柴油發(fā)動機尾氣后處理技術（SCR）的應用

廖彥彥

摘 要：目前，大氣污染問題日益嚴峻，為了改善空氣質(zhì)量，國家有關部門出臺了更為嚴格的柴油機排放的相關法律與法規(guī)，在這一時代大背景下，必須推廣后處理技術，這樣一來，才能更好地滿足歐IV及以上排放法規(guī)的相關要求。從2010年開始，我國就計劃在3年的時間之內(nèi)落實柴油車國Ⅳ標準，這對EGR技術提出了很大的挑戰(zhàn)。EGR技術因為其自身的限制，很難滿足柴油車的更加嚴格的排放要求，而SCR則能夠更好地滿足國Ⅳ和國Ⅴ排放標準，所以，SCR技術引領了市場發(fā)展的主流。SCR技術是現(xiàn)在比較流行和廣泛的機外柴油機排放控制技術。全稱叫選擇性催化還原技術，其轉(zhuǎn)化器具有很強的選擇性，主要是針對NOx的排放控制，其還原系統(tǒng)的還原劑可用各種氨類物質(zhì)或者各種HC。

關鍵詞：SCR；尾氣后處理技術；柴油機；NOx

中圖分類號：TK421 文獻標識碼：A

1.EGR與SCR之爭

歐Ⅳ～歐Ⅵ排放法規(guī)的要求是比較嚴格的，為了能夠更好地滿足環(huán)保要求，歐美國家的大多數(shù)中重型商用車和柴油機企業(yè)都在尾氣后處理方面下足了功夫，一般而言，這些企業(yè)主要都是通過使用兩條排放控制技術路線來實現(xiàn)環(huán)保目的。其中一條路線是“優(yōu)化燃燒+SCR”的技術路線，簡稱為SCR路線。這一路線工作的基本原理是對柴油發(fā)動機缸內(nèi)的燃燒過程進行優(yōu)化處理，使空氣污染排放物的濃度降低到紅線要求以下，最后再利用專門的車載后處理系統(tǒng)對發(fā)動機排出尾氣中含量較高的氦氧化物進行一系列的專業(yè)技術處理，以滿足法規(guī)的相關要求。就目前而言，這一技術路線在歐洲國家的使用率很高，基本上所有的長途載貨車用的都是這種方案。

第二條路線是“EGR+DOC/DPF/POC（廢氣再循環(huán)+柴油氧化催化器/柴油顆粒過濾器/顆粒氧化催化器）”技術路線。在這一路線中，“EGR+DPF”的應用是最為廣泛的，簡稱為EGR路線。EGR（廢氣再循環(huán)）技術指的是將柴油機排氣中的少部分廢氣經(jīng)EGR閥進入進氣系統(tǒng)，與混合氣融合后進入到氣缸之中參與燃燒的過程。目前，這種技術路線的主要應用市場是在北美地區(qū)。

2.SCR系統(tǒng)簡介

2.1 SCR系統(tǒng)反應原理

SCR中的“S”指的是“Selective”，中文含義是選擇性，“C”代表的是“Catalytic”，中文含義為催化，“R”代表的是“Reduction”，中文含義為還原。從本質(zhì)上來說，SCR系統(tǒng)是一種機外凈化系統(tǒng)。作為行之有效的一種排氣后處理措施，NOx選擇性催化還原技術最開始是應用于鍋爐、焚燒爐以及發(fā)電廠等固定式的污染源上，以此來減少NOx的排放。其工作的基本原理是用氨氣來充當還原劑，在催化劑的作用下將柴油機排氣中有害的NOx轉(zhuǎn)化成無害的氮氣（N2）以及水蒸氣。雖然氨氣本身是一種無毒的氣體，但是氨氣的氣味讓人難以接受，這就導致了不能夠直接在汽車上使用氨氣，所以，就通過使用向排氣管中噴射尿素水溶液的方法來提供完成反應所需要的氨氣。戴-克Actros以及沃爾沃FH12重卡達到歐IV、歐V排放所用BlueTec技術的基礎就是SCR系統(tǒng)。SCR技術有一個很大的優(yōu)勢就是它對燃油中的硫不敏感。

2.2 SCR系統(tǒng)工作原理

SCR系統(tǒng)的組成部件主要如圖1所示。

3.造成scr系統(tǒng)故障的原因

3.1 故障分類

尿素壓力建立失敗、尿素消耗少、OBD扭矩限制與不可清除代碼、OBD燈、尿素加熱不放行、NOx轉(zhuǎn)化效率低、NOx轉(zhuǎn)化效率監(jiān)測不放行、NOx值測量不正確、聞到一股氨氣味、尿素結(jié)晶。

3.2 常見故障排除方法（表1）

4.柴油機排氣后處理技術的發(fā)展趨勢

（1）在今后幾年的時間里，柴油車排氣后處理的重點方向之一就是要開發(fā)出高效的選擇性催化還原的氮氧化物催化劑。要掌握的技術關鍵是催化劑適應柴油機尾氣稀燃以及溫度范圍大的特點，攻克了這一技術難點，問題就能夠迎刃而解。

（2）柴油的車使用四效催化轉(zhuǎn)化器是大勢所趨，將多部分構(gòu)件整合成為一體，這將會極大地促進工業(yè)的發(fā)展。

（3）排氣后處理裝置的集成化將是后處理裝置研究的一大熱點。

參考文獻

[1]邱英杰，石錦蕓.高壓共軌柴油發(fā)動機的SCR處理系統(tǒng)[J].農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程，2009（11）：52-54.