重型柴油汽車國六后處理技術(shù)路線介紹

張秦君，侯飛躍，任喜洋，頡延萌，史智理

（陜西重型汽車有限公司，陜西 西安 710000）

1 排氣污染物的形成及危害

內(nèi)燃機(jī)的燃料為碳?xì)浠衔铮紵龝r(shí)產(chǎn)生的主要有害污染物為：CO、HC、NOx、碳煙PM。發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速很高，混合、燃燒時(shí)間極短，出現(xiàn)熄火，未燃產(chǎn)物為HC；發(fā)動機(jī)起動、大負(fù)荷、變工況用濃混合氣，導(dǎo)致不完全燃燒形成CO；燃燒最高溫度1800℃以上，空氣中的氮?dú)庋趸筛鞣N氮的氧化物NOx；柴油機(jī)混合的不均勻性，在高溫下缺氧燃料發(fā)生裂解、脫氫碳煙顆粒（微粒子）形成PM。

其中，CO 是一種有毒氣體，其毒性在于和人體血紅蛋白親和，生成一氧化碳血紅蛋白，它能阻礙人體血液中氧氣的輸送，引起頭痛，虛脫，神智不清等癥狀和肌肉調(diào)節(jié)障礙等，致人死亡；有害污染物NOx，絕大部分為NO, 一氧化氮能引起中樞神經(jīng)麻痹和痙攣。人吸收一氧化氮會迅速氧化成有毒的二氧化氮，有強(qiáng)烈的腐蝕性和毒性；HC 具有明顯的刺激性。它能刺激眼結(jié)膜，引起流淚并導(dǎo)致紅眼癥，同時(shí)對鼻、咽、喉、器官均有刺激作用，能引起急性喘息癥。；柴油機(jī)排出的微粒有不同程度的致癌作用。

2 排放后處理技術(shù)

是一種對發(fā)動機(jī)排出的廢氣進(jìn)行適當(dāng)處理已減少廢氣對環(huán)境造成的污染的技術(shù)。燃油噴射系統(tǒng)主要應(yīng)用于國二、國三，排放后處理技術(shù)針對國三到國六。

2.1 HC、CO 控制技術(shù)——催化氧化器（DOC）

圖1

DOC（催化氧化器）原理：載體為通道式的蜂窩結(jié)構(gòu)，在催化用下，徹底氧化廢氣中的HC、CO、NO，生成CO2、H2O、NO2，作為DPF 或POC 中顆粒物的氧化劑，徹底將碳粒氧化為CO2。DOC 主要應(yīng)用于柴油車的后處理裝置，提供氧化反應(yīng)所需氧氣，用來降低排氣中的CO 和HC 的排放量。

2.2 降低PM 的后處理技術(shù)——顆粒捕集器（DPF）

處理PM 排放最常用的后處理技術(shù)——DPF。通常DPF是指壁流式DPF。過流式顆粒捕集器，載體為通道式的蜂窩結(jié)構(gòu)，廢氣不過濾壁時(shí)，顆粒物通過吸附作用被攔截在通道壁上。

DPF 能夠?qū)崿F(xiàn)90%以上的顆粒物捕集，經(jīng)過DPF 后排氣已經(jīng)接近環(huán)境空氣中的PM 水平。

圖2

2.3 降低NOx 的后處理技術(shù)——選擇性催化還原（SCR）

SCR 系統(tǒng)中的重要組成部分是催化劑。當(dāng)前流行且成熟的催化劑有蜂窩式、波紋狀和平板式等。平板式催化劑一般是以不銹鋼金屬網(wǎng)格為基材，負(fù)載上含有活性成份的載體壓制而成；蜂窩式催化劑一般是把載體和活性成分混合物整體擠壓成型。

SCR（選擇性催化還原）原理：

在催化劑（主要成分為重金屬銅、鉑等）的作用下，向廢氣中噴射尿素溶液。尿素溶液會揮發(fā)出NH3（氨），將NOX還原為N2。

圖3

3 國六后處理技術(shù)路線

3.1 國六后處理技術(shù)路線介紹

國六污染物控制技術(shù)路線可根據(jù)EGR 與SCR 的利用率分為三種：

無EGR/高SCR：進(jìn)氣節(jié)流閥+DOC+DPF+高效SCR。

低/中EGR/SCR：進(jìn)氣節(jié)流閥+VGT+EGR+DOC+ DPF+SCR。

高EGR/無SCR：進(jìn)氣節(jié)流閥+VGT+EGR+DOC+DPF。

3.2 國外典型技術(shù)路線

無EGR+高SCR 路線：

代表企業(yè)：依維柯、斯堪尼亞、沃爾沃及康明斯。

低/中EGR+高SCR 路線：

代表企業(yè)：戴姆勒、斯堪尼亞、沃爾沃、康明斯、曼及達(dá)夫。

高EGR/無SCR 路線：

代表企業(yè)：萬國。

表1 技術(shù)路線對比

3.3 國內(nèi)典型技術(shù)路線

低/中EGR+SCR 路線（主流）：

代表企業(yè)：濰柴、玉柴、錫柴。

代表機(jī)型：錫柴CA6DL3（8.6L）：EGR+進(jìn)氣節(jié)流閥+DOC+DPF+SCR；

玉柴YC6L（8.424L）：低EGR+DOC+DPF+進(jìn)氣節(jié)氣閥+排氣節(jié)氣閥+SCR+AMOX；

玉柴YCK11（10.8L）：EGR+DOC+DPF+SCR；

濰柴WP7（7.47L）：低EGR+DOC+DPF+VGT+進(jìn)氣節(jié)流閥+SCR+ASC。

無EGR+高SCR 路線：

代表企業(yè)：濰柴、康明斯；

典型機(jī)型：濰柴WP12（11.596L）： DOC+DPF+進(jìn)氣節(jié)氣閥+高效SCR+ASC；

?？礗SF4.5（4.5L）：DOC+DPF+SCR+AMOX。

4 結(jié)論與展望

國內(nèi)重型柴油車國六后處理主要傾向于低/中EGR+SCR的技術(shù)路線，但考慮到不同馬力的發(fā)動機(jī)主要應(yīng)用市場需求不同，按排量大小會有對應(yīng)的路線傾向。

隨著國六排放標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施，我國環(huán)境污染治理工作將有更大進(jìn)步。