该系统的发明就是响应世界的减少大气污染号召；所以该系统的发明就是对大气的保护。 下面介绍一些后处理方法：1、SCR：selective catalytic reduction （选择性还原） 主要处理NO化合物。 2、DOC：Diesel oxidation catalyst （氧化催化器）主要用处理HC 、CO化合物。 3、POC: Partial oxidation catalyst （部分颗粒氧化催化器）主要用来处理PM。 4、DOC：Diesel particle filter （柴油机颗粒捕捉器）主要用来处理PM。 5、EGR：exhaust gas recirculation( 废气再循环) 该技术将发动机废气引入进气管，降低进入气废气再循环该技术将发动机废气引入进气管，降低进入气从缸的氧气浓度，控制燃烧速度，降低燃烧温度, 从而降低NO化合物的生成和排放。 以上就是后处理的一些方式，该篇论文会针对以上方法进行工作原理讲解，而对于该片论文的重点是尿素系统的讲解，其他只作为了解！ 关键词：选择性还原氧化催化器柴油机颗粒捕捉器废气再循环尿素系统

HW柴油机后处理技术概述

H W柴油机后处理技术 概述 文档编制序号：[KKIDT-LLE0828-LLETD298-POI08]

当下常用柴油机后处理技术： 1SCR（Selective Catalytic Reduction 选择性催化还原技术） 1.1NH3- SCR 1.1.1反应原理 使用尿素水溶液作为氨气来源，这种溶液尿素质量分数为%，符合DIN V70070国际标准，市场 上也称之为“AdBlue”溶液。当尿素水溶液被喷射到排气管中后，与高温的废气混合，尿素水溶 液经过气化、热解和水解等一系列复杂的化学反应生成氨气和二氧化碳，简单可以分为两步。 第一步: 热解反应 CO(NH2)2→加热→NH3+ HNCO 第二步: 水解反应 HNCO+H2O→催化剂→NH3+CO2 尿素分解释放出的氨气与废气中的NO x发生化学反应，具体反应方程式如下 4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O 4NH3+2NO+2NO2→4N2+6H2O 8NH3+6NO2→7N2+12H2O 1.1.2控制方法 尿素SCR系统主要由后处理控制单元( DCU)、尿素泵( SM)、喷嘴( DM)、尿素罐、SCR 催化器及 相应液力管路和电气线束构成，如下图所示。 DCU为主控制单元，处理传感器信号、计算尿素喷射量并对各种执行器进行控制。SCR 系统开始 工作时，DCU首先确认系统是否处于正常状态，然后发出指令使尿素泵开始加压，压力使尿素水 溶液开始流动。控制单元通过CAN总线与发动机的ECU进行通讯，获得发动机的运行参数，再 加上催化器上游温度信号，计算出尿素喷射量，驱动喷嘴将适量的尿素水溶液喷射到排气管内， 按反应机理还原尾气中的NO x，多余的尿素被送回到尿素罐内。 1.1.3存在的问题 1.1.3.1低温工况下NO x转化率低 尿素在废气温度为160℃左右时，开始发生热解反应产生异氰酸(HNCO)和一部分氨气。由于 尿素热解需要吸收大量的热量，当排气温度较低时热解速度较慢。有关研究表明，温度为 330℃时仅有20%左右的尿素可以发生热解，而400℃时有50%的尿素发生热解，剩下的尿 素只能到达催化剂表面后完成热解。当外界环境温度较低或发动机时，发动机废气温度很可能 达不到要求，不能产生足够的氨气，反应效率低下，后处理系统不能发挥应有的作用。对此的 对策是开发低温催化剂，改善尿素溶液喷射装置使喷射出的液滴更小，安装水解催化剂促进尿 素低温水解等等。 1.1.3.2尿素结晶 由于排气管的材料一般为不锈钢，废气与排气管内壁之间存在一定的温度差，如果尿素溶液在 较低的温度下喷射到排气管中，势必有部分雾化后的尿素小颗粒会附着在管壁上形成液膜，进 而会产生晶体。其原因是在温度范围为 132 ～180℃的低温条件下，尿素除了正常分解外，还

HW：柴油机后处理技术概述

当下常用柴油机后处理技术: 1 SCR （Selective Catalytic Reduction 选择性催化还原技术） 1.1 NH 3- SCR 1.1.1 反应原理 使用尿素水溶液作为氨气来源， 这种溶液尿素质量分数为 32.5%，符合DIN V70070 国际标准，市 场上也称之为“ AdBlue ”溶液。当尿素水溶液被喷射到排气管中后，与高温的废气混合，尿素水溶 液经过气化、热解和水解等一系列复杂的化学反应生成氨气和二氧化碳，简单可以分为两步。 第一步：热解反应 CO （NH 2）27加热T NH 3+ HNCO 第二步：水解反应 HNCO+H 2O T 催化剂 T NH 3+CO 2 尿素分解释放出的氨气与废气中的 NO x 发生化学反应，具体反应方程式如下 4NH 3+4NO+O 2T 4N 2+6H 2O 4NH 3+2NO+2NO 2T 4N 2+6H 2O 8NH 3+6NO 2T 7N 2+12H 2O 1.1.2 控制方法 尿素SCR 系统主要由后处理控制单元 （DCU ）、尿素泵（SM ）、喷嘴（DM ）、尿素罐、 相应液力管路和电气线束构成，如下图所示。 廉倉我力和置 ------- 通讯信号 DCU 为主控制单元，处理传感器信号、计算尿素喷射量并对各种执行器进行控制。 SCR 系统开始 工作时，DCU 首先确认系统是否处于正常状态， 然后发出指令使尿素泵开始加压， 压力使尿素水溶 液开始流动。控制单元通过 CAN 总线与发动机的ECU 进行通讯，获得发动机的运行参数，再加上 催化器上游温度信号，计算出尿素喷射量，驱动喷嘴将适量的尿素水溶液喷射到排气管内，按反应 机理还原尾气中的 NO x ,多余的尿素被送回到尿素罐内。 1.1.3 存在的问题 1.1.3.1低温工况下NO x 转化率低 SCR 催化器及 I ------ 1 --------- 5砸嚥iiB 度传感猛 J 上游 卜游 --------------

柴油车后处理技术及应用 陈耀强

满足国Ⅳ标准的柴油机尾气后处理技术及应用 四川大学 四川中自尾气净化有限公司 陈耀强

内容 一、柴油机尾气的特征及后处理的难度 二、Urea-SCR 三、DOC 四、DPF和POC 五、值得注意的几个问题 六、醇类燃料（含氧燃料）车尾气净化 七、催化剂性能和耐久性的实验室评价

一、柴油机尾气的特征及后处理的难度 1、尾气的危害和净化前景 ?汽车尾气：HC，CO，NOx和颗粒物（PM）等污染物，经大气中的光化学反应后，还将产生地表臭氧）和过氧化物； （O 3 ）和过氧化物为致癌物质；?PM 、地表臭氧（O 3 ?CO，NOx和HC为致病物质，严重危害人类的健康和生态环境。 ?汽车尾气对人类造成疾病和死亡，特别造成大量人的早死（2007年我国34万人因尾气污染而死亡）.

?汽车尾气净化催化剂是一个发展迅速，成就卓著，对环境保护作用巨大，经济效益和社会效益显著的催化领域?1960s uncontrolled emissions 40–60 g CO/km 2000 Euro III 2.3 g CO/km 减少94–96% 2005 Euro IV 1g CO/km 减少97–98% 随后实施Euro V，Euro VI 和零排放标准 最终消除尾气污染

尾气净化催化剂的特征： ?汽车尾气净化催化剂属科学和技术密集型产品国际：27000多项专利，近40000多篇论文。 ?技术来源于对基础科学规律的掌握，是科学技术发展的必由之路。 ?没有高水平的基础研究是不会产生出具有竞争力机动车尾气净化催化剂技术。 ?上述特征决定了世界范围内只有少数几家公司能掌握和发展尾气净化催化剂的技术。

柴油机后处理专题之一 综述

写在前面的话： 谈到“汽车”你会想起什么？是纵横驰骋的速度机器，还是默默陪伴你的生活伙伴，亦 或是越来越拥堵的交通；是曾经盆满钵满的投资收益，还是萦绕脑海的股票代码，亦或难以把握的剧烈波动？汽车这部改变世界的机器，一路急驰而来，不仅关乎投资，更是一种生活方式，一种文化内涵，慢慢地改变着我们的生活。 来吧，一起乘“汽车”，闻天下！从上周起，我们每周推出“车闻天下”专刊，陪您一 起看汽车、闻天下。如果你是车迷，迷恋于汽车的技术之美；如果你爱车，沉醉于自由驰骋的快感；如果你钟情投资，愿意挑战周期波动中的收益；甚至如果你并不了解汽车，只是好奇；那么，来吧，一起乘车观天下！我们希望能够借此方寸之间，用分析师的独特视角，以最轻松、有趣的方式，为您展开不一样的汽车画卷。这里有不一样的行业资讯，有浅显易懂的技术解读，有实用的买车用车建议，也有驾驶爱车去放飞心情的快乐。我们爱生活、爱汽车、爱投资、爱“车闻天下”。我们也希望这个平台能够包罗您对于汽车想了解的一切，如 果您有好的创意、想法、想了解的信息，请按上面的方式反馈我们。感谢关注和支持！ 本期引言： 我们将于 3 月 22 日和 23 日分别组织银轮股份投资者交流会和威孚高科的调研，由于两家公司的共同看点是柴油机国 IV 尾气后处理系统，我们将在近几周的【车闻天下】中详细阐述柴油机后处理系统相关的技术、产业和竞争格局信息，为投资者提供更为系统化和详细的讲解，答疑解惑，敬请关注！ 柴油机后处理专题之一——综述 国外后处理的主要路线都是什么？ 有关研究表明，北京市可吸入的微粒中，约有 23%来自于机动车排放或有关的污染。在机动车排放的微粒中，占机动车总量约 6.6%的柴油车，微粒的排放量占总排放量的 63%。柴油车排放的微粒粒径通常在 10-1000 纳米之间，且含有多种有毒物质，严重危害人体健康。而氮氧化物聚集时可能形成光化学烟雾，也可能引发酸雨。因此，柴油机后处理的标准从诞生以来不断加严，最核心的也是控制氮氧化物和颗粒物的含量。目前欧洲和美国已经分别进入了欧五和 US10 排放法规。 图1：柴油机后处理系统的发展

柴油机排放污染物生成机理与治理措施总结

柴油机主要排放污染物的生成机理、影响因素与治理措施 摘要：通过分析柴油机在实际运行过程中CO、HC、NO X、PM等主要污染物的生成机理，总结归纳出影响这些污染物生成的主要因素，并以此为依据介绍现有的降低柴油机排放污染物的主要措施 关键词：柴油机排放物生成机理影响因素治理措施 1.问题描述 随着科学技术的不断发展深入，更多种类和形式的能源动力机械不断问世并投入应用，但是内燃机由于其应用的稳定性和广泛的适用性在如此环境下依旧在能源动力领域占据着龙头位置。因此内燃机仍然是能源动力领域中首选的动力机械。而内燃机中最典型突出的代表则为车用的往复式活塞内燃机。根据其使用燃料种类的不同可以分为汽油机和柴油机两种。相比于汽油机，柴油机具有燃油消耗低、耐久性好、寿命长、高扭矩输出、功率范围广等优点，因此柴油机在各行业里得到广泛的应用：在重型动力装置中,柴油机应用领域已经占绝对统治地位,在小型轿车等轻型车辆中,柴油机的应用也逐渐渗透。但是由于柴油机的广泛应用而带来的环境污染问题也越来越严重并且越发受到世人关注。柴油机排气污染物主要成分有一氧化碳（CO）、碳氢化合物（HC）、氮氧化物（NO X）、硫化物以及颗粒物（PM）等。由于柴油机采取的质调节方式，因此其混合气的平均空燃比远大于理论空燃比，故其CO与HC排放明显低于汽油机，所以柴油机排放控制的重点在于NO X和PM。由于各排放物生成机理不同，因此在它们各自的控制与净化措施也存在差异。本文接下来将叙述各主要排放污染物的生成机理、影响措施与治理措施。 2.柴油机主要排放污染物的生成机理 2.1.CO生成机理 CO的生成主要有三种途径：一是柴油机进气与柴油喷雾混合不均匀导致局部混合气过量空气系数Φa ＜1，局部燃烧缺氧导致不完全燃烧生成CO；二是已成为燃烧产物的CO2和H2O在高温条件下产生热解反应进而生成CO；三是排气过程中HC未完全氧化生成CO。 2.2.HC生成机理 排放的HC一般是未燃HC，是指没有燃烧或部分燃烧的碳氢化合物的总称。一般认为柴油机中HC的产生主要有两种途径：一是由于滞燃期中形成的过稀混合气在燃烧室内不能满足自燃或扩散火焰传播的条件，导致HC的氧化反应无法开始或瞬间终止，生成未燃HC；二是燃烧过程后期低速离开喷油嘴的燃油与进气不良好混合形成的过浓混合气不能着火及燃烧，生成未燃HC。 2.3.NO X生成机理 柴油机排放的NO X主要是NO和NO2，其中NO占据了NO X排放的85% - 95%。NO本身无毒无害，但NO 随着排气进入大气后会缓慢氧化成有毒的NO2，因此NO X生成机理主要针对NO讨论。NO的生成途径有三个：一是激发NO的生成；二是燃料NO的生成；三是高温NO的生成。前两者NO的生成量极少，可以忽略不计，因此NO的主要生成方式为高温NO的生成。其反应机理如下： N2+O→NO+N N+O2→NO+O N+OH→H+NO 由上式可以知道影响NO生成的因素为高温、富氧和反应时间。 2.4.PM生成机理 柴油机排放的PM主要成分有碳粒、硫酸盐、可溶性有机成分和含金属元素的灰分等。其中碳粒的生成是一个非平衡过程，现在比较流行的理论认为生成碳粒的过程是燃油分子大量分解和原子分子重新排列的过程。当燃油喷射到高温空气中时，轻质烃很快蒸发气化，而重质烃会以液态暂时存在，液态的烃在高温缺氧条件下直接脱氢碳化，成为焦炭状的液相析出型碳粒，粗度一般较大。而已气化的轻质烃，经过不同途径，产生气相析出型碳粒，粒度相对较小。气相的燃油分子在高温缺氧的情况下发生部分氧化和热裂解，