改装柴油车排气管的尾气净化设计
基于SCR技术的柴油车排气管改装设计研究
武汉商学院付子豪140521008
（武汉商学院，机电工程与汽车服务学院，湖北省武汉市430056）
指导老师：杨建军
中文摘要：如今汽车成为了我们在日常生活中必不可少的一种交通工具，随着经济的发展，在汽车保有
量不断提高同时也带来了尾气污染的问题，威胁到环境的保护和我们的健康。如何减少尾气中有害气体的
成分一直都是一个难题，本文拟通过理论上的研究来提出对柴油车排气管的改装设计方案来进而到尾气净
化的目的。
关键词：汽车尾气；排气管改装；设计方案
引言
柴油机的燃烧过程主要在过量空气系数较大的领域内进行，所以CO和HC排放量相对较
少[1]，现在柴油机尾气净化处理技术面临的难题在于如何有效的控制以NO
x
和微粒为主的有
害气体的排放。控制尾气污染的方式主要分为机内净化和机外净化两类，目前能有效的降低
柴油机NO
x
排放量的技术为EGR系统，不过此技术尚受到耐久性和可靠性的影响，并且实
施较大的EGR率后，燃油消耗率和黑烟恶化等问题有待解决[2]；而对于柴油机尾气处理较
好的机外净化技术为微粒捕捉器和SCR技术，其中微粒捕捉器面临的问题在于如何将滤芯
捕集的微粒进行处理，SCR技术面临的问题在于催化装置成本高，泄漏会造成二次污染的
问题。所以，探寻一种成本低，效率高的尾气处理技术是当前需要做的工作。
一、控制柴油机尾气排放技术现状
针对柴油机排放的问题，国内外都主要从改进发动机内部结构和尾气后处理技术、发展各
种代用燃料（各种代用燃料一般都有降低环境污染的效果，但使用代用燃料成本较高，因而
就目前的研究成果来看大面积推广起来较为困难），和研究节能降污的柴油添加剂（由于有
灰型添加剂会造成二次污染，因此研制新型的无灰型节能降污添加剂将是今后的发展方向。）
这三个方面进行入手解决，无论是哪一种方法都有着各自的不足之处，为了能在现有的尾气
处理技术上通过对柴油机排气管进行改装而达到进一步减少尾气污染的目的，本文提出一种
设计方案帮助解决柴油机尾气污染的问题。
二、SCR技术
SCR技术
参考文献
[1][2]陈佳瑞.汽车构造.北京：机械工业出版社，2009.2
排气尾气吸收的原理是
排气尾气吸收的原理是
排气尾气吸收的原理是通过一系列的工程设计和装置，将车辆产生的尾气中的有害物质进行处理和吸收，以减少对环境和人体健康的影响。
一般而言，排气尾气吸收的原理包括以下几个方面：
1. 催化转化：通过在排气系统中安装催化转化器，将尾气中的一氧化碳（CO）、氮氧化物（NOx）和不完全燃烧产物转化为较为无害的二氧化碳（CO2）、氮气（N2）和水蒸气（H2O）。
催化转化器利用它的催化剂，如铂、钯等金属，加速反应速率，使有害物质被转化为较为无害的物质。
2. 过滤净化：在排气系统中安装颗粒捕集器（如颗粒捕集器或颗粒过滤器），以去除尾气中的悬浮颗粒物质，如颗粒物、碳黑等。
颗粒捕集器使用针对颗粒物质的材料，如陶瓷、蜂窝状结构等，能有效地捕集和过滤颗粒物。
3. 放热和降温：在排气系统中设置热回收装置，利用尾气中的热能，将其转化为有用的能源，如动力。
同时，也可通过冷却装置降低尾气的温度，以减少对环境和人体的热污染。
4. 吸音和消声：通过在排气系统中设置消声器和降噪装置，降低排气尾气的噪音水平。
消声器和降噪装置通过吸收和散射噪声波能量，减少固体、液体和气体之间的振动和相互作用，达到降噪的效果。
总体上，排气尾气吸收主要通过催化转化、过滤净化、放热降温、吸音消声等方式实现有害物质的处理和吸收，以减少尾气对环境和人体健康的不良影响。
重卡用国V发动机排气后处理系统设计
Ｋｅ ｒ ｓ Ｈｅ ｖ ｕ ｙｔｕ ｋ Ｃｈ ｎ ｅ ｓｉｎ Ａｆｅ－ｒ ａｍｅ ｔ ｙｗｏ ｄ ： ａ ｙｄ ｔ ｃ ； ｉａ ｒ Ｖ ｍｉｓ ； ｔｒｔｅ ｔ ｎ ｏ ＣＬ Ｎｏ： ６ ．３ Ｄｏ ｕ ｎ ｏ ｅ Ａ Ａｒｉｌ Ｃ ． Ｕ４ ４２ ４ ｃ ｍｅ ｔ ｄ ： ｃ ｔｃｅＩ １ ７ ．９ ８ （ ０ ２ ０ ． ７０ Ｄ： ６ １７ ８ ２ １ ） ７ １．５
ＰＭ ． １ ０
８
Ｐ： ４ Ｍｎ１
Ｅ Ａ ０ Ｐ２０
Ｏｘ ３ ： ５
ＮＯ ：Ａ ｘ３ Ｏ
ＰＭ： ４ ｎｌ
周２
Ｐ Ｏ１ Ｍ： ５ ／ ０ ５ ，２０ ／
＇ ０ 欧 Ｉ ２ ６ ０ Ｖ
２０ ０７
Ｐ ｎ ∞ Ｍ
ＮＯ ：． ｘ２０
Ｐ ０ｏ ７ Ｍ： ２
闲３
Ｐ ｔ １ Ｍ｜．０ １
Ｎ ｘ转 化率可 达 ８％ Ｏ ５ 以上 ， 种后 处理 技术 方案 的作 两
ＮＯ １ ｘ ０，
２】 （３ ｌ
ＮＯ ： ７ ｘＯ２ Ｏ＝ ｒ３５
Ｊ２０ Ｐ０ ９
Ｐ Ｍ曲． ０１
用机 理 见图 ２ 。
Ｎ 由４ Ｏｘ ２ １ 欧 Ⅵ ０４ 以后
用 的是过 量空气 燃烧 和 高压缩 比技 术 ，ｃ Ｏ和 ｃ Ｈ排 排放 要 求 的 ，比如 欧Ⅵ 排放 ， 需要对 不 同后 处理 技 放 比汽 油机 低得 多，由于 Ｎ ｘ和 Ｐ 人体健 康伤 害 术进 行组 合才 能实 现 。 Ｏ Ｍ对
极大 ，因此 柴油 机排放 控 制主要 控 制 Ｎ ｘ和 Ｐ ，柴 ０ Ｍ
前 言
第6章 柴油机后处理净化技术
温度过高，会使产生严重的热力老化。 温度过低，NO难以氧化成NO2；温度过高，捕集的NOx会被热解释放。 温度过低，NH3和N2O等副产物排放将会增加，且NOx在低温时的还原效率 很低。 （二）燃油中S的影响 （2）生成稳定的BaSO4 （3）NH3排放增加 （1）硫酸盐覆盖 （三）H2O的影响 影响载体Al2O3的活性；但H2O有助于H2与Ba(NO3)2的还原反应生成 N2+Ba(OH)2。
MNO3 MO NO 0.5O2
NO CO 0.5N2 CO2 太原理工大学车辆工程系
(2c 0.5 h ) NO Cc Hh ( c 0.25 ) h N2 0.5 hH2 O cCO2
太原理工大学机械工程学院车辆工程系
11
第6章 柴油机后处理净化技术
第6章 柴油机后处理净化技术
第6章 柴油机后处理净化技术
6.1 氧化催化转化器 6.2 NOx机外净化技术
6.3 颗粒物机外净化技术
6.4 四效催化转化器
太原理工大学车辆工程系
太原理工大学机械工程学院车辆工程系
1
第6章 柴油机后处理净化技术
随着排放法规的进一步严格，
仅靠机内净化技术是不够的，必须
同时采取机外净化技术。
工作原理为：
富氧工况
富燃工况
形成硝酸盐（如NO2 和碱土金属氧化物 BaO 形成的硝酸盐不稳定而分解形成NOx，然后NOx与 太原理工大学车辆工程系 反应生成Ba (NO3)2） 还原成分CO，HC 及H2反应生成N2。
太原理工大学机械工程学院车辆工程系
14
第6章 柴油机后处理净化技术
LNT的影响因素:
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。
汽车尾气净化原理化学方程式
汽车尾气净化原理化学方程式
汽车尾气净化是指使汽车尾气中的污染物减少或转化为无害物质的过程。
汽车尾气净化可以有效减少汽车排放对环境的不利影响，保护大气环境，改善空气质量，有助于改善人们的生活质量。
汽车尾气净化的原理主要有化学反应、物理吸附、光催化和电催化等。
其中，化学反应和物理吸附是汽车尾气净化的主要方式，其原理是使汽车尾气中的污染物与吸附剂发生化学反应或物理吸附，从而将污染物转化为无害物质。
光催化和电催化是汽车尾气净化的新技术，其原理是利用光或电能将尾气中的污染物转变为无害物质。
汽车尾气净化的化学方程式如下：（1）一氧化碳（CO）和氧（O2）发生反应，生成二氧化碳（CO2）：CO + O2 → CO2
（2）一氧化氮（NO）和氧（O2）发生反应，生成二氧化氮（NO2）：NO + O2 → NO2
（3）一氧化氮（NO）和水汽（H2O）发生反应，生成硝酸（HNO3）：NO + H2O → HNO3
（4）一氧化氮（NO）和氧（O2）发生反应，生成硝酸（HNO3）：NO + O2 + H2O → HNO3
（5）一氧化氮（NO）和二氧化碳（CO2）发生反应，生
成氮氧化物（N2O）：NO + CO2 → N2O以上就是汽车尾气净化的化学方程式。
在汽车尾气净化过程中，上述化学反应发生，使汽车尾气中的污染物转换为无害物质，从而有效地净化汽车尾气。
汽车尾气净化是改善大气环境、保护生态环境的重要举措。
它不仅能够有效减少汽车排放对环境的不利影响，还能改善空气质量，有助于改善人们的生活质量。
但是，要想获得良好的汽车尾气净化效果，就需要有充足的科学知识和正确的处理技术。
只有正确使用汽车尾气净化技术，才能实现充分的净化效果。
SCR系统的工作原理
SCR系统的工作原理SCR系统，即选择性催化还原系统，是一种用于柴油车辆尾气净化的技术。
它通过催化剂将氮氧化物（NOx）转化为无害的氮气（N2）和水蒸气（H2O），以减少车辆尾气对环境的污染。
以下是SCR系统的工作原理的详细解释。
1. 尾气进入SCR系统：车辆的尾气首先进入SCR系统，在进入SCR系统之前，尾气中含有大量的氮氧化物（NOx）。
2. 尾气预处理：在进入SCR系统之前，尾气会经过预处理，包括颗粒物过滤器（DPF）和氧化催化剂（DOC）等设备的作用。
颗粒物过滤器用于捕获和去除尾气中的颗粒物，而氧化催化剂用于将一氧化碳（CO）和氢气（HC）转化为二氧化碳（CO2）和水蒸气（H2O）。
3. 尿素喷射：在SCR系统中，尾气进一步进入催化剂，同时尿素溶液（也称为尿素水溶液或尿素SCR溶液）会被喷射到尾气中。
尿素溶液主要由尿素（化学式为CO(NH2)2）和去离子水组成。
4. 尿素分解：尿素溶液在喷射到尾气中后，会经历尿素的分解过程。
在高温环境下，尿素会分解为氨气（NH3）和二氧化碳（CO2）。
氨气是SCR系统中起关键作用的物质，它可以与尾气中的氮氧化物反应。
5. 氮氧化物还原：在SCR催化剂的作用下，氨气与尾气中的氮氧化物发生还原反应。
这个反应的化学方程式如下所示：4NO + 4NH3 + O2 → 4N2 + 6H2O。
在这个反应中，氨气将氮氧化物还原为无害的氮气和水蒸气。
6. 尾气排放：经过SCR系统的处理，尾气中的氮氧化物已经被还原为无害的氮气和水蒸气，同时二氧化碳也会被排放到大气中。
这样就实现了车辆尾气的净化。
SCR系统的工作原理基于催化剂的作用，通过催化剂将氨气与氮氧化物进行还原反应，从而实现尾气的净化。
这种技术具有高效、可靠、成熟的特点，被广泛应用于柴油车辆的尾气处理中。
同时，SCR系统还可以与其他尾气控制技术（如颗粒物过滤器）结合使用，以进一步提高尾气的净化效果。
需要注意的是，SCR系统的正常工作需要尿素溶液的补充，因为尿素在分解过程中会逐渐消耗。
柴油发动机尾气后处理技术的运用研究
柴油发动机尾气后处理技术的运用研究摘要：近年来，我国经济迅速发展，但与此同时，我国也面临着严重的环境污染问题，这是最严重的问题。
为了解决一系列环境问题，主要是因为内燃机排放量低于标准，政府制定了内燃机排放标准和减少污染。
为此，有关技术人员必须对柴油机进行改造，使其排气符合排放标准。
本文件主要分析了SCR技术在柴油机废气处理方面的现状并分析了未来的趋势。
关键词：柴油发动机；排放；控制技术随着社会的发展和对生产力的需求的增加，柴油发动机已成为越来越受欢迎的重要生产和运输来源。
合理利用柴油发动机运行过程中产生的废气是人类和环境安全的责任这是一个重要的改进柴油机本身。
随着相关标准的提高现有的EGR技术不再符合相关的排放要求SCR技术的传播和应用是科学发展的正确步骤。
1、相关概述SCR基本原则。
这一技术主要用于加热和再生时注射和修复尿素，从而能够处理物质，因此，由于加热，氮氧化物的排放转化为氮和水，以便最终达到既定的排放标准。
该系统包括尿素水箱、各种测量仪器、喷雾器和相关的传感器。
按照排气后工作原则，先将烟道混合，然后再配尿素，喷雾器将尿素溶液喷淋，然后尿素会在高温下分解成氨，然后在催化剂中还原为氮氧化物最后是氮，大量的氨，自然，将转换为氮。
防止泄漏。
这一技术的主要优点是它不会对硫磺敏感，特别是100升。
然后，它的尾矿处理需要5升尿素在水溶液。
该系统主要通过电池满足其基本的电力需求，只有在有电的情况下才能加热；然后，相应的阀门取代空气，以确保气体的化学反应具有一定的空间和时间。
在这一系统中，污染物的排放可减少到最低限度，因此，技术人员应当能够根据系统的基本运行目标和要求合理地操作该系统。
为了明确界定该系统的运作原则，必须提高其运作效率，为了确保符合目前的排放标准。
然而，目前这一技术主要适用于长途卡车，这些内燃机本身费用相对较高，需要大量的安装设施因此难以在某些内燃机上使用。
今后需要简化和整合其设备以确保其在各种运输工具上的使用。
柴油车尾气排放污染现状和控制技术
高 压 燃 油 喷 射 技 术 技 术
进 气 涡 轮 增 压 技 术
进 气 中 冷
废 气 再 循 环
推 迟 喷 油 提 前 角
均 质 混 合 压 燃 技 术
氧 化 型 催 化 剂
颗 粒 物 过 滤 器 及 再 生 技 术
氨 选 择 性 催 化 还 原 NOx
HC 选 择 性 催 化 还 原 NOx
NOx 储 存 － 催 化 还 原
可变截面 涡轮增压
组合以增压 中冷技术， 可以同时 降低NOx
废气再循环（EGR）
提高废气再循环率对减少氮氧 化物（NOx）的排放有积极的影 响。
原理：将部分发动机废气再次 送回燃烧室进行二次燃烧，以 达到减少氮氧化物排放的技 术。
匀质混合压缩点火式燃烧技术（HCCI）
最显著特点是可同时降低柴油机的颗粒物和NOx排放，可使柴油 机在仅使用氧化型催化剂的情况下满足非常严格的排放限值。
NH3 的喷射添加: 低于化学计量
Urea－SCR集成及匹配控制系统
欧洲“AdBlue”计划
能源公司 在欧洲推广 Urea－SCR 尿素添加设施 建设 Urea－SCR气 候适应性研究 车辆示范性 应用
汽车与发动 机生产商
催化剂公司
AdBule计 划:32.5％ 尿素水溶液 为还原剂
尿素生产商
Diesel fuel news, July 7, 2003
柴油车尾气排放污染现状和控制技术
贺泓1 翁端2 资新运3
1
中国科学院生态环境研究中心
2 清华大学 3 解放军军事交通学院
报告内容
引言——柴油车产业发展的必要性 柴油车尾气排放污染现状 柴油车尾气排放污染控制技术
柴油机机内净化 柴油车尾气后处理技术
降低柴油机氮氧化物排放措施.pptx
(NH2)CO
NH3 +HNCO
HNCO+H2O NH3 + CO2
(NH2)CO NH3 + CO2
诸如V2O5、TIO2等催化剂选择NH3作还原剂，使NOX还原为N2。在含氧的尾气中进行如 下反应:
4NO+4NH3+O2 4N2+6HZO
6NO2+8NH3
7N2+12H2O
3.选择性非催化还原技术（SNCR)
SNCR方法主要使用含氮的药剂在温度区 域870 ～120 0°C 喷入含NO的燃烧产物中，发生还原 反应， 脱除N O，生 成氮气 和水。 由于在 一定温 度范围 ，有氧 气的情 况下， 氮剂对N Ox的 还原， 在所有 其他的 化学反 应中占 主导， 表现出 选择性 ，因此 称之为 选择性 非催化 还原。
谢谢观赏 THANKS!
感谢您的观看。
SCR和SNCR区别
选择性催化还原法净化氮氧化物是 以氨作 还原剂 ，还原 反应的 最佳温 度是2 90-40 0℃， 在含有 催化剂 的反应 器内进 行；选 择性非 催化还 原是以 尿素和 氨基化 合物作 为还原 剂进行 的，还 原反应 的最佳 温度是9 30-10 90℃， 不需要 催化剂 。
三元催化器 汽车排气系统 汽车尾气净化装置 三元催化
三元催化器汽车排气系统汽车尾气净化装置三元催化三元催化三元催化器三元催化，是指将汽车尾气排出的CO、HC和NOx等有害气体通过氧化和还原作用转变为无害的二氧化碳、水和氮气的催化。
主要是用三元催化器，三元催化器的载体部件是一块多孔陶瓷材料，安装在特制的排气管当中。
称它是载体，是因为它本身并不参加催化反应，而是在上面覆盖着一层铂、铑、钯等贵重金属。
是安装在汽车排气系统中最重要的机外净化装置。
原理三元催化器的工作原理是：当高温的汽车尾气通过净化装置时，三元催化器中的净化剂将增强CO、碳氢化合物和NOx三种气体的活性，促使其进行一定的氧化-还原化学反应，其中CO在高温下氧化成为无色、无毒的二氧化碳气体；碳氢化合物在高温下氧化成水(H20)和二氧化碳；NOx还原成氮气和氧气。
三种有害气体变成无害气体，使汽车尾气得以净化。
三元催化器保养由于中国的燃油品质普遍较差，燃油中含有硫、磷以及所使用的抗爆剂MMT中含有锰，这些化学成分在燃烧后随着废气的排出，会在氧传感器表面和三元催化器内部形成化学络合物。
另外，由于驾驶员的不良驾驶习惯，或者长期行驶在拥堵路面，发动机经常处于不完全燃烧状态，会在氧传感器和三元催化器内形成积炭。
此外，国内很多地区使用乙醇汽油，这种汽油有很强的清洗作用，会将燃烧室内的积垢清洗但不能分解燃烧，因此随着废气的排放这些污垢也会沉积在氧传感器表面和三元催化器内。
正是由于诸多因素，使得汽车在行驶一段里程后，除了会在进气门和燃烧室内产生积炭外，还会造成氧传感器和三元催化器中毒失效、．三元催化三元催化器堵塞以及EGR阀被沉积物阻塞卡滞等故障，造成发动机工作不正常，造成油耗增加、动力下降和尾气超标等问题。
传统的发动机定期保养仅限于润滑系统、进气系统以及燃油供给系统的基本养护，却无法满足现代发动机润滑系统、进气系统、燃油供给系统和排气系统的全方位保养要求，特别是排放控制系统保养的要求。
因此车辆即使长期正常保养，也难以避免上述问题的产生。