柴油發(fā)動機尾氣后處理技術

原新濤

（廣西玉柴機器股份有限公司，廣西 玉林 537000）

汽車行業(yè)的蓬勃發(fā)展使汽車尾氣問題愈加嚴重，尤其是柴油發(fā)動機尾氣排放物，如氮氧化物給人們的生命健康造成的威脅不斷加大，同時，尾氣排放還會造成大氣污染，給人們的生產(chǎn)生活都帶來了不良的影響。因此，針對以上存在的這些問題，本文對柴油發(fā)動機尾氣后處理技術開展了深入分析，其能夠有效控制尾氣排放量。這一排放控制技術將會對柴油發(fā)動機尾氣的處理等發(fā)揮重要意義。

1 尾氣后處理技術的相關概述

汽車排放標準的不同主要與汽車生產(chǎn)注冊的時間或者年限等有直接關系。現(xiàn)階段，我國汽車尾氣排放標準在與歐洲等國家進行對比時，其內(nèi)容較為相似。而對于柴油發(fā)動機尾氣排放而言，要想達到國家尾氣排放標準，需要重視對氮氧化合物和顆粒的排放控制。我國現(xiàn)階段的排放標準與歐洲排放標準較為類似，并且歐Ⅳ～歐Ⅵ的排放標準要求呈現(xiàn)了遞增的現(xiàn)象，每個排放指標等級要求也是越來越嚴格，這就可以看出現(xiàn)在很多國家都對處理汽車尾氣上引起了格外的重視，加大投資和物力支持以研發(fā)出汽車尾氣處理技術，在這種背景之下，尾氣處理后技術應用而生，并廣泛投入日常的生產(chǎn)中。

尾氣處理后技術主要運用噴射系統(tǒng)保持該技術的運行，這種方法就是將尿素加熱還原，通過利用這種方法對排放物質(zhì)展開有效處理。換言之，尾氣中的氮氧化合物與尿素分解成的氨氣發(fā)生相應的反應，即尾氣物質(zhì)中的氮氧化物直接轉(zhuǎn)化為氮氣和水，在該技術的應用下能夠使尾氣排放達標。

尾氣處理后技術主要采用的裝置為尿素水溶液的儲罐、傳感器、噴射裝置、催化器等。

該技術的工作原理主要為：當尾氣排放后，這些尾氣就會進入混合管中，通過借助尿素劑量的噴射裝置等將這些尿素水溶液噴入混合管中，尿素水溶液經(jīng)過高溫和加熱進行分解，轉(zhuǎn)化為氨氣，并借助催化劑，將尾氣中的氮氧化物轉(zhuǎn)化成氮氣和水，對于剩余的氨氣轉(zhuǎn)化為氮氣，使得泄露情況減少。

2 柴油發(fā)動機后處理技術類型

2.1 DOC

DOC作為一種通流式催化轉(zhuǎn)化器，主要是以陶瓷蜂窩為基礎負載催化劑，這種催化劑的活性主要是以貴金屬（pt）或者Pb為主。DOC安裝在柴油車后處理系統(tǒng)中前端位置，通過催化氧化的功能對柴油發(fā)動機中的尾氣有效去除，這些尾氣中的還原性氣態(tài)污染物主要包括CO和HC等物質(zhì)，同時，還包括PM中的SOF（可溶性有機物）。另外，DOC的功能還具有促進作用，即能夠為之后的DPF再生等提供幫助；為SCR反應提供支撐；發(fā)揮NO的氧化能力；抵抗硫中毒（當貴金屬處于高溫狀態(tài)后，極易發(fā)生燒結(jié)的現(xiàn)象，造成其性能不斷降低、活性位點損失等，造成燃油中的含硫量較高，進而會發(fā)生硫中毒。DOC本身具有催化氧化作用，尾氣中硫酸鹽成分也隨之增加，PM排放不斷升高）。

2.2 DPF

DPF能夠有效降低柴油車PM排放量。目前，市場中所使用的DPF過濾體材料應該以堇青石、碳化硅等材料為主，由于這兩種材料特征不同，所應用的環(huán)境也各不相同，為了能夠使背壓和捕集效率達到相互的平衡，對DPF載體的設計研究和開發(fā)至關重要。DPF使用的工具主要是壁流式陶瓷蜂窩捕集器，利用相鄰捕集器前后交替封堵的作用，能夠使尾氣在壁面經(jīng)過，實現(xiàn)了對PM的截留捕集。

DPF的再生方式為兩種，這兩種方式主要包括主動再生和被動再生。其中，前者在應用噴油助燃的方式后能夠?qū)δ芰窟M行有效的傳輸，DPF的溫度也能夠達到PM氧化燃燒相互適宜的溫度，進而實現(xiàn)再生。而被動再生的方式在借助催化劑有效降低PM燃燒的溫度，進而將NO氧化成為NO2，在通過捕集的PM有效提升燃燒的效率，借助催化劑涂層能夠?qū)崿F(xiàn)被動再生，這種又被稱為CDP。為了能夠使得DPF實現(xiàn)可靠再生，通過將主動再生與被動再生相互結(jié)合，實現(xiàn)了柴油車在所有工況下的DPF再生。

2.3 SCR

SCR早在1970年就被應用于固定源煙氣脫硝，隨著我國對于尾氣排放要求的提升，我國逐步將SCR技術引入了柴油車尾氣NOX，實現(xiàn)對尾氣排放的有效控制。而一般情況柴油車都會配備專門的氨水或者液氨儲罐，這些物質(zhì)的危害性較大，并且還具有較大的腐蝕性，因此，在應用時需要選擇適合的儲存劑，例如，經(jīng)常使用的尿素溶液作為儲存劑。而催化劑作為SCR的核心，不同種類的催化劑，如，v2o5-wo3/Tio2等催化劑被應用于固定源煙氣脫硝領域中，成為首先在柴油車中使用的催化劑。這就可以看出柴油尾氣排放后處理技術中應該重視催化劑的使用，特別是釩基氧化物催化劑具有很多的劣勢，如，毒性較大、高溫穩(wěn)定性較差、操作溫度窗口較窄等。這種催化劑逐步的被Fe基氧化物或者Ce基氧化物所替代。在近幾年中，CHA結(jié)構(gòu)中的CU-SSZ-13和CUSAPO-34具有優(yōu)異的 NH3-SCR催化活性和較高的水熱穩(wěn)定性，其已經(jīng)成為柴油車尾氣NOX催化凈化的首要選擇。為了能夠提升NO的轉(zhuǎn)化效率，其當尿素發(fā)生噴射的現(xiàn)象時，NH3也逐步地發(fā)生泄露，在這種情況下，使用AOC氧化催化劑能夠有效降低NH3的泄露。

3 柴油發(fā)動機尾氣后處理技術的污染治理和未來發(fā)展趨勢

3.1 柴油發(fā)動機尾氣后處理技術的污染治理

相對于發(fā)達國家而言，柴油車尾氣后處理技術的研究要早于我國，特別是對于一些相對老舊的柴油汽車而言，一些發(fā)達國家憑借著自身的先進技術等對老舊柴油車的后處理改造工作進行了研究和探討。

伴隨著我國科學技術的進步，北京、上海等一些大城市對老舊車后處理技術進行了改造和升級，例如，對我國國Ⅲ柴油車污染物中的PM進行了改造，利用DPF技術路線對其進行改造；利用柴油車的雙降技術進行改造和升級；利用在線智能監(jiān)管技術對中柴油車尾氣排放進行全方位治理。例如，借助在線監(jiān)管的技術對柴油車排放進行有效的監(jiān)管，能夠?qū)π冻筇幚硐到y(tǒng)的行為或者隨意篡改的行為等進行改善，為減排工作提供了重要的技術支撐。主要是我國國Ⅳ和國V重型柴油車雖然按照了后處理技術，但是，這種技術可能會發(fā)生失靈或者人為破壞的現(xiàn)象，導致有些車輛發(fā)生了排放量過高的現(xiàn)象，尤其是在SCR系統(tǒng)出現(xiàn)失靈的情況后，國V重型柴油車的排放量高達平常排放量的6～7倍之多，開展對柴油車污染問題進行針對性的管控至關重要。而采用以上在線監(jiān)管的方式能夠有效解決這些問題，使得重型柴油車的排放量得到有效控制。由此可見，這些技術的應用取得了較高的效果，并值得將這些技術和處理的方式進行大規(guī)模應用和推廣。

3.2 柴油發(fā)動機尾氣后處理技術的發(fā)展趨勢

尾氣處理后技術為解決柴油發(fā)動機尾氣排放問題，加強尾氣控制提供了更廣闊的發(fā)展空間。根據(jù)對尾氣處理后技術的原理和優(yōu)勢分析，得出尾氣處理后技術的處理效果能夠滿足國家對尾氣排放提出的規(guī)定和標準要求，在未來發(fā)展中，將占據(jù)主要的發(fā)展優(yōu)勢和發(fā)展前景。但是，尾氣處理后技術在應用時還存在著諸多問題沒有解決，如催化劑活性問題或者催化劑選擇性問題，轉(zhuǎn)化時可能出現(xiàn)的二氧化碳物質(zhì)或者其他具有危害性的物質(zhì)等。

尾氣處理后，技術處理的方向或者面臨較大挑戰(zhàn)也將逐步延伸到催化劑的選擇和使用上，以保障選擇的催化劑能夠與柴油機尾氣相關特性等相適應。并且，該技術中存在的故障問題，相關人員需要對使用的硬件予以重視，特別是硬件系統(tǒng)中存在的穩(wěn)定性問題等需要引起技術人員重視，在加強硬件檢測和維修后，使柴油發(fā)動機尾氣后處理技術具有更明朗的發(fā)展空間。

4 結(jié)語

尾氣處理后技術在應用時會產(chǎn)生相應故障，這些故障的發(fā)生也會在一定程度上降低尾氣處理后技術應用效果，導致尾氣處理裝置在運行時難以發(fā)揮較大功效。以上主要對尾氣處理技術的工作原理等進行分析后，對應用時可能出現(xiàn)的故障問題進行了分析，并提出了解決對策，為之后柴油發(fā)動機尾氣處理后技術的應用和發(fā)展等奠定了堅實的基礎。