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1、发动机SCR技术是什么？柴油机自1892年问世以来,凭借其良好的动力性、经济性和耐久性等优点,在各种动力装置、船舶和车辆上得到了广泛的应用。从上世纪80年代后期开始,轿车上也越来越多地应用柴油机,目前德国生产的1.4～2.0L排量的小轿车中,有61%是柴油机轿车,而法国柴油机轿车的比例高达88%。从世界范围来看,汽车柴油化已成为一种不可逆转的趋势。柴油机与同等功率的汽油机相比,微粒(PM)和氮氧化物(NOx)是排放中两种最主要的污染物。从目前降低汽车尾气排放的技术途径来看,要达到欧Ⅳ排放标准,一般不再从发动机本身的结构方面
2、采取措施,通常是采取排气后处理的方式来降低污染物的排放量,而尿素-SCR选择性催化还原法是最具现实意义的方法,它能把发动机尾气中的NOx减少50%以上。1.欧Ⅳ排放法规从欧Ⅱ到欧Ⅲ,对柴油机进行了较多的改进,如加强增压中冷、多气门技术、废气再循环及冷却、电控高压喷射系统(共轨、泵喷嘴、单体泵)等,在降低油耗的同时,NOx和PM都有所下降,NOx从7g/kW•h下降到5g/kW•h,PM从0.15g/kW•h下降到0.1g/kW•h。欧洲自2006年10月起执行欧Ⅳ/Ⅴ标准,对NOx和PM的排放提出了更高的要求。从欧Ⅲ到欧Ⅳ
3、,PM的排放限值从0.1g/kW•h下降到0.02g/kW•h,NOx的排放限值从5g/kW•h下降到2.5g/kW•h(指柴油小客车,载货车为350mg以下)。在欧Ⅲ的基础上,仅仅对发动机内部参数进行优化,虽然可以继续降低排放,但不足以满足欧Ⅳ/Ⅴ标准。欧Ⅳ是柴油机排放控制技术的转折点,还需要增加其它的技术。2.柴油机尾气净化的可选技术途径目前,大致上有两条机外净化技术路线:其一是先通过超高压喷射并优化燃烧生成极少的PM,再使用选择性催化还原SCR,来降低因燃烧优化而产生的NOx(被称为欧洲路线),目前常用水基性氨溶液作
4、为催化还原剂,简称尿素-SCR系统。其二是采用EGR(废气再循环)+DPF(颗粒捕集器),即先通过EGR降低排放中的NOx,再用DPF捕集因使用EGR而略有增加的PM,从而达到同时降低NOx和PM的效果(被称为美国路线)。采用尿素-SCR净化方案的发动机,其燃油消耗可节省5%～7%,扣除因使用尿素而增加的费用,还有节油2%～3%的优势。这一路线对于燃油品质相对不太敏感(欧Ⅳ标准的柴油含硫量在200ppm以下,而EGR+DPF路线要求含硫量必须在50ppm以下),但使用SCR后不但要增加SCR装置本身的质量(约150～300
5、kg),还要增加一个尿素溶液箱和尿素溶液的质量。按100L尿素溶液行驶7000km计算,一辆汽车损失的有效载荷在400kg左右。3.尿素-SCR系统的组成典型的尿素-SCR系统是在原来的尾气净化系统的基础上,需要加装一套比较复杂的调节还原剂喷射量的喷射和控制系统,最基本的组成包括以下三个部分。1)催化转换器催化转换器安置在排气气流中,它的外表与消声器很像,只是尺寸大一些。在很多情况下,催化转换器就安装在消声器中,这时消声器的体积必须有所增加,理论上讲要增加15%左右才能满足噪声排放标准以及背压的需要。催化转换器中包含的化学
6、混合物,在氨出现时帮助其将NOx转变成无害的化学物质。1)SCR系统的工作原理在SCR系统中发生的复杂的物理和化学反应包括：尿素水溶液的喷射、雾化、蒸发、尿素的水解和热解气相化学反应以及NOx在催化剂表面与NH3发生的催化表面化学反应。其主要化学方程式如下：NO+NO2+2NH3→2N2+3H2O4NO+O2+4NH3→4N2+6H2O2NO2+O2+4NH3→3N2+6H2OSCR系统的工作过程是：当车辆的钥匙开关打到ON挡的时候，控制器（ECU）开始通电，与此同时尿素计量泵开始转动，从尿素储存罐中抽吸尿素溶液，前期计量
7、泵以最大工作压力进行工作，目的是快速建立压力，当泵腔中的压力达到5bar后，计量泵将由ECU进行闭环控制，保持泵腔的压力，用于尿素喷嘴的冷却和喷射。当转速和排气温度达到预先标定好条件后，尿素喷嘴才会喷射尿素溶液。尿素溶液的喷射量由ECU根据柴油机的工况、催化器温度和环境状态来精确计量。尿素溶液被喷射到排气管中，与柴油机排气进行均匀混合并进行化学反应，净化排气。由于尿素溶液在气温低于-11℃的时候会结冰，为了保证系统在低温时候的正常使用，系统配置有化冰功能，化冰的热源来源于柴油机的冷却水。当电控单元通过尿素温度传感器感应到尿
8、素溶液温度较低，可能会出现结冰的情况，那么ECU将打开加热水电磁阀。热的柴油机冷却液就会顺着管道流向尿素储存罐和尿素计量泵内置的换热器，这些地方的冰就会迅速融化。由于冷却液管道和尿素胶管扎在一起，外套保温管，所以尿素管道内部的冰也会同时融化。1)SCR系统的布置设计SCR系统混和管的布置设计对SCR载体
