汽油发动机台架的尾气排放处理方案TWC、DPF、DOC、SCR

浅谈汽油车辆排放污染物的防治办法发布时间：2012-9-12 23:29:11汽油车排放污染物主要包括发动机排气、曲轴箱废气和汽油蒸气。

发动机燃烧后所排废气中的主要有害成分是CO, HC, NOx;曲轴箱废气是在发动机压缩和作功行程中，可燃混合气或废气经活塞环与气缸间隙窜人曲轴箱形成的，主要成分是HC和CO;汽油蒸气是油箱内燃油蒸发形成的，主要成分是HCo汽油车排放污染物的防治就是针对污染物的成分和形成特点，采取一定的措施加以限制。

防治方法包括机内净化和机外净化两个方面。

机内净化是从进气、点火和空燃比的控制人手，改善发动机的燃烧过程，防止有害排放污染物的产生。

主要措施是采用可变进气系统、电控汽油喷射、排气再循环(EGR)等;机外净化是对排出的废气进行处理，要措施是采用曲轴箱强制通风(PCV)、三效催化转换器(TALC)、排管二次空气喷射、汽油蒸气排放控制(EVAP)等。

1.机内净化(1)提高汽油质量及汽油无铅化汽油的质量决定了汽油燃烧是否充分。

我国已实现汽油无铅化，但无铅汽油的一些指标还有待进一步提高，主要是降低汽油中的硫、磷等有害物质的含量，提高汽油的辛烷值和抗爆性能。

(2)使用清洁剂汽油清洁剂具有清洁、保洁、抗氧化和防锈等功能。

在汽油中加人清洁剂，不但可以改善汽车排放质量，还可以降低油耗，保证发动机燃油系统的清洁。

(3)控制混合气的空燃比要想减少排放污染物，必须保证汽油能够充分燃烧，这就要求发动机必须在理想的空燃比下工作。

发动机采用微机控制燃油喷射技术后，可准确控制空燃比，使CO, HC, NOx等主要有害污染物的排放量大大减少。

(4)控制点火有效控制发动机的点火提前角和提高点火能量;可减少排气中的HC和NOx的含量。

1)提高点火能量。

当点燃稀薄混合气时，电火花的持续时间对有害排放物的生成影响非常大。

火花越弱，出现失火现象就越严重而失火将造成大量的HC生成。

因此，现代发动机上普遍采用高能点火系统，将点火初级电流由3一4A提高到5一7A,增强了点火能量，加长了火花持续时间，改善了燃烧质量，降低了HC的生成。

汽油发动机尾气排放超标分析与治理措施发布时间：2021-05-10T07:00:32.456Z 来源：《中国科技人才》2021年第7期作者：孙子尧[导读] 汽车尾气包括二氧化碳、水蒸气、一氧化碳、氮氧化合物NOx.碳氢化合物CH、颗粒排放物PM等。

其中完全燃烧产生的二氧化碳和水蒸气对大气无害，其余物质均有害。

黑龙江技师学院 158100摘要：采用汽车使用维修实践与理论结合的方法，用理论做指导，用测试仪器检测，结合检测数据，提出改善和治理汽车尾气超标的措施。

关键词：汽油发动机；尾气排放；超标治理一、汽油发动机尾气生成的机理分析（一）汽车尾气种类汽车尾气包括二氧化碳、水蒸气、一氧化碳、氮氧化合物NOx.碳氢化合物CH、颗粒排放物PM等。

其中完全燃烧产生的二氧化碳和水蒸气对大气无害，其余物质均有害。

（二）有害成分的生成机理汽油发动机各种有害成分的生成各有特点。

1、COCO是碳不完全燃烧的产物。

当过量空气系数＜1时，因缺氧使汽油中的碳不能完全氧化成二氧化碳，高温下二氧化碳因热离解反应再转化成一氧化碳。

2、HCHC也是一种不完全燃烧产物。

高温燃气遇到300℃左右的汽缸壁，产生壁面淬熄效应，使部分汽油未燃烧或未完全燃烧，即排出气缸。

特别是混合气质量不佳的发动机，更易使碳氢化合物排放超标。

燃油系统泄露、发动机曲轴箱中的机油蒸汽外泄，也都属碳氢化合物排放。

汽油品质不好，如馏分较重会造成汽油挥发性变差，使进入发动机燃烧室的燃油与空气不能充分混合，不易燃烧完全，也是HC生成的原因。

3、NOx高温、富氧是NOx生成的必要条件。

NOx的主要成分是NO和NO2，NO排出燃烧室后，与空气中O2再次发生氧化反应，生成NO2。

NO2和HC相遇后，发生化学反应形成光化学烟雾，对人体健康影响较大。

4、颗粒排放物不佳的汽油质量，因不易汽化燃烧不完全容易产生碳微粒排放物；含铅汽油产生铅微粒排放物；进入燃烧室的润滑油因燃烧不完全，产生的碳微粒排放物。

柴油机国六主流后处理系统柴油机主流国六后处理系统包含以下部件：(1) 催化转化器：DOC+SCR+ASC(2) 颗粒捕集器：DPF(3) 尿素供给单元、喷射单元(4) 燃油计量单元、喷射单元(5) 传感器：温度传感器、氮氧传感器、压差传感器、PM传感器国六后处理系统技术路线和系统架构整个后处理系统可以视为由SCR系统和HCI系统两大系统组成。

（一）SCR系统：SCR系统架构SCR系统由尿素供给单元（SM）、尿素喷射单元（DM）、尿素液位温度质量传感器、尿素箱、后处理控制单元（ECU）及相应管路和线束构成，如上图所示。

尿素供给单元（SM）将尿素水溶液从尿素箱中供给尿素喷射模块，由压力传感器、隔膜泵、尿素滤芯和反向阀等组成，温度低时可以加热。

尿素供给单元尿素喷射单元（DM）是将尿素水溶液喷入欧六后处理器中，采用发动机冷却水冷却。

尿素喷射单元SCR（选择性催化还原，SelectiveCatalytic Reduction）系统采用的还原剂是尿素。

尿素NH2CONH2 加H2O 后在高温下分解成NH3 和CO2，其工作原理是将还原剂喷入排气管，排气中的氮氧化合物与NH3反应被还原成氮气和水。

ASC(氨过滤器，Ammonia slip catalyst)：为防止氨气的泄漏，SCR催化器后有氨催化器，在这个催化器中NH3与O2反应生成氮气和水：4NH3+3O2->2N2+6H2OSCR反应原理SCR涂层主要有三种：V基、Cu基、Fe基，其性能对比见下表。

（二）HCI系统HCI系统架构HCI系统主要由HCI喷射系统、DOC总成、DPF总成组成。

通过温度传感器测到的温度信息，实时监控DPF系统，并将信号传输至ECU，ECU计算碳载量，决定是否需要主动再生以及主动再生的喷油量。

因此HCI系统可以称为主动再生时的喷油系统。

HCI系统的作用是控制DOC前燃油喷射的喷射精度，燃油在DOC中发生氧化反应，将进入DPF的排气温度提高到600℃以上，使得碳颗粒在DPF中被氧化。

汽油发动机台架的尾气排放处理方案TWC\DPF\DOC\SCR一、汽油发动机的尾气处理系统一般地，汽油发动机的尾气处理系统由三元催化来完成。

三元催化是一种氧化催化剂，在富氧燃烧的条件下（λ在1.0附近），如图1 所示，可以将尾气中的一氧化碳（CO），碳氢（HC），和氮氧化合物（NOx）同时除去。

图1. 一个典型三元催化剂中转换效率与空燃比的关系二、汽油发动机台架的尾气处理系统2.1 尾气处理方式如果发动机在台架内正常运转，λ值控制在窗口范围内，三元催化就能完成尾气处理的功能。

但是台架中的发动机由于处于测试状态，很可能不能对λ值进行有效控制，或者催化剂本身工作不正常。

在这种情况下，就要对发动机尾气进行特殊处理。

发动机工作不正常表现在或者过于富燃（λ>1.03），或者过于稀燃（λ<0.97）。

在发动机过于富燃时，如图1所示，NOx的转换效率会很高，但HC与CO的转换效率下降。

这时，三元催化本身不能完成对HC和CO的转换，需要对尾气掺氧，然后使用氧化催化剂将其去除。

当发动机过于稀燃时，HC和CO的转换效率会很高，但是NOx 的转换效率会降低很多。

在这种情况下，需要使用选择性催化还原（SCR）装置将其去除。

氧化催化剂的工作温度与三元催化剂基本相同，但是在使用SCR装置时，需要将尾气温度降低到300度到400度的工作区间（汽油机尾气温度在400度到900度），同时将空燃比λ值升高到1.5以上，以优化SCR的转换效率。

2.2 系统构成图2. 汽油发动机台架的尾气处理系统2.2.1 三元催化（TWC）正常工作条件下，汽油发动机排出的尾气空燃比λ控制在0.97到1.03的区间内，这时，三元催化工作，将发动机排出的NOx，CO，以及HC等成分去除。

2.2.2 氧化催化剂DOC当发动机过度富燃时，氮氧传感器NOx1检测到λ值小于0.97（氮氧传感器的前级是个λ传感器）。

这时，尾气中会存在大量未燃的HC和CO. 启动风扇，并打开阀门V1控制新鲜空气的流量，使得λ值超过1.5以上，从而启动DOC，将HC和CO等成分氧化掉。

发动机排气处理与废气净化技术1. 前言随着全球工业化和交通运输的快速发展，发动机排放的废气对环境造成了严重的污染。

为了减少这些有害物质对环境的影响，发动机排气处理和废气净化技术应运而生。

本文将详细介绍发动机排气处理与废气净化的相关技术，以期为发动机排放控制提供参考。

2. 发动机排气处理技术2.1 废气再循环（EGR）系统废气再循环（EGR）系统是一种减少氮氧化物（NOx）排放的技术。

该系统将部分废气从排气管道引入到进气管道，与新鲜空气混合后进入燃烧室。

通过降低燃烧室中的氧气浓度，减少燃烧过程中的NOx生成。

2.2 催化转化器催化转化器是一种通过催化剂将有害物质转化为无害物质的技术。

三元催化转化器（TWC）是应用最广泛的一种，它可以将CO、HC和NOx转化为CO2、H2O和N2。

2.3 柴油颗粒过滤器（DPF）柴油颗粒过滤器（DPF）是一种用于减少柴油发动机颗粒物排放的技术。

DPF通过拦截和燃烧颗粒物来净化排气。

3. 废气净化技术3.1 吸收法吸收法是一种利用液体吸收剂吸收废气中有害物质的方法。

常见的吸收法有湿式脱硫、湿式脱氮和活性炭吸附等。

3.2 吸附法吸附法是利用固体吸附剂吸附废气中的有害物质。

活性炭吸附是最常见的吸附法之一，可以有效去除废气中的有机物和异味。

3.3 冷凝法冷凝法是通过冷却废气使其中的有害物质凝结，然后分离出来。

这种方法适用于去除废气中的颗粒物、VOCs等。

4. 结论发动机排气处理与废气净化技术在减少有害物质排放、保护环境方面发挥着重要作用。

各种技术有其独特的优点和局限性，实际应用中需要根据具体情况选择合适的技术。

随着科技的不断发展，相信会有更多高效、环保的发动机排气处理与废气净化技术涌现出来。

5. 先进排放控制技术5.1 选择性催化还原（SCR）技术选择性催化还原（SCR）技术是一种高效的NOx排放控制技术。

通过注入氨水或尿素水溶液，在催化剂的作用下，将NOx还原为N2和H2O。

排气知识小结机外净化装置篇目前欧马可车型使用的机外净化装置主要有DOC、三元催化器、SCR三种。

DOC：氧化催化转换器，只将排气中的CO和HC氧化为CO２和H２O，因此这种催化转换器也称做二元催化转换器。

必须向氧化催化转换器供给二次空气作为氧化剂，才能使其有效地工作。

发动机台架外特性试验表明，加装DOC后，柴油机扭矩略有下降（4％），燃油消耗率略有上升（1％）。

表明DOC对原机的动力性和经济性影响较小。

加装DOC 后，发动机的排放性能得到了较大程度的改善。

DOC较大程度降低了烟度，CO，HC的排放，对NOx化合物的排放影响较小。

目前，此转化器用于国三、国四车上（96KW或129T除外）。

三元催化器：安装在发动机排气管中，通过氧化还原反应，将发动机排放的三种废气有害物CO、HC和NOx转化为无害的水、二氧化碳和氮气。

其催化剂大都含有铂、锗等贵金属或稀土元素，价格昂贵，在正常情况下，使用寿命为八万公里左右(国产的三元催化转化器也能达到五万公里以上)。

三元催化器只有汽油车使用。

由于三效催化转化器的工作要求比较严格，如果使用不当，会造成催化器早期失效层至损坏。

失效原因主要归纳为以下几点：1、温度过高。

常温下三元催化转化器不具备催化能力，其催化剂必须加热到一定温度才具有氧化或还原的能力，通常催化转化器的起燃温度在250—350℃，正常工作温度一般在350—700℃。

当温度超过850—1000℃时，其内涂层的催化剂很可能会脱落，载体碎裂。

所以必须注意控制造成排气温度升高的各种因素，如点火时间过迟或点火次序错乱、断火等，这都会使未燃烧的混合气进入催化反应器，造成排气温度过高，影响催化转化器的效能。

2、慢性中毒。

催化剂对硫、铅、磷、锌等元素非常敏感，硫和铅来自于汽油，磷和锌来自于润滑油，这四种物质及它们在发动机中燃烧后形成氧化物颗粒易被吸附在催化剂的表面，使催化剂无法与废气接触，从而失去了催化作用，即所谓的“中毒”现象。