欧Ⅳ发动机排气后处理技术
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
柴油机排气后处理装置技术要求第5部分：后处理器机械性能
中国环境保护产业协会标T/CAEPI □□－20□□柴油机排气后处理装置技术要求第5部分：后处理器机械性能Technical Requirements of Diesel Emission Aftertreatment DevicesPart 5: Mechanical Performance of After-treatment Converter（征求意见稿）中国环境保护产业协会发布T/CAEPI XXX-201X目 录前 言 (III)1 范围 (1)2 规范性引用文件 (1)3 术语和定义 (1)4 技术要求.......................................................错误！未定义书签。
4.1 一般要求 (3)4.2 机械性能要求 (3)5 试验程序 (4)6 试验方法 (4)6.1 密封性试验 (4)6.2 轴向推力试验 (4)6.3 水急冷试验 (4)6.4 热振动试验 (5)6.5 热疲劳试验 (6)7 检验规则 (7)7.1 检验分类 (7)7.2 检验项目 (7)8 标志、包装、运输、储存 (8)T/CAEPI XXX-201X前 言为贯彻《中华人民共和国环境保护法》，促进环保技术装备发展，规范柴油机排气后处理装置的技术要求和试验方法，降低柴油机尾气排放中的污染物对空气质量的影响，制定本标准。
CAEPI XXX-201X《柴油机排气后处理装置技术要求》分为如下5个部分：——第1部分：氧化型催化转化器（DOC）；——第2部分：选择性催化还原器（SCR）；——第3部分：柴油机颗粒捕集器（DPF）；——第4部分：氨逃逸催化器（ASC）；——第5部分：后处理器机械性能；本部分为T/CAEPI XXX-201X 第5部分。
本部分规定了柴油机排气后处理装置后处理器的机械性能技术要求和试验方法。
本部分是对HJ451-2008《环境保护产品技术要求柴油车排气后处理装置》的修订，与原标准相比主要变化如下——增加了后处理器封装单元的技术要求和测试方法 ；——增加了后处理器总成热疲劳要求和试验方法 ；——修改了密封性技术要求，将压降要求改为泄漏量要求；——修改了轴向推力试验方法，根据载体的大小，线性关系增加轴向力；——修改了预处理条件，调整了预处理温度；——修改了水急冷试验方法，将四段式循环方式改为两段式；——修改了振动试验方法；——修改了试验条件和试验程序；——修改了检验规则。
ISF3.8欧4发动机后处理培训资料[1] 2
![ISF3.8欧4发动机后处理培训资料[1] 2](https://img.taocdn.com/s3/m/73ab903d5a8102d276a22fde.png)
Chi Hongbing March 15, 2010
ISF3.8欧4发动机技术路线
ISF3.8欧4发动机采用SCR-选择性催化还原。选择性催化还原是一项控制 柴油发动机排气中 NOx 的技术。过程涉及向催化器内的排气喷射尿素（一种很 容易分解为氨的氮化合物）。氨与 NOx 反应，生成无害的氮气 (N2) 和水 (H2O)。 尿素 / AdBlue 尿素在欧洲很普及，在使用欧洲排放法规的地区也会变得普及起来。应用 到 SCR 过程中时，尿素与水混合成 32.5% 的溶液。目前的标准为DIN标准 No. 70070。新的ISO标准ISO 22241的1-4部分将会发布以取代DIN 标准 No. 70070。固体或水溶液中的尿素（AdBlue）被分类为非危险品。AdBlue 是一种透明液体，有淡淡的氨水气味。如果溅出，水分蒸发，形成结晶。更多 关于 AdBlue 化学性质及其可获得性的详细信息可以从类似 Dureal 这样的公 司获得，网址：。在该网站中可以看到材料安全数 据表 (MSDS) 信息和 AdBlue 的化学规格。Norske Hydro 也有类似的信息网 站：
5
ISF3.8欧4发动机技术路线
车载诊断 车辆车载诊断 (OBD)是欧4.5和欧5排放控制的要求。车辆制造商应负 责 OBD 的整合。AdBlue 罐必须能在工作中进行液体取样以进行分析。车 辆制造商必须公布维修说明以指示 SCR 系统的正确用法和故障指示灯 (MIL) 点亮的原因。最后，车辆制造商必须提供一个易于触及的诊断插座 和驾驶员警告 MIL。 从 2007 年 10 月开始，OBD 的要求将被扩展。将要求在 EGP 排气 管内安装 NOx 传感器。必须有一个专用的驾驶员显示屏用来显示 AdBlue 罐的液位。如果罐内缺少 AdBlue 或 NOx 输出超过排放循环阈值，在 MIL 警告之后发动机将会降低功率。可通过诊断工具来追踪 OBD 故障历 史。 一般而言，当尿素罐中的尿素液位低于10%，就要在驾驶室仪表盘上 显示报警信号。
探讨柴油机尾气后处理技术及电气系统验证
探讨柴油机尾气后处理技术及电气系统验证汪晖(东风汽车有限公司商用车技术中心,湖北武汉430056)摘要:针对我国颁布的国IV 排放要求,介绍商用车柴油发动机的后处理技术中的SCR 技术和EGR+DPF 技术,探讨二者之间的性能差异,提出发动机SCR 后处理技术中的电气系统的验证项目,以达到提高排放性能、完善发动机控制系统控制策略的方法。
关键词:柴油发动机;尾气后处理;SCR;EGR;电气系统;验证中图分类号:U469.74文献标识码:B 文章编号:1003-8639(2013)03-0022-04修改稿收稿日期:2012-12-25作者简介:汪晖(1968-),女,高级工程师,负责东风商用车电气系统开发。
Discussion on Exhaust After⁃treatment Technology for Diesel Engine and Electrical System VerificationWANG Hui(Commercial Vehicle Technical Center,DONGFENG Motor Co.,Ltd.,Wuhan 430056,China)Abstract :According to the emission control regulations of National IV,the SCR and the EGR+DPF technologies in exhaust after⁃treatment for diesel engine on commercial vehicles are introduced here and the performance differences between them are discussed.The verification of electrical system in the SCR technology is set up so as to enhance emission performance and perfect the control strategy for engine control system.Key words :diesel engine;exhaust after⁃treatment;SCR;EGR;electrical system;verification我国目前已成为世界上汽车发展潜力巨大的国家,汽车需求不断增长,随着社会的发展,人们的环境保护意识也在不断提高,对汽车发动机的品质也提出了越来越高的要求。
SCR 和 DPF
排放后处理技术,是指为减少发动机排放的废气造成环境污染而对其进行适当处理的技术。
从国二到国三，关键在于燃油喷射系统，而从国三到国四，就必须使用排放后处理技术。
目前国际内燃机行业从欧Ⅲ发展到欧Ⅳ，主要有两种基本体系。
大体上，欧洲倾向于SCR（选择性催化还原）体系，利用尿素溶液对尾气中的氮氧化物进行处理；美国和日本倾向于EGR（废气再循环）体系，即通过微粒捕集器或微粒催化转换器（DPF），针对燃烧产生的微粒进行处理的EGR（废气再循环）技术。
因为国情不同，所以各国企业选择技术有不同的倾向。
在技术路线方面，国内主流柴油机生产企业已经基本达成共识，SCR将是未来国内柴油机排放升级的主要技术方向。
目前，玉柴、康明斯、潍柴等都采用了SCR技术。
SC R系统更适合中国市场的原因归结于以下几方面：第一，SC R系统能有效节省燃油消耗。
SC R系统的燃油消耗相对于EGR＋DPF系统稍低一些，它的尿素水溶液消耗量也可在燃油消耗上得到补偿。
第二，如果现在采用此技术，在很长时间内都可以满足排放法规的要求，直到欧Ⅴ乃至更高排放标准的引进。
第三，在EGR＋DPF系统中，需要增加冷却器的体积，SCR系统只需一个附加的贮藏罐，这对于车辆驾驶室的设计影响不大。
第四，发动机复杂性低。
SCR 系统可以同时满足国三和国四标准，可以在部分地区提前引进。
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
排气再循环(EGR)系统原理说明
排气再循环系统（EGR）燃烧原理：燃烧温度越高，NOx产生越多，在最适合于燃烧的点火时期点火及最经济的空燃比时，产生的NOx最多。
为了减少NOx的排放，应该考虑不利于燃烧的空燃比及点火时期，可是这样又容易产生不完全燃烧,增加HC及CO的排放，还会使发动机的功率下降。
可以较好地解决这一矛盾的技术称为排气再循环技术 (Exhaust Gas Recirculation),缩写为EGR。
EGR可使发动机排出气体的一部分重新进入进气系统，引入不活性气体(主要是CO2)到燃烧室，增加燃烧室内气体的热容量，使最高燃烧温度下降，故可抑制 NOx的生成。
下面简单介绍一下EGR系统的工作原理：EGR（废气再循环系统），主要用来降低废气中氮氧化合物的排放量。
其原理如上图所示。
ECU根据发动机转速、负荷（节气门开度）、温度、进气流量、排气温度控制电磁阀适时地打开，进气管真空经电磁阀进入EGR阀真空膜室，膜片拉杆将EGR阀门打开，排气中的少部分废气经EGR阀进入进气系统，与混合气混合后进入气缸参与燃烧，降低了燃烧时气缸中的温度，因NOx是在高温富氧的条件下生成的，故抑制了NOx的生成，从而降低了废气中的NOx的含量。
EGR系统的主要元件是位于进气歧管上的EGR阀。
在发动机暖机运转和转速超过怠速时，EGR阀开启，使少量的废气进入进气歧管，与可燃混合气一起进入燃烧室；当发动机在怠速、低速、小负荷、及冷机时，为了避免发动机的动力性能受到影响，ECU控制EGR阀关闭。
EGR阀中有一与其做成一体的EGR阀位置传感器（EVP Sensor），该传感器是一电位计式位移传感器，用于检测EGR阀的实际位置，输出相应电压信号给控制器，控制器据此判断阀门是否对ECU的指令做出正确响应。
同时，它的信号输出也是发动机ECU计算废气再循环流量的依据。
通常，EVP 传感器是一个三线传感器，一条是发动机ECU提供的电源电压，另外一条是传感器的接地线，第三条是传感器给发动机ECU的反馈信号输出线；在EGR 阀关闭时产生1V以下的电压，在EGR阀打开时产生5V以下的电压。
SCR技术与EGR技术哪个更优越
SCR技术与EGR技术哪个更优越－－两种实现欧Ⅳ排放的技术比较在环保、节能的大趋势下，我国卡车工业正面临三个转型期：2007年实现欧Ⅲ排放标准是近阶段的实际挑战；2010年实现欧Ⅳ排放标准是长期目标；而2012～2013年是否实现欧Ⅴ排放标准还处于讨论之中。
目前，我国卡车发动机业内，在实现欧Ⅱ向欧Ⅲ的提升过程中，基本是通过在欧Ⅱ发动机基础之上进行技术改进达到欧Ⅲ，如通过加强中冷以冷却进气温度来降低氮氧化物排放；更换欧Ⅱ发动机的机械喷射系统为电控高压喷射系统，通过电控技术实现各操作点的优化，降低氮氧化物和颗粒物的排放，并以较高的压力进一步降低颗粒物的排放；增高峰值点火压力改进发动机效率等。
业内专家表示，我国卡车发动机实现欧Ⅱ到欧Ⅲ的提升基本问题不大，但要实现从欧Ⅲ向欧Ⅳ，甚至欧V标准演进，需要我国卡车发动机业再上一个更高的台阶。
目前，业内讨论比较多的两种实现欧Ⅳ排放的技术是装有柴油微粒过滤器（DPF）的废气再回收装置(EGR)和选择性催化还原技术(SCR)。
这两者孰优孰劣，请看以下对这两种技术的说明和比较。
EGR系统的原理及特点废气再回收装置(EGR)通过将废气在EGR冷却器中冷却后混入进气中（总的废气流量由EGR阀门控制），降低了缸内的氧气浓度和燃烧过程中气体的最高温度，同时降低了氮氧化物的排放。
另一方面，缸内较低的氧气浓度将会增加颗粒物的排放，需要通过DPF来降低。
DPF的基质由多孔材料组成，可以是陶瓷也可以是金属。
它由很多管道组成，这些管道的入口和出口之一是封闭的，废气在进入口封闭的管道之后必须通过蜂窝状的管壁进入相邻的只有出口开放的管道。
当穿过管壁的时候，颗粒物会从排气气流中分离出来并在管壁上堆积。
过滤的效率在８０％～９０％，这取决于过滤器的材料和系统布局。
这些沉积在过滤器上的颗粒物如果不通过过滤器再生清除的话，最后过滤器就会被阻塞。
如果发动机在大负荷下运转，废气的温度就足以燃烧这些颗粒物。
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欧Ⅳ发动机排气后处理技术
夏青松
【期刊名称】《汽车工程师》
【年(卷),期】2008(000)011
【摘要】随着人们环保意识的不断增强,汽车排放法规不断升级,对汽车尾气排放的要求越来越严格.国际上某些公司已针对欧Ⅳ排放法规开发了一种整体式发动机和排气后处理系统,文章叙述了针对欧Ⅳ排放要求的某型号发动机排气后处理技术,详细论述了车用选择性催化还原(SCR)排气后处理系统的工作原理、关键结构及其技术要求,从而呈现了欧Ⅳ与欧Ⅲ发动机的主要技术差异,及其发动机尾气处理的研究方向和发展趋势.
【总页数】4页(P38-41)
【作者】夏青松
【作者单位】东风电动车辆股份有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】U4
【相关文献】
1.面向欧Ⅲ以上法规的柴油机排气后处理技术方案 [J], 徐阳
2.点燃式发动机排气后处理技术新发展 [J], 李维;苏岭;周龙保;蒋德明
3.柴油发动机满足欧Ⅵ排放排气后处理技术分析 [J], 黄志强
4.发动机排气后处理技术 [J], 柴田正仁;山田岳;彭惠民
5.满足欧Ⅳ/Ⅴ排放法规的柴油机排气后处理技术 [J], 许建昌;李孟良;李锦;刘石鸣
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