歐曼GTL重卡后處理系統分析

王學軍 徐長釗 孫長勇

摘 要：隨著汽車工業的飛速發展，汽車的保有量急劇增加，尾氣排放對環境造成了污染，最重要的是影響了人們的身體健康。重卡在國民經濟建設中的地位非常重要，但是重卡柴油機的尾氣排放對環境的影響更大，尾氣中的NOx和碳粒危機人們的生命和健康。所以在利用重卡推進經濟建設的同時，抑制尾氣污染的排放，開發和應用先進的尾氣控制技術，是車輛在設計制造時必須考慮的因素，后處理技術可以降低尾氣排放的污染，后處理技術已經成為柴油機達到國IV國V甚至更高排放水平的技術保證。了解后處理技術和系統工作特點，為維護好后處理系統的正常工作打下堅實的基礎。

關鍵詞：歐曼;后處理系統;故障分析

中圖分類號：U473.9 ?文獻標識碼：A ?文章編號：1671-7988（2020）20-250-03

Abstract： With the rapid development of automobile industry and the rapid increase of car ownership， exhaust emissions cause environmental pollution， the most important thing is to affect people's health. Heavy truck plays an important role in the national economic construction， but the exhaust emission of heavy truck diesel engine has a greater impact on the environment， and the NOx and carbon particles in the exhaust gas crisis people's life and health. Therefore， while using heavy trucks to promote economic construction， it is a factor that must be taken into consideration in vehicle design and manufacturing to restrain exhaust emission and develop and apply advanced exhaust control technology. Post treatment technology can reduce exhaust emission pollution. Post treatment technology has become a technical guarantee for diesel engines to reach national IV or even higher emission level. Understand the post-processing technology and system working characteristics， and lay a solid foundation for maintaining the normal work of the post-processing system.

Keywords： Auman; Post-processing system; Fault analysis

CLC NO.： U473.9 ?Document Code： A ?Article ID： 1671-7988（2020）20-250-03

1 引言

歐曼GTL重卡在國家經濟建上扮演著重要的角色，由于尾氣排放的污染問題，制約了重卡的可持續發展，解決尾氣污染迫在眉睫。各國相繼出臺嚴格的政策，控制尾氣排放污染。目前采用的缸內凈化技術，后處理技術等比較成熟，國內重卡車輛尾氣排放執行由國三向國四標準過渡。由于排放標準的遞進升級，促進了重卡技術的不斷提高，尤其是在控制尾氣排放方面研發力度進一步加強。歐曼GTL重卡采用后處理技術，抑制了尾氣污染的排放，及時進行后處理系統的維護可以保證尾氣排放達到國家標準。

2 柴油機排放措施的改善

為了達到國家排放標準，柴油機的排放處理需要在機內凈化和機外凈化兩方面進行考慮。在既要考慮排氣污染的同時，又要兼顧燃油的消耗，機內凈化技術目前做的比較到位，幾乎把該技術做到了最高的境界。為了確保柴油機的環保質量達標，積極采用后處理技術是目前值得思考的問題。當前在計算機處理技術和電控技術相結合高速發展的年代，將柴油機電子控制系統和后處理系統運用電控技術有機結合，在燃油消耗一定的前提下，使發動機在不同工況下實現柴油機的性能和尾氣排放匹配達到最佳，促進柴油機尾氣排放達到國家標準。柴油機和汽油機尾氣產生的污染物的比較，如表1所示。

表中可以看出，雖然柴油機的HC和CO含量相比較少，但是柴油機碳煙的排放數量比汽油機高出近40倍左右，碳煙對環境造成極大的破壞，而且碳煙對人體的危害最大，所以必須加以抑制。

為了保證柴油機良好的經濟性、動力性，又要符合國家尾氣排放標準，采用了后處理系統。歐曼GTL重卡柴油機SCR系統之所以能實現國五排放標準，是由于尾氣排放的NOx、HC化合物和PM顆粒等指標相繼降低了28%、23%和82%。

采用提高排氣溫度增加廢氣中氮氧化物，然后噴入適量尿素溶液在催化劑作用下，使氮氧化物生成氮氣和水排出，達到控制排放的目的。歐曼GTL重卡柴油機在改進發動機的基礎上，增加了SCR或EGR等后處理系統來實現環保。正確使用和維護該系統是提高車輛運行效率的前提，是排放達標、保護環境的重要保證。

為了保證尾氣排放合乎國際國家的標準，采用三種方式來實施：采用缸內凈化、提高燃油質量、運用后處理系統。柴油機缸內凈化技術主要從尾氣污染物的成分和影響因素考慮，對柴油機進行必要的改進和調整，減少或抑制尾氣污染物的生成和排放。主要采用以下措施。

提高柴油質量就是降低柴油中的硫、膠質的含量;在柴油中加入硝酸烷基酯，它在氣缸內能迅速離解，產生活性基，在體積分數為0.1%時，能提高1～6個單位的十六烷值，從而改善柴油的著火性能;加入鋇、鈣、鐵的化合物，可以降低碳煙的自然溫度，并有改善柴油機濾煙器再生產的作用，提高燃油的潤滑性能。

3 SCR系統

SCR系統是一種控制柴油機尾氣處理排放裝置，可以將尿素混合溶劑注入到廢氣管內，在高溫的作用下，尿素分解為氨氣和二氧化碳，氨氣在催化劑的作用下與氮氧化物反應，NO和NO2被還原為氮氣N2和水H2O以減少NOx排放。

尿素水解為氨氣：（尿素噴射系統）

（NH2）2CO+H2O??→2NH3+CO2 控制溫度200度以上

SCR后處理反應：（SCR催化轉化器）

NO+NO2+2NH3→2N2+3H2O

4NO+O2+4NH3→4N2+6H2O

2NO2+O2+4NH3→3N2+6H2O

作為一種有效的廢氣后處理措施，目的是降低NOx的生成，該技術起先應用于應對鍋爐、電廠等污染源中，用來降低NOx生成，現在應用于降低柴油機尾氣排放污染。原則上，氨（NH3）用作還原劑來加速柴油機的有害成分氮氧化物轉化為無害的氮（N2），水蒸氣（H2O）轉化為氨，氨本身并沒有毒，只是一種帶有很強氣味的氣體，為了達到環保要求，將氨氣通過噴射的形式注入排氣管，與廢氣產生催化作用，形成無污染或污染小的混合物質。

柴油車污染物主要包括碳氫化合物（“HC”）、氮氧化物（“NOx”）、二氧化碳（“CO”）和顆粒（“PM”）。由于柴油機燃燒方式的的特殊性，HC和C0的排放量明顯低于汽油發動機的排放量，但有大量的N0X和C0的生成，所以柴油機主要抑制尾氣NOx和PM的生成，并能符合國四或歐四的標準。為了達到更高等級的標準，需要缸內凈化和尾氣后處理雙管齊下，世界上有兩個比較先進的技術渠道：EGR+DPF線路，由美國汽車所代表;優化燃燒+SCR線路，由歐洲汽車所代表。

3.1 EGR+DPF路線

EGR+DPF路線：減少氣缸中混合氣體的氧氣含量，降低了氣缸中最大燃燒溫度，并防止了氮氧化物的形成。操作原理是：一部分廢氣通過空氣進氣系統的EGR閥，一部分廢氣通過進氣管道和新鮮空氣進入氣缸再次參與燃燒。廢氣中的二氧化碳會降低了燃燒過程中的最大溫度，抑制了氮氧化物的產生，并降低了廢氣中氮氧化物的含量。碳粒通過后處理系統作用，進行過濾，抑制較大顆粒排入大氣，抑制污染環境。

優點：無需增加尿素，操作成本低，無需配備設備，無需增加藍水箱，重量低于SCR系統。

缺點：燃油品質要求較高，硫含量低于50 ppm，需要加裝設備，還要加強冷卻系統的設計。

3.2 優化燃燒+SCR路線

該工藝主要用于通過內部清潔技術控制氣缸中的PM形成，優化柴油機的噴射和改進氣缸的內燃。只有SCR技術才能在后處理過程中減少NOx排放，從而使NOx和PM排放達到要求。

其工作原理是通過控制噴油軟件等措施，在發動機氣缸完全燃燒，使發動機的PM排放達到國家五標準。對于生產的N0x，在汽車排氣系統中加入控制噴射器裝置，將排氣中的NOx轉化為氮和水，并通過“選擇性催化還原過程”從車上去除。

優點：無需改變發動機結構，柴油機在優化燃燒后，發動機的燃料消耗量可以增加5%至7%。如果扣除加藍成本，情況還會進一步改善在3%至5%之間，尿素溶液是安全的，價格低廉，容易獲得，特別是對硫和油不敏感。

缺點：添加尿素，即加藍，并安裝備用設施，提高車輛質量，添加NOX傳感器，以確保閉環控制以滿足國v標準。

3.3 兩條技術路線的比較

4 總結

歐曼GTL重卡在國民經濟建設中處于主力軍的地位，我們既要保證合理利用車輛最大限度的為社會服務，又要考慮車輛的環保問題，這就需要車輛在研發中要綜合考慮，最大限度的控制尾氣的排放，探討更加合理科學的后處理技術，還大自然青山綠水，碧海藍天。

參考文獻

[1] 基于SCR技術的車用柴油機排放后處理的新技術[程強.張振東.劉慧強J2010（11）]汽車零部件.

[2] 丁鳴朝.北京福田系列汽車使用與檢修[M].北京：金盾出版社， 2015.

[3] 蔣德明.達到歐洲VI排放法規的新一代車用重載柴油機[J].車用發動機，2009（4）;1-5.

[4] 李鵬，譚丕強，樓狄明，胡志遠.滿足國V排放的重型柴油機排氣后處理技術[J].2010.8：2-5.

[5] 陳明宏.底盤修理[M]北京：國防工業出版社，2014.

[6] 楊成宏.重型柴油機SCR催化器控制模型研究[D].長春：吉林大學， 2011-05-01.