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）

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。

1 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递增的现象，每个排放指标等级要求也是越来越严格，这就可以看出现在很多国家都对处理汽车尾气上引起了格外的重视，加大投资和物力支持以研发出汽车尾气处理技术，在这种背景之下，尾气处理后技术应用而生，并广泛投入日常的生产中。

尾气处理后技术主要运用喷射系统保持该技术的运行，这种方法就是将尿素加热还原，通过利用这种方法对排放物质展开有效处理。换言之，尾气中的氮氧化合物与尿素分解成的氨气发生相应的反应，即尾气物质中的氮氧化物直接转化为氮气和水，在该技术的应用下能够使尾气排放达标。

尾气处理后技术主要采用的装置为尿素水溶液的储罐、传感器、喷射装置、催化器等。

该技术的工作原理主要为：当尾气排放后，这些尾气就会进入混合管中，通过借助尿素剂量的喷射装置等将这些尿素水溶液喷入混合管中，尿素水溶液经过高温和加热进行分解，转化为氨气，并借助催化剂，将尾气中的氮氧化物转化成氮气和水，对于剩余的氨气转化为氮气，使得泄露情况减少。

2 柴油发动机后处理技术类型

2.1 DOC

DOC作为一种通流式催化转化器，主要是以陶瓷蜂窝为基础负载催化剂，这种催化剂的活性主要是以贵金属（pt）或者Pb为主。DOC安装在柴油车后处理系统中前端位置，通过催化氧化的功能对柴油发动机中的尾气有效去除，这些尾气中的还原性气态污染物主要包括CO和HC等物质，同时，还包括PM中的SOF（可溶性有机物）。另外，DOC的功能还具有促进作用，即能够为之后的DPF再生等提供帮助；为SCR反应提供支撑；发挥NO的氧化能力；抵抗硫中毒（当贵金属处于高温状态后，极易发生烧结的现象，造成其性能不断降低、活性位点损失等，造成燃油中的含硫量较高，进而会发生硫中毒。DOC本身具有催化氧化作用，尾气中硫酸盐成分也随之增加，PM排放不断升高）。

2.2 DPF

DPF能够有效降低柴油车PM排放量。目前，市场中所使用的DPF过滤体材料应该以堇青石、碳化硅等材料为主，由于这两种材料特征不同，所应用的环境也各不相同，为了能够使背压和捕集效率达到相互的平衡，对DPF载体的设计研究和开发至关重要。DPF使用的工具主要是壁流式陶瓷蜂窝捕集器，利用相邻捕集器前后交替封堵的作用，能够使尾气在壁面经过，实现了对PM的截留捕集。

DPF的再生方式为两种，这两种方式主要包括主动再生和被动再生。其中，前者在应用喷油助燃的方式后能够对能量进行有效的传输，DPF的温度也能够达到PM氧化燃烧相互适宜的温度，进而实现再生。而被动再生的方式在借助催化剂有效降低PM燃烧的温度，进而将NO氧化成为NO2，在通过捕集的PM有效提升燃烧的效率，借助催化剂涂层能够实现被动再生，这种又被称为CDP。为了能够使得DPF实现可靠再生，通过将主动再生与被动再生相互结合，实现了柴油车在所有工况下的DPF再生。

2.3 SCR

SCR早在1970年就被应用于固定源烟气脱硝，随着我国对于尾气排放要求的提升，我国逐步将SCR技术引入了柴油车尾气NOX，实现对尾气排放的有效控制。而一般情况柴油车都会配备专门的氨水或者液氨储罐，这些物质的危害性较大，并且还具有较大的腐蚀性，因此，在应用时需要选择适合的储存剂，例如，经常使用的尿素溶液作为储存剂。而催化剂作为SCR的核心，不同种类的催化剂，如，v2o5-wo3/Tio2等催化剂被应用于固定源烟气脱硝领域中，成为首先在柴油车中使用的催化剂。这就可以看出柴油尾气排放后处理技术中应该重视催化剂的使用，特别是钒基氧化物催化剂具有很多的劣势，如，毒性较大、高温稳定性较差、操作温度窗口较窄等。这种催化剂逐步的被Fe基氧化物或者Ce基氧化物所替代。在近几年中，CHA结构中的CU-SSZ-13和CUSAPO-34具有优异的 NH3-SCR催化活性和较高的水热稳定性，其已经成为柴油车尾气NOX催化净化的首要选择。为了能够提升NO的转化效率，其当尿素发生喷射的现象时，NH3也逐步地发生泄露，在这种情况下，使用AOC氧化催化剂能够有效降低NH3的泄露。

3 柴油发动机尾气后处理技术的污染治理和未来发展趋势

3.1 柴油发动机尾气后处理技术的污染治理

相对于发达国家而言，柴油车尾气后处理技术的研究要早于我国，特别是对于一些相对老旧的柴油汽车而言，一些发达国家凭借着自身的先进技术等对老旧柴油车的后处理改造工作进行了研究和探讨。

伴随着我国科学技术的进步，北京、上海等一些大城市对老旧车后处理技术进行了改造和升级，例如，对我国国Ⅲ柴油车污染物中的PM进行了改造，利用DPF技术路线对其进行改造；利用柴油车的双降技术进行改造和升级；利用在线智能监管技术对中柴油车尾气排放进行全方位治理。例如，借助在线监管的技术对柴油车排放进行有效的监管，能够对卸除后处理系统的行为或者随意篡改的行为等进行改善，为减排工作提供了重要的技术支撑。主要是我国国Ⅳ和国V重型柴油车虽然按照了后处理技术，但是，这种技术可能会发生失灵或者人为破坏的现象，导致有些车辆发生了排放量过高的现象，尤其是在SCR系统出现失灵的情况后，国V重型柴油车的排放量高达平常排放量的6～7倍之多，开展对柴油车污染问题进行针对性的管控至关重要。而采用以上在线监管的方式能够有效解决这些问题，使得重型柴油车的排放量得到有效控制。由此可见，这些技术的应用取得了较高的效果，并值得将这些技术和处理的方式进行大规模应用和推广。

3.2 柴油发动机尾气后处理技术的发展趋势

尾气处理后技术为解决柴油发动机尾气排放问题，加强尾气控制提供了更广阔的发展空间。根据对尾气处理后技术的原理和优势分析，得出尾气处理后技术的处理效果能够满足国家对尾气排放提出的规定和标准要求，在未来发展中，将占据主要的发展优势和发展前景。但是，尾气处理后技术在应用时还存在着诸多问题没有解决，如催化剂活性问题或者催化剂选择性问题，转化时可能出现的二氧化碳物质或者其他具有危害性的物质等。

尾气处理后，技术处理的方向或者面临较大挑战也将逐步延伸到催化剂的选择和使用上，以保障选择的催化剂能够与柴油机尾气相关特性等相适应。并且，该技术中存在的故障问题，相关人员需要对使用的硬件予以重视，特别是硬件系统中存在的稳定性问题等需要引起技术人员重视，在加强硬件检测和维修后，使柴油发动机尾气后处理技术具有更明朗的发展空间。

4 结语

尾气处理后技术在应用时会产生相应故障，这些故障的发生也会在一定程度上降低尾气处理后技术应用效果，导致尾气处理装置在运行时难以发挥较大功效。以上主要对尾气处理技术的工作原理等进行分析后，对应用时可能出现的故障问题进行了分析，并提出了解决对策，为之后柴油发动机尾气处理后技术的应用和发展等奠定了坚实的基础。