柴油發動機尾氣后處理技術

廖振勇

(廣西嘉德機械股份有限公司，廣西 玉林 537000)

1研究背景

我國國民經濟高速發展，平均下來大城市是每戶人家都有一輛小汽車，但是隨著汽車的普及，很多問題也迎面而來，交通堵塞固然是一個大問題，更加嚴峻的是環境污染問題，也就是汽車排放出的尾氣對環境的污染問題。機動車相關行業占據著GDP的大頭，IT行業都不能與之相比。但是機動車帶來的污染嚴重，因此世界各地區出臺了相關法規，各個研究機構也在開展相關的研究。尤其是柴油發動機的尾氣排放物，其中含有氮化物，不僅會對環境造成不良影響，對人的身體也存在著極大的危害，所以，處理柴油機尾氣問題刻不容緩。

柴油車尾氣檢測通常是煙度、CO含量、NOx含量、HC含量。一氧化碳還有一氧化氮主要都是因燃燒不完全而產生的，所以柴油車一般發生大部分尾氣不達標都是因為煙度(冒黑煙)導致的超標。功率越大，黑煙越大同時煙度超的會越厲害。

汽車的尾氣處理分為2類，一類是前處理，具體方法比如，優化點火角，尾氣循環，優化壓燃比，尾氣內外循環，另一類就是本文所闡述的后處理，下文會做出具體的介紹。

2技術概述

2.1DOC

DOC需要用到催化劑，這種催化劑的活性主要是以貴金屬(Pt)或者 Pb 為主。從國六標準出爐試行開始，鈀價格漲了20倍，銠的價格漲了5倍。90%的銠都被汽車催化劑消耗了，與此同時他們的市場供需關系出現了不平衡。當鈀銠再也買不到的時候，國際汽車催化劑體系將面臨崩潰。

盡管現在科技更加發達，因為環境問題日益嚴重，關于尾氣排放的法規條款也日益增加，但是這并不意味著DOC技術就被這個時代放棄了，它并不會退出歷史舞臺，現在它將廣泛用于DPF的再生、及De-NOx防還原劑泄漏，因此有著更廣泛的應用前景。

2.2DPF

DPF是免維護的，但是對油品質量有一定要求。DPF可以杜絕可見黑煙的排放，其顆粒物排放量甚至比很多渦輪增壓的汽油車更低。DPF一般具有自清潔功能，即當排氣溫度足夠高時，被其過濾下來的碳顆粒物會被集中點燃并燃燒消除以達到自清潔的效果。小轎車要達到足夠的排氣溫度基本上都需要開快車，即60 km/h以上的行車速度。連續行駛15 min以上才會有很好的清潔效果。如果DPF已存滿顆粒物但車速依舊不夠，它就會主動清潔，即啟動電熱系統并噴射少量的柴油而后主動燃燒以消耗顆粒物，進而達到自清潔的效果。油品不佳會導致傳感器失靈，主動清潔功能就會喪失。一旦DPF存滿顆粒物，柴油機就會被限制扭矩甚至拒絕啟動，此時就需要花錢來維修了，這是早年環保型柴油車油品要求高的根本原因。

2.3SCR

SCR是從后端將99%以上的氮氧化物通過化學反應去除，并產生無害的氮氣和水。SCR是相對比較現代化的，也是極其高效的柴油機后處理系統，隨著時間的推移，該技術也已經日趨成熟了。SCR系統是奔馳寶馬的柴油車能夠行駛100 km費4 L油的主要原因。SCR的諸多優勢包括對油品沒有要求、不產生排氣背壓和不需要清潔維護等。

現在于處理尾氣這一方面較為普及的就是車用尿素。一般因為價格因素(即使車用尿素并不貴，但因為技術問題，相對于普通尿素還是要貴一點)，對車用尿素的功效也不是十分了解，很多駕駛員會選擇不用車用尿素，但其實車用尿素很重要。缺少車用尿素對發動機本身來講雖然說并沒有太大的壞處，但是會造成尾氣排放超標或者尿素缺少，長時間如此會造成尿素泵的損壞，就需要去更換尿素泵，車用尿素相對于尿素泵來說可以說劃算得多，相較之下，還是使用車用尿素吧。有的駕駛員又想出一些主意，想自己添加一下尿素，即便宜的尿素，但是車用尿素的標準是很嚴格的，并不是所有的尿素都能滿足車輛所需，用了不合適的尿素，反而會對后處理系統造成更大的損傷，可謂賠了夫人又折兵，不能因為一點小錢便損失了更大的利益。車用尿素本身科技含量不高，最終的競爭將會是成本競爭和服務競爭。

2.4EGR

EGR技術則利用的是廢棄循環系統，主要工作原理利用不充分燃燒，然后利用冷卻的廢棄空氣降低汽缸內的溫度，從而造成低氧環境，可以產生不充分燃燒現象，并且還可以減少排放。搭載EGR主要是為了降低油耗。當然它也能降低氮化物排放，但這個效果不是搭載它主要目的。對于目前國內EGR的普及知識沒有能讓廣大的車主或準車主了解，這個是推廣EGR技術不恰當的做法之一。

3小結與展望

關于汽車的尾氣處理技術，EGR和DPF是站對立面的。EGR使燃料不充分燃燒以降低燃燒室溫度，進而減少氮氧化物的產生，但是這會產生大量顆粒物，一部分對外排放形成黑煙，另一部分留在EGR系統內形成積碳，100000km就需要清洗一次。EGR是汽油車和柴油車產生大量積碳的罪魁禍首之一。有SCR后，EGR的工作負擔可以大大降低，因此積碳會減少，顆粒物排放量會更低，且由于燃料充分燃燒，所以也更省油。所以SCR是極其偉大的發明。

目前相關研究人員已經研發出了這項技術并成功應用在其自家的科索系列卡車柴油機上。率先應用在重型發動機上是因為重型發動機的排氣溫度比小轎車的更高，所以SCR能夠很輕易地達到最佳的工作溫度，一旦SCR進入工作溫度，EGR就可以完全關閉，將油耗降到最低，顆粒物排放量也降到最低。

發達國家的尾氣處理技術要略早于我國，但伴隨著我國科技的進步，一些大城市對老舊車后處理技術進行了改造升級處理，同時汽車尾氣處理技術也逐漸步入正軌，相信在不遠的未來，可以達到科技與環境共存，友好相處。