SCR技术的柴油机排放后处理新技术及车用PACR技术的基本原理

基于SCR技术的柴油机排放后处理新技术

一、技术背景资料

SCR系统采用的是压缩空气辅助喷射系统。工作时，一路空气供给喷嘴，起雾化尿素水溶液的作用;另一路空气供给尿素泵，控制尿素水溶液回流量的大小。首先尿素泵起动，在计量阀模块的进口处建立起具有一定压力的尿素水溶液待用。电控单元采集柴油机的转速、转矩信号、排气温度和NOx排放等信号，电控单元按照控制策略发出需求的尿素水溶液流量的控制指令，驱动电路驱动计量阀动作，尿素水溶液与雾化空气混合经喷雾器进入排气管。尿素水溶液喷入排气管后，首先在高温及催化剂作用下发生热解和水解反应生成氨气，然后氨气进入SCR催化器催化剂作用下将NOx还原，生成氮气和水，随排气排入大气。

二、Bule Tech技术

Bule Tech技术是将NSC和SCR技术结合起来，使其在不同的工况下，均能起到降低NOx排放的目的。在低/中负荷稳定工况下，NSC单元能够储存和减少大部分的NOx;在发动机加速和高负荷工况下，由于排气温度升高，当排气温度大于350℃时，NSC由于其较弱的储存能力，将会失效，此时，SCR单元将会对其进行补偿，达到降低NOx排放的目的。

Bule Tech 技术的基本原理：

Bule Tech技术是一种在柴油机机内进化的基础上进一步降低有害排放物，包括CO、PM(particulate matter)、HC、NOx等的全功能排气后处理技术。

E320BuleTech废气后处理系统将DOC(Diesel Oxidation Catalyst)系统装在靠近发动机的地方，以便快速将CO、HC反应掉，另外，装有CDPF系统将排放物中的PM过滤，避免PM对催化剂活性的影响。该技术的核心是一种基于SCR技术的DeNOx技术。

图表：Bule Tech 技术的基本原理图

资料来源：公开资料整理

在不同的空燃比(A/F)下，NSC和SCR互相配合，能有效地降低NOx的排放。

图表：不同时间下NOx/NH3在废气中的组成曲线

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当发动机富燃时，空燃比λ较低，废气中的NOx含量较低;当发动机稀燃时，空燃比λ较高，NOx的含量较高。而柴油发动大多数处在空燃比λ较低的工况下工作，此时大多数的NOx在NSC中被转化成NO，当在短时富燃的工况下，柴油机此时混合气中燃油的含量高，NOx被HCs、CO、H2转化成无害的N2。

图表：NSC 和 SCR 在 Blue Tect 技术中的功能

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三、不同催化剂的组合技术

由于不同的催化剂在不同的温度和不同的废气含量下，其选择性和还原能力不同，而且催化剂还受到水、硫、HC、CO、PM等排放物的影响容易使催化剂中毒，从而降低催化转化性能。该技术根据各种催化剂的稳定性和选择还原性的不同，将不同的催化剂进行合理的组合。

图表：不同催化剂的组合

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四、基于SCR的低温等离子辅助还原技术(PACR)

1、等离子产生的基本原理

在大气压力下，低温等离子产生于空气中或者在比空气含氧量更低的气体(如柴油机排放的废气)中，通常是化学环境下，由于直接由化学方法来减少NOx将会耗费巨大的能量，并且不易解决，而且当气体中含氧量超过3.6%时用含有N-来还原NO的方法是不可以实现的。

等离子发生器是一种基于电介质填充床的同心圆柱电极。高电压电极和电介质被作为内部电极，外部电极则为接地极。当提高电场强度时，将在小球间产生放电。这使得等离子可以在较低的电压下产生，等离子将在1500Hz的高能条件下产生，等离子的能量由内部电极和功率表监控器控制。

图表：低温等离子发生装置

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2、车用 PACR 技术的基本原理

从发动机排出的废气进入低温等离子装置之前包含有NOx、HC等。在等离子反应中，将部分HC转化为(HC*)，NO转化为NO2，这些混合气体在催化剂的作用下将会发生进一步的反应，生成无污染的N2、CO2和水。

图表：低温等离子辅助催化还原 ( PACR) 装置

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