關(guān)于柴油機(jī)scr 技術(shù)基本原理及常見問題探討

區(qū)燦輝

摘 要：隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國汽車工業(yè)迅猛發(fā)展，汽車發(fā)動機(jī)作為其重要的動力基礎(chǔ)，對于汽車的運(yùn)行具有至關(guān)重要的作用。該文主要對汽車發(fā)動機(jī)中柴油機(jī)scr 技術(shù)基本原理及常見問題探討，以期提升柴油機(jī)scr 技術(shù)的應(yīng)用水平。

關(guān)鍵詞：柴油機(jī) scr 技術(shù) 基本原理 應(yīng)用

中圖分類號：TK421 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）05（a）-0102-01

1 柴油機(jī)scr技術(shù)基本原理

1.1 scr技術(shù)的反應(yīng)機(jī)理

Scr又稱選擇性催化還原系統(tǒng)，是用來控制柴油機(jī)排放后的處理的裝置，其主要是將尿素溶液噴射到柴油機(jī)排氣管中，在高溫條件下產(chǎn)生熱解水反應(yīng)，生成具有還原性質(zhì)的，在催化劑催化還原作用下與排氣中的發(fā)生反應(yīng)生成和，其化學(xué)反映過程如下：

（1）熱解水反應(yīng)：

（2）與的催化還原反應(yīng)：

1.2 scr系統(tǒng)構(gòu)成

scr系統(tǒng)主要由尿素溶液添藍(lán)罐、催化消聲器、計(jì)量噴射泵、噴嘴及相關(guān)電控管路等構(gòu)成。計(jì)量噴射泵是用來為尿素溶液輸送到噴嘴而提供動力；催化消聲器是催化氮氧化合物的還原反應(yīng)，防止出現(xiàn)氨氣泄漏的問題；噴嘴則是將輸送來的尿素與空氣混合物順流噴入排氣管，使尿素溶液霧化，以提升催化劑的轉(zhuǎn)化效率。

2 scr系統(tǒng)運(yùn)行的影響因素

2.1 氧氣對催化還原反應(yīng)的影響

在汽車柴油發(fā)動機(jī)的尾氣成分中，主要是氮氧化物。而當(dāng)廢氣中不含有氧氣時，只發(fā)生與的反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)表明，在保持一定溫度及水蒸氣存在的情況中，無氧時scr系統(tǒng)轉(zhuǎn)換較慢，但隨著氧含量的增加，系統(tǒng)轉(zhuǎn)化率會上升，直到氧含量體積超過8%，繼續(xù)增加其含量則不會給系統(tǒng)轉(zhuǎn)化率帶來影響。因此，可以得知，當(dāng)氧含量達(dá)到一定值時，與的反應(yīng)會被控制，主要是、及的共同反應(yīng)。

2.2 scr的空速特性對系統(tǒng)轉(zhuǎn)化率的影響

通常情況下，柴油機(jī)在不同的工況環(huán)境下，催化器的空速變化范圍較大。如當(dāng)scr系統(tǒng)在200～300℃時，scr系統(tǒng)的轉(zhuǎn)化率隨空速的增加反而降低，這主要是因?yàn)榭账俅?、反?yīng)的時間減短，從而導(dǎo)致較多來不及反應(yīng)。而當(dāng)scr系統(tǒng)所處的溫度環(huán)境達(dá)到300℃時，空速大小與轉(zhuǎn)化率基本無關(guān)，這是因?yàn)樵跇O度高溫環(huán)境下，催化劑的活性較強(qiáng)，抵消了空速變化帶來的不利影響。

2.3 燃油品質(zhì)對催化還原反應(yīng)的影響

首先，當(dāng)使用硫含量較高的柴油時，柴油機(jī)排放的尾氣中就會含有，其在催化劑的作用下，容易被氧化成。當(dāng)溫度低于250℃，氨氣和就會生成

，這些物質(zhì)會對催化劑的活性產(chǎn)生不利影響；其次，在柴油機(jī)尾氣含有另一個主要成分，即碳煙微粒（），當(dāng)期堆積在催化器中，會造成排氣的不通暢，使得尾氣難以與催化劑充分接觸和反應(yīng)，因此需要在催化反應(yīng)前先通過顆粒捕集器對尾氣中的PM進(jìn)行處理。

3 柴油機(jī)scr技術(shù)應(yīng)用中的常見問題及解決方法

3.1 催化劑的體積問題

解決方法：（1）可以從催化劑本身出發(fā)，提高催化劑本身所應(yīng)具有的催化活性。這就需要選擇一些高溫特性好且生成少的催化劑。當(dāng)前，

等是應(yīng)用比較廣的活性較強(qiáng)的催化劑。（2）從提高化學(xué)反應(yīng)的效率出發(fā)，通過采取技術(shù)措施而提高的氧化速率。研究表明，當(dāng)中的比重增加時，可以提高低溫條件下的轉(zhuǎn)化率；當(dāng)與的濃度比為1時，的轉(zhuǎn)化率最佳，且scr系統(tǒng)的反應(yīng)速率也會有明顯的提升。那么為了提升的轉(zhuǎn)化率與scr系統(tǒng)反應(yīng)速率，就應(yīng)該想辦法提高的比例。實(shí)驗(yàn)表明，在scr反應(yīng)器前安裝氧化催化轉(zhuǎn)換器是一個非常有效的方法，在保證一定高空速高溫時，能利用鉑作為催化劑的活性成分，將少數(shù)氧化成。當(dāng)然，在熱力平衡作用下，有時候高溫環(huán)境下的轉(zhuǎn)化也會受到限制，但是此限制卻是較科學(xué)的，這是因?yàn)樵跍囟戎饾u升高的情況下，的氧化速率也會提高，當(dāng)其氧化成的比重占到50%以上時，又會減慢其反應(yīng)速率，達(dá)到一個科學(xué)循環(huán)的效果。

3.2 氨泄漏問題

在當(dāng)前較多車用柴油機(jī)scr系統(tǒng)中，尿素水溶液是主要的還原劑，其主要成分是。然而在車輛排放廢氣的過程中，其廢氣溫度的變化范圍極大，可能從100℃迅速提升到600℃，那么在此急速變化的廢氣溫度環(huán)境下，需要噴射的還原劑量也會出現(xiàn)極大的變化。但是，的吸附催化劑的能力又會隨著溫度的升高而降低，容易造成氨泄漏的問題。當(dāng)前，對于廢氣排放的溫度變化及噴射的劑量把握，控制氨泄漏的問題，是面臨的突出問題。

解決方法：（1）通過實(shí)施優(yōu)化措施控制，控制尿素噴射中成分?？梢詫?shí)施相關(guān)技術(shù)，在尿素噴射的過程中，計(jì)算的流量，并重點(diǎn)考慮催化劑活性及其相應(yīng)溫度需求，利用閉環(huán)控制技術(shù)，減少氨泄漏的問題。（2）通過安裝后氧化催化裝置，將過剩的氧化，以減少氨泄漏問題。在安裝后氧化裝置后，通常將鉑作為催化劑，來進(jìn)行催化反應(yīng)。但是催化劑的催化活性對溫度具有較高的要求，當(dāng)溫度低于250℃時，催化劑的催化活性不高；當(dāng)溫度增加時，催化劑活性在加強(qiáng)的同時又增加了與的形成，在此情況下又提升了scr的轉(zhuǎn)化率，增加了氨泄漏的問題。因此，安裝后氧化催化裝置的方式，雖然能在一定程度上氧化過剩的，但卻在溫度升高時，容易造成另一途徑的氨泄漏問題，需要技術(shù)人員合理應(yīng)用。

4 結(jié)語

總之，柴油機(jī)scr技術(shù)是目前國內(nèi)柴油汽車解決和排放的重要技術(shù)，其在我國車用柴油機(jī)上具有較大的發(fā)展空間。當(dāng)然，scr技術(shù)的應(yīng)用受較多因素的影響會造成系統(tǒng)運(yùn)行的障礙，需有針對性的加強(qiáng)研究與技術(shù)優(yōu)化，以更好的發(fā)揮scr技術(shù)的作用。

參考文獻(xiàn)

[1] 邢居真，高俊華.選擇性催化還原（SCR）技術(shù)降低柴油機(jī)NOx排放研究[J].北京汽車，2009（3）：14-17，36.

[2] 盧繼東.SCR技術(shù)在國內(nèi)車用柴油機(jī)上的應(yīng)用[J].裝備制造技術(shù)，2007（5）：80-81，95.