满足欧ⅣorⅤ排放法规的柴油机排气后处理技术
SCR技术
ESC 循环中分别采用怠速为800r/ min, 转速为2 125 r/ min, 转速为2 710 r / min,转速为3 295 r/ min下。SCR 前 后气态污染物测试结果显示：大部分工况点NOx 转化率在 70 %~ 80% 左右, 个别工况点在50 %以下。 ETC循环中采用了快速加载和减载模拟瞬态工况。发动机 在1 s 内能够迅速将转速和扭矩加载至目标值。结果经修 正后将阶跃比例作为NOx 预测值的修正参考量如图：
随着柴油机越来越严格的排放法规的出台柴油机排放控制技术 有了很大的发展。但由于柴油机 自身燃烧方式原因，在颗粒物 （PM）排放和氮氧化物（NOx） 排 放之间存在此消彼长即所谓的 “trade-off”效应。 有研究表明，许多机内净化措施 以牺牲动力性及燃油经济性为代 价。因此柴油车达到国Ⅳ排放标准必须将机内净化不后处理技 术相结合。高效的排气后处理技术 SCR，同时还有对发动机改 动较小，对油品质要求丌高等优点。 SCR在国外得到了相当广 泛的应用，被验证是达到欧Ⅳ甚至欧Ⅴ最有效的后处理方法。
4NH3+3O2→2N2+6H2O
温度对SCR催化转换器的工 作效率有着一定的影响。钒 基催化剂的高效温度范围为 250～500℃。一般中重型 发动机排气温度很少能达到 这么高的温度。沸石分成铜 基和铁基沸石。铜基在低温 时催化能力较强，适用于排 温较低的发动机，铁基适合于排温较高的发动机。沸石的 价格较高。右图为各种催化剂的高效催化性能温度范围。 丌同温度下催化剂转化效率。
SCR（selective
catalysis reduction）技术是指在富 氧条件下，选用合适的催化剂（V2O5-TiO2、AgAl2O3、以及人造沸石等），使还原剂不废气中 NOx的化学反应被催化加速。试验证明采用氨水 做还原剂可以降低NOx排放量90%以上，但需要较 复杂的控制系统，丏残留微量的氨对人体危害较 为严重。所以目前比较有倾向性的看法是采用质 量分数32.5%尿素水溶液作为柴油机SCR的还原剂 （Urea-SCR）。这是由于尿素的水溶液在高于 200℃下即产生氨： (NH2)2CO +H2O→2NH3+ CO
柴油发动机尾气后处理技术
217中国设备工程C h i n a P l a n t E n g i n e e r i ng中国设备工程 2021.01 （下）汽车行业的蓬勃发展使汽车尾气问题愈加严重，尤其是柴油发动机尾气排放物，如氮氧化物给人们的生命健康造成的威胁不断加大，同时，尾气排放还会造成大气污染，给人们的生产生活都带来了不良的影响。
因此，针对以上存在的这些问题，本文对柴油发动机尾气后处理技术开展了深入分析，其能够有效控制尾气排放量。
这一排放控制技术将会对柴油发动机尾气的处理等发挥重要意义。
柴油发动机尾气后处理技术原新涛（广西玉柴机器股份有限公司，广西 玉林 537000）摘要：我国经济高速发展带来的弊端主要是环境污染问题越来越严重，大气污染严重、空气质量下降等使得人们身体健康面临较大威胁，为了能够改善环境污染问题，提升空气质量等需要引起相关部门的重视，针对柴油发动机尾气的排放等制定严格标准和规范。
而尾气后处理技术的应用和推广后，不仅能够使柴油发动机尾气排放达到标准要求，还能够提升柴油发动机尾气排放的控制效果。
基于此，针对于当前该技术发展的情况，本文在对柴油发动机尾气后处理技术开展有效的分析后，对存在的故障或者故障排除的方法等进行探究，总结了当前柴油发动机尾气后处理技术的发展趋势。
关键词：柴油发动机；尾气排放后处理技术；尾气控制中图分类号：U464.172;X734.2 文献标识码：A 文章编号：1671-0711（2021）01（下）-0217-031 尾气后处理技术的相关概述汽车排放标准的不同主要与汽车生产注册的时间或者年限等有直接关系。
现阶段，我国汽车尾气排放标准在与欧洲等国家进行对比时，其内容较为相似。
而对于柴油发动机尾气排放而言，要想达到国家尾气排放标准，需要重视对氮氧化合物和颗粒的排放控制。
我国现阶段的排放标准与欧洲排放标准较为类似，并且欧Ⅳ～欧Ⅵ的排放标准要求呈现了温以及相关燃料数量具有十分密切的联系。
《柴油车排气后处理装置技术要求和试验方法》(征求意见稿)编制说明
《柴油车排气后处理装置技术要求和试验 方法》 （征求意见稿）编制说明中国汽车技术研究中心2008 年 1 月《柴油车排气后处理装置技术要求和试验方法》( 征 求 意 见 稿 ) 编制说明1. 标准制定工作概况1.1 任务来源 环保行业标准 《柴油车排气后处理装置技术要求和试验方法》 的制定任务, 来源于国家环保局 2006 年环保标准增修订计划（序号 87、统一编号 1381） 。
由 中国汽车技术研究中心承担本标准的主要起草编制任务。
本环保行业标准首次制 定，将由国家环保局提出和发布。
1.2 目的 为贯彻 《中华人民共和国环境保护法》 和 《中华人民共和国大气污染防治法》 ， 防治机动车污染物排放对环境的污染，改善环境空气质量，制定本标准。
根据我国柴油车的实际发展状况以及排放污染控制的实际需要， 为了尽早结 束要达到国Ⅱ、国Ⅲ、国Ⅳ以及国Ⅴ柴油车排放阶段标准而采用了排气后处理装 置，但无排气后处理装置评价方法标准的状况，使我国柴油车排气后处理装置评 价要求有据可依。
本标准对加装了排气后处理装置的柴油车， 提出了排气后处理装置的技术要 求并规定了试验方法，以限制不符合要求的排气后处理系统装车使用，旨在提高 我国柴油车污染物排放控制的技术水平，降低柴油车排气污染，保护环境。
2. 国内外标准概况及本标准制定依据2.1 国内外标准概况 国外早在上世纪七、 八十年代就开始对柴油车排气后处理装置的试验方法进 行了研究。
DOC 是目前全世界道路和非道路柴油机应用最广泛的排气后处理装 置，30 年来全世界已有 1000 万辆柴油车安装了 DOC，120 万辆在用柴油车改造 加装了 DOC。
全世界有 100 万个 DPF 安装在新生产的轿车上，20 万个 DPF 加 装到在用车改装项目上。
为了满足这个应用，研究机构、企业进行大量的研究，形成了一些企业技术 规范，还有瑞士的 VERT 和美国加州的 RVP。
欧洲重型柴油机排放法规的技术路线——满足欧Ⅳ及更高排放标准的曼和斯堪尼亚柴油机
所 取 代 例 如 ：电 控 泵 喷 嘴 Ｅ 、 电 控 客 车 都 必 须 满 足 欧 ｌ法 规 。 与此 同 时 ， ＵＩ Ｖ
单体 泵 Ｅ ＵＰ、 共 轨 系 统 ＣＲＳ和 卡 特 彼 德 国 出 台激 励 政 策 鼓 励 购 车 者 提 前购 买
有 助 于 带 有 氧 化 催 化 器 的 颗 粒 过 滤 器 的
的 主 要特 点 概 括 起 来 有 如 下 几 点 ：
。发动 机 布 置 直 列 ６ ； 缸
还 原 后 处 理 系 统 （ ＣＲ）。 Ｓ 表 １ 集 了 欧洲 重 型 车 主 要 制 造 商 汇 欧 ｌ 欧 Ｖ的技 术 路 线 选 择 。 两 条 主 要 Ｖ和
技 术 路 线 分 别 为 废 气 再 循 环 （ ＧＲ） Ｅ
欧Ｉ Ｖ重型 柴油 机 的主要 特点
在 燃 油 喷射 系 统 。 欧 Ｉ Ｖ以后 主 导 欧 洲
欧 洲 欧 … 柴 油 机 的 设 计 变 化 主 要 其 他 措 施 。
以上 ，并 且 在 多 次 喷 射 性 能 上 有 很 多 灵
实 现 欧 Ｉ 之 后 更 高 法 规 的 技 术 活 性 。 为 了 满 足 颗 粒 排 放 限 值 ．颗 粒 过 Ｖ及
勒 的 液压 电 控 泵 喷 嘴 ＨＥ Ｕｌ（ ｙ ｕｉ Ｈ ｄ ａ ｌ 欧 Ｖ 放 标 准 的汽 车 。其 结 果 是 ，在 德 应 用 。 目前 满 足 欧 Ｖ 放 的 Ｅ ｒ ｃ 排 排 ＧＲ发 动 机 Ｅ ｅ ｔ ｎｃ Ｕ ｉ Ｉ ｅ ｔ ｒ 以及 康 明斯 的 ｌｃｒ ｉ ｎｔ ｎ ｃｏ ） ｏ ｊ 高压喷射系统Ｈ 。 ＰＩ 国销 售 的 部 分 发 动 机 达 到 欧Ｖ标 准 ，比 已 经 开 发 出来 并 投 入 广 泛 应 用 ．其 燃 油 欧 Ｖ法 规 实 施 时 间 提 前 约 ３ 。 目前 ， 年 经 济 性也 很 有竞 争 力 。 欧 盟 议 会
欧Ⅳ发动机排气后处理技术
及
PM
( 微粒 )
等
，
它们 主 要 通 过 汽 车排 气管排 放
据 新 的标 准
不得超过
NO
。
柴 油车
．
NO
．
，
和 微 型 颗 粒 物 的排 放 量
。
有近
4 5％
。
的 H C 和 极 少 数 的 其 它 污 染 物 质 由 曲轴 箱 和 燃 油 系
k 0 5 g ／m
．
，
k 0 2 5 g ／m k 1 g ／ rn
，
的含 量 限 值做 了
定 的调整
，
增 强 了尾 气 排 放 的要 求
，
其 毒性 很 强
，
对 人 及 植 物 生 长 均有 不 良影 响
一
是
，
公 布 的欧 Ⅳ 排 放 限值 ( 排 气管 )
如表
1
所示
。
形 成 酸 雨 及 光 化 学 烟 雾 的 主 要物质 之 上 面 附有 大 量 化
；
PM
主 要 成 份 是碳 烟
月 以 后批 准 的新车 型 和 所
烧 的产 物
由 2 0 0 多种 不 同 的成 份 构 成
，
含有 致 癌 物质
，
；
N0
。
有
2006
年
10
月 以前 登 记 的 车辆
一
。
对 发 动 机 尾 气 中的 各种物 质
。
是在燃烧 室 高温 高 压 条 件 下
后变成 N O：
，
由氮 和 氧 化合 而 成
排 放 到大气
表1
欧 Ⅳ 排放 限 值
学物质
，
包含致
实现欧Ⅳ和欧Ⅴ排放法规的若干技术措施
统和 Ｂ ｓｈ等 公 司改进 的共 轨 式 燃 油喷 射 系 ｏｃ 列 所取 代 。” 为全 新燃 油 系统 进 入其 未来全 在
统 。同 时 ， 过 发 动机 内部 的改 进 ， 用废 气 球 最 优 化 柴 油 机 范 围作 出选 择 中 ， Ｃ希 望 通 利 Ｄ—
后 处 理 系统 来 实现 欧 Ⅳ和 欧 Ｖ 目标 ，大 多数 在 ２ 世 纪 第 一个 １ 末 期达 到 全 球 排 放标 ｌ ０年 卡车 制 造商 似 乎 已经 取得 了 共识 ，并 围 绕着 准 ． 在燃 料经 济性 方面 居市 场领先 地 位 。与 并 这 些技 术 ， 思 和推 出欧 Ⅳ和 欧 Ｖ产品 。例如 此 同时 ． 构 寻求 在 大 西洋 两 岸 市场 的 可接 受 性 。 今天 以梅赛 德 斯 大 Ｖ柴 为基 础 设 计 的 Ａ ｔ ｓ 如 果 能实 现 Ｃ ｒｅ 在 日本 的野 心 ．还 将赢 得 ｃｒ ｏ ｏｄ ｓ
质 的新技术 。
一
整 体 式油泵 以及 共轨 系统 的特 性 。 达 ２ ｘ ０ 高 ４ １
＇
、
汽 车和 发 动机 制 造 商在 燃 油 喷射 系
Ｐ 喷射压 力 打开低 颗粒 排放 的通道 。这超 ａ的
统 上的技 术革 新
高 系统 压力 与 高 可变 性 “ 量形 成 ” 结合 对 流 相 首先 ， ｏｃ Ｂ ｓｈ公 司利 用新 式 压 力放 大共 轨 降低 Ｎ ｘ 放是 很 必要 的。把最 好 的整 体式 Ｏ 排 燃 油 系统 以求 在重 型柴 油 机 上谋 出路 。迄 今 喷射 器 的最 大 喷射 压 力ｆ 喷嘴处 压 力达 到 ２ ｘ ４ 曾贬低 共轨 技术 而 拥 护在 重 型 柴油 机 上 采用 １ ａ结 合 由共 轨 提供 易 变 化 的“ａｅｈ ｐｎ ” ０Ｐ ） ｒｔｓａ ｉｇ 整 体 式 喷 射器 和整 体 油 泵 燃 油 系统 的人 ， 似 （ 即通 过 微 秒喷 射行 程 的供 油精 密调 节）喷射 乎 在 改变 自己 的看 法 。 由 Ｂ ｓｈ公 司通 过把 ｏｃ 过程 ， 被证 明是无 与伦 比的。Ｂ ｓｈ公 司一 将 ｏｃ ２５ １的压 力放 大 器装 入每 一 个 喷 射器 ． 得 ．： 使 卡 车 燃油 系统 主 任工 程 Ｂ ｍｄＭａｒ ｅ ｈ 对采访 记 在 “ 压 ” 供 油 技 术 中 出 现 了一 大跃 进 ， 储 式 其 者说 ，Ｐ Ｒ Ａ Ｃ Ｓ系 统 能满 足 ２ ０ ０ ８年将 实 施 的欧 最 大喷 嘴压 力达 到 ２ ｘ ０ Ｐ 。 而通 常 的共轨 Ｖ排 放标 准 ． ５ １‘ａ 而且具 有尽 可 能好 的燃 油经 济性
柴油机排气后处理技术的研究进展及存在的问题
大空气量） 电子控制高压喷射系统（ ， 高压喷射、 预喷 射和多次喷射）进排气门 ４气门化（ 。 增大空气量） ．
Ｅ Ｒ 降低 Ｎ ｘ 。 Ｇ （ Ｏ ）新燃烧方式（ Ｈ ℃Ｉ等； 如 （ ） ｃ 排气后处理技术： ． 氧化催 化、 Ｏ Ｎ ｘ吸收还原
作 者简介 ： 廖世勇 （９３一） 男． 庆人， 士生． １７ ， 重 博 主要 研究方 向： 内燃机的燃烧和排 故。
ＬＩ Ｓ ｉ ｏ ｇ。Ｉ ＡＯ ｈ —ｙ ｎ ＪＡＮＧ Ｄｅ—ｍｉｇ ｎ
【 ｅ日Ⅱ１１ｏ Ａ ｔｒｏ［ ｎｉｅｒ ｇ Ｘ ｎｊ ｏｏｇＵｎｖｒ［ ， ａ １０ ９Ｃ ｉａ Ｄ ｐｒ Ｉｌ ｆ ｕｏａｔ ｅ ｇｎｅｉ ， ｉ ｉ ｔ ［ ｓｙⅪ ｎ７０ ４ Ｉ ｈｎ ） ｅｔ ｖＥ ｎ ａ ａ ｎ ｅ ｔ Ａｂｔ ｃ： ｈ ｕｒｎ ｔｒａ ａｄｅｔｍ ［ ［ ａｌ ｈ ｅｄ ｐ ｎ ｎ ｈ ｐ１ａＩ ｆ ｆ ｒｒ ｔ ｎ ｅｈ ｏ ｇ ｓ ａｔＴ ｅ ｒｅｔｎｅｎｌ ｎ ｘ￣ ａ ｓｕｔ ｎｉ ｔｅ ｖ ｏｍｅｔ ｄｔｅａｐ ｃｔ ｎｏ ｔ ｔ ａｍｅｔ ｃｎ ］ ｙ ｒ ｃ ｉ ＇ ｔ ｏ ｎ ｄ ａ ｏ ａｅ ｅ ｔ ｏ
ａ ｏ Ｆ； ｘ ｄｚ ｔ ｎ ｃ ｔｌ ｔ ｏ ｖ ｒ ｅ ｄ ｎ ＤＰ ｏ ｉ ｉ ｔ ａ ａｙ ｉ ｃ ｎ ｅｔ ｒ ａｏ ｃ
近年 来 ． 油机 技 术 继续 得 到迅 速 的发 展 。许 柴 多性 能指标 明显优于 火花点 火发动机 。柴 油机 燃油
催化 、 氧化催 化 的过 滤器 和连 பைடு நூலகம் 再 生 柴油机 微 粒 带
收稿 日期 ：０ １ ２ ０ ２０ —１ 一ｌ
与汽油机相 比． 柴油机 的有害气体 Ｈ 。Ｏ排 ＣＣ 放量相当低， 一般只有汽油机 的几十分之一， 柴油机 的Ｎ ｘ Ｏ 排放量和汽油机处于 同～个数量级 。 而微粒 排放是汽油机的 ３ ～５ 倍 。因此， 高的 Ｎ ｘ和 Ｏ Ｏ 较 Ｏ 颗粒排放给许多国家的柴油机行业投下 了一层 阴 影， 成为制约其发展的最主要的因素之一。 采用 新配 方柴油 和先进 的燃 烧技 术以及排 气后 处理技术都是适应未来排放限值的关键技术 ． 考虑
优于欧2法规的重型柴油机——包括排气后处理的降低排放对策
、 、＿一，
Ｅ ．—— 限制烟 度峰值 吸 收系数 的欧 洲负荷 响应试验 Ｉ Ｒ
从欧 ３开 始 ， Ｃ Ｒ ９ １ 况 试 验 将 由 Ｅ Ｅ ４ ３工 Ｅ Ｃ和 Ｅ Ｃ取 代 。 新 的稳 态 循 环 除 了 ｌ Ｓ Ｔ ３固
定 工 况外 ， 增 加 了 ３种 随 机 选 择 的 工 况 ， 又 以
表 １ 欧 共 体 Ｎ ｘ Ｐ 排 放 法规 趋 势 Ｏ 、Ｍ
ＮＯ ｘ， Ｐ ． Ｍ
在 欧 洲 、 国和 日本 ， 用 废 气 排 放 法 规 美 引 的时 间是 差 不 多 的 ， 在 限 制 程 度 上 的 要 求 但 却 大 相 径 庭 ， 不 用 说 试 验 循 环 的不 同 了。 更
Ｏ．３ ０
藿５ ０
２５
燃 油 硫 化 物 水 平 ： ５ ｐ ｍ（ ３ ； ０ ｐ 欧 ４ 。 ＜３０ ｐ 欧 ） ＜５ｐ ｍ（ ）
ｃ —欧 洲稳态 循环 （ ＩＡ Ａ Ｅ — ＝Ｏ Ｃ ／ Ｃ Ａ试 验 循 环 ） Ⅱ卜 欧 洲 瞬 态 循 环 （＝ＦＧ ＩＥ试 验 循 环 ）
挑 战 。 为 了能 达 到 这 些 限 值 ， 动机 内必 须 配 有 排 气后 处 理 系统 。 发
叙词 柴 油机 排 放
排 放 法 规
度 测 量是 在 Ｅ＿ 试 验 中进 行 的 。 Ｉ Ｂ
市场 要 求
在 欧洲 ，０ ８年 Ｎ ｘ排 放 计 划 限 制 在 欧 ２０ Ｏ ２水 平 的 ３ ％ 以 下 ， 颗 粒 排 放 则 限 制 在 ０ 而 １％ 。美 国 和 日本 亦 有 类 似 的 趋 势 。 ３
・
ｌ ・ ７
维普资讯
Ｅ Ｃ（ Ｇ 循 环 ） Ｔ Ｆｌ Ｅ