柴油發(fā)動機(jī)尾氣后處理技術(shù)

廖振勇

(廣西嘉德機(jī)械股份有限公司，廣西 玉林 537000)

1研究背景

我國國民經(jīng)濟(jì)高速發(fā)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(yán)峻的是環(huán)境污染問題，也就是汽車排放出的尾氣對環(huán)境的污染問題。機(jī)動車相關(guān)行業(yè)占據(jù)著GDP的大頭，IT行業(yè)都不能與之相比。但是機(jī)動車帶來的污染嚴(yán)重，因此世界各地區(qū)出臺了相關(guān)法規(guī)，各個研究機(jī)構(gòu)也在開展相關(guān)的研究。尤其是柴油發(fā)動機(jī)的尾氣排放物，其中含有氮化物，不僅會對環(huán)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(jī)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(chǎn)生的，所以柴油車一般發(fā)生大部分尾氣不達(dá)標(biāo)都是因?yàn)闊煻?冒黑煙)導(dǎo)致的超標(biāo)。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(yōu)化點(diǎn)火角，尾氣循環(huán)，優(yōu)化壓燃比，尾氣內(nèi)外循環(huán)，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(shù)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(biāo)準(zhǔn)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(guān)系出現(xiàn)了不平衡。當(dāng)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(xiàn)在科技更加發(fā)達(dá)，因?yàn)榄h(huán)境問題日益嚴(yán)重，關(guān)于尾氣排放的法規(guī)條款也日益增加，但是這并不意味著DOC技術(shù)就被這個時代放棄了，它并不會退出歷史舞臺，現(xiàn)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(yīng)用前景。

2.2DPF

DPF是免維護(hù)的，但是對油品質(zhì)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(dāng)排氣溫度足夠高時，被其過濾下來的碳顆粒物會被集中點(diǎn)燃并燃燒消除以達(dá)到自清潔的效果。小轎車要達(dá)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(xù)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(tǒng)并噴射少量的柴油而后主動燃燒以消耗顆粒物，進(jìn)而達(dá)到自清潔的效果。油品不佳會導(dǎo)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(jī)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(huán)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(xué)反應(yīng)去除，并產(chǎn)生無害的氮?dú)夂退?。SCR是相對比較現(xiàn)代化的，也是極其高效的柴油機(jī)后處理系統(tǒng)，隨著時間的推移，該技術(shù)也已經(jīng)日趨成熟了。SCR系統(tǒng)是奔馳寶馬的柴油車能夠行駛100 km費(fèi)4 L油的主要原因。SCR的諸多優(yōu)勢包括對油品沒有要求、不產(chǎn)生排氣背壓和不需要清潔維護(hù)等。

現(xiàn)在于處理尾氣這一方面較為普及的就是車用尿素。一般因?yàn)閮r格因素(即使車用尿素并不貴，但因?yàn)榧夹g(shù)問題，相對于普通尿素還是要貴一點(diǎn))，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(shí)車用尿素很重要。缺少車用尿素對發(fā)動機(jī)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(biāo)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(biāo)準(zhǔn)是很嚴(yán)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(tǒng)造成更大的損傷，可謂賠了夫人又折兵，不能因?yàn)橐稽c(diǎn)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(wù)競爭。

2.4EGR

EGR技術(shù)則利用的是廢棄循環(huán)系統(tǒng)，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(nèi)的溫度，從而造成低氧環(huán)境，可以產(chǎn)生不充分燃燒現(xiàn)象，并且還可以減少排放。搭載EGR主要是為了降低油耗。當(dāng)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(nèi)EGR的普及知識沒有能讓廣大的車主或準(zhǔn)車主了解，這個是推廣EGR技術(shù)不恰當(dāng)?shù)淖龇ㄖ弧?/p>

3小結(jié)與展望

關(guān)于汽車的尾氣處理技術(shù)，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(jìn)而減少氮氧化物的產(chǎn)生，但是這會產(chǎn)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(tǒng)內(nèi)形成積碳，100000km就需要清洗一次。EGR是汽油車和柴油車產(chǎn)生大量積碳的罪魁禍?zhǔn)字弧Ｓ蠸CR后，EGR的工作負(fù)擔(dān)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(fā)明。

目前相關(guān)研究人員已經(jīng)研發(fā)出了這項(xiàng)技術(shù)并成功應(yīng)用在其自家的科索系列卡車柴油機(jī)上。率先應(yīng)用在重型發(fā)動機(jī)上是因?yàn)橹匦桶l(fā)動機(jī)的排氣溫度比小轎車的更高，所以SCR能夠很輕易地達(dá)到最佳的工作溫度，一旦SCR進(jìn)入工作溫度，EGR就可以完全關(guān)閉，將油耗降到最低，顆粒物排放量也降到最低。

發(fā)達(dá)國家的尾氣處理技術(shù)要略早于我國，但伴隨著我國科技的進(jìn)步，一些大城市對老舊車后處理技術(shù)進(jìn)行了改造升級處理，同時汽車尾氣處理技術(shù)也逐漸步入正軌，相信在不遠(yuǎn)的未來，可以達(dá)到科技與環(huán)境共存，友好相處。