- 中文名
- 柴油机SCR尾气后处理
- 外文名
- Selective Catalytic Reduction
- 领 域
- 汽车
柴油机SCR尾气后处理，是针对在废气中的一氧化碳（CO）、碳氢化合物（HC）及颗粒（PM）等排放物得到有效控制并达到法规的要求，最后对发动机排出尾气中含量较高的氮氧化物（NOX）再利用专门的车载后处理系统进行处理。一种尾气处理策略。
目前,多种柴油机尾气后处理技术已被提出并处于研发状态,其中氧化催化(DOC)、微粒过滤器(DPF)、NOx 选择催化还原(SCR)等技术有望达到实用化。选择催化还原也称 SCR(Selective Catalytic Reduction)方法,该技术能使尾气中 NOx被加速还原的同时有效抑制氧化反应,并能在不降低发动机效率的前提下使 NOx 转化率达到 90%,具有较好的燃油经济性与高抗硫性等优点。为满足欧Ⅳ、欧Ⅴ排放标准,SCR 技术已成为中重型柴油机企业首选 NOx 净化方案,并日趋为人们接受成为柴油机尾气 NOx 后处理的主流研究方向。
其基本工作原理就是通过优化柴油发动机缸内燃烧过程，使燃烧废气中的一氧化碳（CO）、碳氢化合物（HC）及颗粒（PM）等排放物得到有效控制并达到法规的要求，最后对发动机排出尾气中含量较高的氮氧化物（NOX）再利用专门的车载后处理系统进行处理，以满足法规要求。在后处理过程中，定量给料单元会根据发动机电控单元给出的指令精确地将与发动机运行工况相匹配的尿素量喷入排气管，尿素分解出的氨与氮氧化物在催化器中经过催化还原反应最后生成无害的氮气（N2）和水（H2O）。据测定，SCR 尾气后处理系统对氮氧化物的转化率通常能达到60%以上。 [1]
图1 SCR 原理图尿素箱用于尿素溶液的储存与供给。在尿素箱上安装有液位及温度传感器。液位传感器用于系统诊断、尿素用量监控及低液位报警等。温度传感器则用于监测尿素溶液的温度，以确定是否需要启动或者关闭加热装置，防止溶液冻结或过热。对尿素箱的加热大多利用发动机冷却液来完成，其冷却液管路的控制电磁阀由发动机电控单元控制。
压缩空气罐用于给定量给料单元提供压缩空气。压缩空气经空气滤清器过滤后再进入定量给料单元。定量给料单元是 SCR 尾气后处理系统的核心单元，也是一个高精度元件。它的微处理器受发动机电控单元 ECM 控制，用于将与发动机运行工况所产生的氮氧化物量相匹配的尿素量喷入排气管。在给料工作时，其内部的电动泵根据微处理器接收到的指令从尿素箱吸入所需要量的尿素溶液，尿素溶液与压缩空气混合并雾化进入喷射管路。为了保证其正常工作，该单元还具有自除气和自清洁功能。即在每次工作前，电动泵以最大工作流量从尿素箱吸入尿素溶液并经回流管返回，以除去管路中可能存在的空气对计量精度的影响，该过程被称作除气过程。在电动泵停止工作后，压缩空气会持续供给直至将管路中的尿素溶液吹除干净，以防止尿素在管路中残留结晶阻塞管路，该过程被称作清洁过程。定量给料单元与尿素箱之间有两条管路相连，即供给管和回流管。供给管用于给料及除气过程尿素溶液的供给。回流管则主要用于除气过程中尿素溶液的回流。
喷嘴安装于催化器前的排气管道内，通过喷射管道与量给料单元相连。主要作用是在给料过程中将雾化的尿素溶液均匀地喷入发动机排气中，这样将使尿素溶液遇热后分解出的氨能更均匀地分布到排气中。
催化器是 SCR 尾气后处理系统的另一个核心单元，兼有尾气催化转化和噪音消声两个功能。其内部由三个独立、串联的单元组成，分别是氨扩散器、催化转化器和消声器。扩散器的主要作用是将氨均匀地分布到催化器表面。氮氧化物与氨经催化还原反应最终生成无害的氮气和水的过程则是在催化转化器内完成的。催化器还对燃油提出了特殊的要求，即必须使用符合规定的低硫含量的燃油。若使用高硫含量的燃油，则其产生的硫化氨会污染催化转化器表面，这样就会降低催化器尤其是在低温时的转化效率。在催化器的入口和出口处各安装有一只温度传感器，用于检测催化器是否达到要求的温度来保证催化还原反应的正常进行，并据此确定需要喷入的尿素量。催化还原反应所要求的最低排气温度为200℃。催化器上还安装有一只氮氧化物传感器，用于监测经过催化器处理后尾气中氮氧化物的排放是否达到预期的效果。 [2]
