满足欧Ⅵ标准的柴油机排放技术

fengzhu

图1  没有废气后处理系统就无法满足欧VI排放标准要求



目前柴油发动机的排放水平距离欧Ⅵ排放标准还相差很远，至少NOX和烟尘颗粒的排放值比欧Ⅵ标准要高出许多。但是，以Emitec公司、Emcon净化技术公司和HJS公司为代表的企业在废气后处理技术研发方面又向前跨进了一步。

发动机尾气后处理净化措施和闭式的烟尘颗粒过滤器是目前柴油发动机达标的标准配置方案，但是其他的技术方案同样也能有效地降低有害物质的排放。德国Emitec公司研发的开式紊流金属触媒催化 器和永久再生技术，Emcon净化技术公司研发的可清除废气排放系统中残余的燃油并使得颗粒过滤器再生的废气蒸发器，以及HJS公司研发的利用“加热螺线管”提高废气温度的技术，都是一些不错的解决方案。

由于未来汽车市场中会有越来越多的小型轿车汽油发动机采用直接喷射系统和增压系统，因此“稀燃”和“稀燃尾气”，包括NOX的清洁净化技术对于柴油发动机和汽油发动机有着同样重要的意义。高增压发动机排放出来的颗粒直径通常在400nm以下。

Emitec公司的总经理Wolfgang Maus先生希望法规制定者对欧Ⅵ排放标准中颗粒物的上限也做出规定。据调查表明：以控制CO2排放为主导的车辆，其油耗也相对较低。在这样的基本框架下，汽车生产厂家应对以降低油耗为主导的替代方案中，要在颗粒物和NOX排放之间取得平衡。也就是说，发动机的油耗越低，颗粒排放就越少，把减少NOX排放的任务交给SCR选择性三元催化器去解决。

Emitec公司的SCRi净化系统

按照上述设想，Emitec公司研发了SCRi净化系统。这是一种将颗粒过滤器、SCR三元催化器、NOX催化器以及尿素喷射系统组合在一起的废气净化系统。所有的催化器孔芯都带有金属膜，设计为开放式的紊流结构。其分流式低置过滤器保证了各种介质最佳的混和，产生的废气背压也很低，从而有利于降低燃油消耗。

NOX催化器能够清除废气中的NOX和CO。另外，Emitec公司还利用它尽可能多的从废气气流中生成NO2。所生成的NO2连续地使颗粒过滤器得到再生。在烟尘颗粒过滤器中，每一个孔芯都有极精细的金属纤维网。据Emitec公司介绍，这种烟尘过滤器可以清除大约60％～90％的微小颗粒。




图2  Emitec净化技术公司研发的SCRi净化系统是将颗粒过滤器、SCR三元催化器和NOX催化器（右图）复合在一起的废气净化系统





除此以外，Emitec公司还向颗粒过滤器中喷射尿素，使废气中的有害物质转换为氮和水。为加速这一反应过程，在孔芯表面涂敷了一层二氧化钛材料的反应加速涂层。在氨的帮助下，后续的SCR选择性催化器能够把NOX分解为纯净的氮和水。

若在SCR选择性催化器后还有残留的氨，则可用一个盘状的氧化还原催化器将残存的氨转换为氮和水。依靠这一保障方式可以避免氨的泄漏，而且还可以将SCR选择性三元催化器制成很小的体积，整个SCRi净化系统的体积比传统的SCR三元催化器系统减小了25％～30％。

由于采用了先进的燃烧技术，柴油发动机排出的废气温度越来越低，而且越来越多的轿车配备了起步-停车自动装置，从而对催化器快速升温和烟尘颗粒过滤器连续过滤带来不利影响。因此，Emitec公司使用了金属材料的催化器机体，可根据需要进行电加热。

SCRi解决方案的其他优点包括：能够根据发动机和废气排放系统的工况连续地做出直接的反应，使净化系统始终与发动机工况、废气排放状况保持一致。非连续性的颗粒过滤器再生装置与这一系统是分开的，它的调节相对要付出高昂的代价。这也是在补充安装颗粒过滤器时通常都不安装可调节式系统的原因。

Emitec公司的SCRi净化系统已经大批量投放市场。不久前，大众公司在其生产的共轨喷射柴油机车辆中补充安装了Emitec公司的紊流式NOX催化器。不久的将来，SCRi净化系统将作为车辆补充系统投放市场，并有望成为轿车的标准配置。

Emcon净化技术公司研发的废气净化蒸发器

从阿文美驰集团独立出来的Emcon净化技术公司研发设计了一种废气净化蒸发器，它对传统的颗粒过滤器的再生有着很好的辅助支持作用，对发动机在工作点、负载点的补充喷射有着很好的补充，能够防止在这些工况下出现混和气过稀的危险，帮助达到要求的排气温度。这些性能在短距离行驶或市内行驶是非常需要的。

为此，该系统用一个小型的泵从普通的燃油油路中取出一点点燃油，喷射到排气系统中，并用火花塞点燃，在NOX催化器之前再次导入排气系统，以提高废气排放温度。




图3  SCRi净化系统的结构和净化过程





据Emcon公司介绍：当车辆配备了下置式颗粒过滤器时，使用废气净化蒸发器可以节约大量燃油，与采用发动机设计技术提高温度相比，最多可减少50%的后续补充喷射燃油。废气蒸发过滤器可以通过发动机控制器进行调节。

从2008年起，福特公司的Transit型轿车开始大批量地配备这种废气净化蒸发器；到2009年时，在美国销售的皮卡也将采用这种装置；2010～2011年，欧洲的轿车也将开始大批量配备这种系统。

HJS公司的颗粒过滤器再生系统

HJS公司研发的是与Emitec公司类似的电动支持的颗粒过滤器再生系统。只是这家公司的颗粒过滤器再生技术不是直接再生。他们在催化器基体上设计了很多的加热线圈，依靠催化器基体的热辐射提高烟尘颗粒过滤器的燃烧温度。其前提条件是：烧结材料的颗粒过滤器，在陶瓷材料的颗粒过滤器中无法利用这一加热原理，因为陶瓷材料过滤器的通道没有相互关联的烟尘层。

为了加速烟尘的燃烧，HJS公司在柴油中添加了一种添加剂，使得烟尘燃烧的温度从600℃下降到400℃。在电气加热系统的帮助下，在发动机的各个工作点几乎都可以实现颗粒过滤器的再生。

zyzs

未来的严格的排放还是要从机外做文章，学习了。

crabchen

欧VI不知道要加多少后处理的装置啊

zhaojk

加尿素处理 呵呵

361553610

目前柴油机的减排措施主要是采取一些机外措施，比如EGR，三元催化等等。有些技术已经很成熟了，由于低温等离子体技术的巨大优势，未来必将成为研究的一个很重要的方向，事实上现在理论研究已经很系统了，低温等离子体技术在很多实验室了已经实现，我感觉这个技术肯定会得到广泛应用。

hanpeng

看来以后在排放上只能是在欧四的基础上改进一点了。

qingke85

山东建筑大学的？

mengyang

楼主有更详细的介绍后处理系统的相关资料嘛？

jiaqian19891111

SCR技术会增加成本，但是优势很多

woshijiqun

路过 好好学习下

woshijiqun

路过 好好学习下

woshijiqun

路过 好好学习下