摘要：近些年來，我國經(jīng)濟(jì)得到快速發(fā)展，但隨之而來的是嚴(yán)重的環(huán)境污染問題，空氣污染最為嚴(yán)重。一系列的環(huán)境問題不斷出現(xiàn)，其中很大一個(gè)原因是汽車尾氣的排放不符合標(biāo)準(zhǔn)，為了改善這個(gè)情況，政府制定了相關(guān)的汽車排放標(biāo)準(zhǔn)，減少排放污染。這就需要相關(guān)技術(shù)人員對柴油發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行改造，使其排出廢氣符合排放標(biāo)準(zhǔn)。本文主要對目前所使用的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣后處理技術(shù)SCR的應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行分析研究，探討尾氣處理的未來發(fā)展趨勢。

　　關(guān)鍵詞：SCR;柴油機(jī);尾氣處理;NOx

　　目前，我國的汽車市場得到不斷地發(fā)展和擴(kuò)大，汽車越來越功能性，其使用也越來越多樣化，極大的推動(dòng)了我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，起到了不可替代的作用。但是，我們也要承受由于汽車尾氣排放帶來的污染問題，改善尾氣污染現(xiàn)狀。汽車尾氣中最大的污染氣體主要是NOx，以及其他燃燒不充分的氣體，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)中尾氣排放處理裝置主要針對NOx的處理。現(xiàn)今在市場上比較普遍的尾氣后處理技術(shù)為SCR技術(shù)。

　　1 尾氣處理后技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

　　汽車的排放標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)其生產(chǎn)注冊年限不同其排放標(biāo)準(zhǔn)也不同，現(xiàn)在我國的排放標(biāo)準(zhǔn)其實(shí)和歐洲排放標(biāo)準(zhǔn)類似。對柴油機(jī)而言，達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)，最難的是降低顆粒和氮氧化物的排放，我國的排放標(biāo)準(zhǔn)和歐洲排放標(biāo)準(zhǔn)在排放指標(biāo)等級上是一致的，就目前而言，歐Ⅳ～歐Ⅵ的排放標(biāo)準(zhǔn)要求較為嚴(yán)格，且逐級遞增，因此，為滿足該環(huán)保要求，許多國家的汽車企業(yè)對汽車尾氣處理技術(shù)下足了功夫。通常情況下，汽車尾氣排放控制常用的兩種途徑為EGR和SCR。

　　1.1 EGR技術(shù)現(xiàn)狀

　　1.1.1 EGR技術(shù)簡介

　　EGR技術(shù)指的是將柴油排氣中的一部分廢棄氣體通過EGR進(jìn)入到進(jìn)氣系統(tǒng)，和其他混合氣體混合后，再次進(jìn)入到氣缸中進(jìn)行充分燃燒的過程Ⅲ。EGR技術(shù)的基礎(chǔ)原理是廢氣再循環(huán)(EGR)+柴油氧化催化器(DOC)/柴油顆粒過濾器(DPF)/顆粒氧化催化器(POC)，這三條途徑可以分別實(shí)現(xiàn)尾氣處理。目前，國內(nèi)使用EGR技術(shù)的主要路線為EGR+DOC+DPF+SCR，普遍運(yùn)用于各大機(jī)廠。

　　1.1.2 EGR技術(shù)原理

　　EGR技術(shù)將發(fā)動(dòng)機(jī)排出的廢氣再重新送進(jìn)進(jìn)氣管，與新的混合氣體(燃料)一起再次進(jìn)入氣缸進(jìn)行燃燒反應(yīng)。但是由于廢氣中存在大量的二氧化碳等多原子氣體，而二氧化碳?xì)怏w無法燃燒，氣缸內(nèi)同樣的體積卻少了許多能燃燒的氣體，稀釋了氣缸內(nèi)混合氣體的氧含量，從而使得氣缸內(nèi)的溫度降低，減少了NOx的生成。

　　1.1.3 EGR技術(shù)限制

　　由于廢氣重新進(jìn)入氣缸參與燃燒，導(dǎo)致氣缸內(nèi)的設(shè)定燃料的純度和量都發(fā)生一定的變化，發(fā)動(dòng)機(jī)各個(gè)環(huán)節(jié)和參數(shù)也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化，這就無形當(dāng)中創(chuàng)造了很多不確定因素，對發(fā)動(dòng)機(jī)的影響是多方面的，極易影響發(fā)動(dòng)機(jī)的整個(gè)運(yùn)行狀態(tài)。

　　1.2 SCR技術(shù)現(xiàn)狀

　　SCR技術(shù)其路徑為“優(yōu)化燃燒+SCR”，所以簡稱為SCR技術(shù)。SCR技術(shù)原理是對柴油發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的燃燒過程進(jìn)行優(yōu)化處理，使燃料進(jìn)行充分燃燒，降低混合廢氣的混合度，使廢氣中基本為某一化合物，然后再對該化合物進(jìn)行處理翻。柴油發(fā)動(dòng)機(jī)中的燃料經(jīng)過充分燃燒后的尾氣主要為NOx，在隨后的尾氣處理裝置中利用專門的技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)行處理，使其達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行排放。

　　2 SCR技術(shù)的應(yīng)用原理

　　2.1 SCR系統(tǒng)反應(yīng)原理

　　就單純的SCR技術(shù)而言，其是獨(dú)立于發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)外凈化系統(tǒng)，因?yàn)槠渌械姆磻?yīng)其實(shí)是在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)反應(yīng)完成然后排除尾氣時(shí)才開始的。SCR意為選擇性催化還原技術(shù)，這一柴油發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣后處理技術(shù)在歐洲的使用率很高，基本上所有跑長途的載貨汽車都是用的是這種技術(shù)，這和歐洲國家的發(fā)達(dá)程度也有一定的關(guān)系。

　　SCR技術(shù)的選擇性還原主要針對的是NOx，針對NOx的選擇性還原技術(shù)最初并不用于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣處理，而是應(yīng)用于鍋爐、焚燒爐、發(fā)電廠等的廢氣排放處理上，因?yàn)檫@些主要使用煤炭作為燃料，廢氣中會(huì)含有較多的NOx，使用該技術(shù)來減少NOx的排放。對NOx進(jìn)行選擇性還原的原理是利用氨氣作為還原劑，在催化劑的作用下，充分反應(yīng)，將NOx轉(zhuǎn)化為氮?dú)夂退魵鈁3]。但是，直接使用氨氣作為還原劑是不現(xiàn)實(shí)的，氨氣雖然是無毒氣體，但是其氣味極具“殺傷力”，使人無法接受，這就導(dǎo)致在汽車上無法直接使用氨氣。因此，將氨氣換為尿素的水溶液，通過向排氣管中噴射尿素的水溶液的方法為反應(yīng)提供所需要的氨氣。SCR技術(shù)的一個(gè)最大的亮點(diǎn)便是其對硫不敏感，不會(huì)導(dǎo)致一些硫化物的生成。

　　2.2 SCR工作反應(yīng)原理

　　2.2.1 SCR系統(tǒng)的反應(yīng)原理(圖1系統(tǒng)工作基本原理)

　　柴油發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣排出后進(jìn)入排氣混合罐，在混合管上裝有控制尿素噴射的裝置，從而噴入尿素水溶液進(jìn)入系統(tǒng)，為進(jìn)一步反應(yīng)，尿素水溶液需轉(zhuǎn)換為氨氣[4]。尿素水溶液不穩(wěn)定，在高溫條件下，尿素和水產(chǎn)生分解生成氨氣，此時(shí)，將氨氣與尾氣混合，在SCR系統(tǒng)內(nèi)，氨氣和NOx在催化劑表面進(jìn)行反應(yīng)，還原NOx，產(chǎn)生氮?dú)狻４送猓b置內(nèi)部還設(shè)了氧化環(huán)節(jié)，參與反應(yīng)的氨氣為使NOx幾近完全反應(yīng)，故氨氣的含量必然多余NOx，所以，在反應(yīng)剩余物中，還有部分氨氣的存在，為防止氨氣泄漏，所以SCR系統(tǒng)內(nèi)增設(shè)了氧化裝置，將多余的氨氣氧化為氮?dú)狻?/p>

　　2.2.2 SCR電控系統(tǒng)的工作原理

　　SCR電控系統(tǒng)是指用SCR電力調(diào)整器控制的加熱系統(tǒng)，SCR系統(tǒng)的整體運(yùn)作是在對電控單元嚴(yán)格控制的前提下進(jìn)行的。SCR電控系統(tǒng)工作時(shí)，SCR控制器會(huì)接收到來自發(fā)動(dòng)機(jī)控制器傳遞的信息，采集催化器的排氣溫度、NOx的濃度、催化劑的狀態(tài)、尿素水溶液的濃度以及尿素水溶液儲存箱內(nèi)的液位等相關(guān)信息，根據(jù)SCR系統(tǒng)提前設(shè)置好的尿素噴射控制標(biāo)準(zhǔn)，噴射尿素水溶液進(jìn)行反應(yīng)。此外，為了防止尿素結(jié)晶阻塞噴射導(dǎo)管，尿素水溶液停止噴射后，SCR電控系統(tǒng)控制尿素泵將噴射導(dǎo)管中剩余的尿素水溶液抽回尿素箱，在較冷的環(huán)境下，電控系統(tǒng)還需要控制啟動(dòng)加熱功能對尿素水溶液進(jìn)行加熱，防止其結(jié)冰導(dǎo)致系統(tǒng)相關(guān)器件損壞[5]。

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