重型柴油汽车国六后处理技术路线介绍

张秦君，侯飞跃，任喜洋，颉延萌，史智理

（陕西重型汽车有限公司，陕西 西安 710000）

1 排气污染物的形成及危害

内燃机的燃料为碳氢化合物，燃烧时产生的主要有害污染物为：CO、HC、NOx、碳烟PM。发动机转速很高，混合、燃烧时间极短，出现熄火，未燃产物为HC；发动机起动、大负荷、变工况用浓混合气，导致不完全燃烧形成CO；燃烧最高温度1800℃以上，空气中的氮气氧化成各种氮的氧化物NOx；柴油机混合的不均匀性，在高温下缺氧燃料发生裂解、脱氢碳烟颗粒（微粒子）形成PM。

其中，CO 是一种有毒气体，其毒性在于和人体血红蛋白亲和，生成一氧化碳血红蛋白，它能阻碍人体血液中氧气的输送，引起头痛，虚脱，神智不清等症状和肌肉调节障碍等，致人死亡；有害污染物NOx，绝大部分为NO, 一氧化氮能引起中枢神经麻痹和痉挛。人吸收一氧化氮会迅速氧化成有毒的二氧化氮，有强烈的腐蚀性和毒性；HC 具有明显的刺激性。它能刺激眼结膜，引起流泪并导致红眼症，同时对鼻、咽、喉、器官均有刺激作用，能引起急性喘息症。；柴油机排出的微粒有不同程度的致癌作用。

2 排放后处理技术

是一种对发动机排出的废气进行适当处理已减少废气对环境造成的污染的技术。燃油喷射系统主要应用于国二、国三，排放后处理技术针对国三到国六。

2.1 HC、CO 控制技术——催化氧化器（DOC）

图1

DOC（催化氧化器）原理：载体为通道式的蜂窝结构，在催化用下，彻底氧化废气中的HC、CO、NO，生成CO2、H2O、NO2，作为DPF 或POC 中颗粒物的氧化剂，彻底将碳粒氧化为CO2。DOC 主要应用于柴油车的后处理装置，提供氧化反应所需氧气，用来降低排气中的CO 和HC 的排放量。

2.2 降低PM 的后处理技术——颗粒捕集器（DPF）

处理PM 排放最常用的后处理技术——DPF。通常DPF是指壁流式DPF。过流式颗粒捕集器，载体为通道式的蜂窝结构，废气不过滤壁时，颗粒物通过吸附作用被拦截在通道壁上。

DPF 能够实现90%以上的颗粒物捕集，经过DPF 后排气已经接近环境空气中的PM 水平。

图2

2.3 降低NOx 的后处理技术——选择性催化还原（SCR）

SCR 系统中的重要组成部分是催化剂。当前流行且成熟的催化剂有蜂窝式、波纹状和平板式等。平板式催化剂一般是以不锈钢金属网格为基材，负载上含有活性成份的载体压制而成；蜂窝式催化剂一般是把载体和活性成分混合物整体挤压成型。

SCR（选择性催化还原）原理：

在催化剂（主要成分为重金属铜、铂等）的作用下，向废气中喷射尿素溶液。尿素溶液会挥发出NH3（氨），将NOX还原为N2。

图3

3 国六后处理技术路线

3.1 国六后处理技术路线介绍

国六污染物控制技术路线可根据EGR 与SCR 的利用率分为三种：

无EGR/高SCR：进气节流阀+DOC+DPF+高效SCR。

低/中EGR/SCR：进气节流阀+VGT+EGR+DOC+ DPF+SCR。

高EGR/无SCR：进气节流阀+VGT+EGR+DOC+DPF。

3.2 国外典型技术路线

无EGR+高SCR 路线：

代表企业：依维柯、斯堪尼亚、沃尔沃及康明斯。

低/中EGR+高SCR 路线：

代表企业：戴姆勒、斯堪尼亚、沃尔沃、康明斯、曼及达夫。

高EGR/无SCR 路线：

代表企业：万国。

表1 技术路线对比

3.3 国内典型技术路线

低/中EGR+SCR 路线（主流）：

代表企业：潍柴、玉柴、锡柴。

代表机型：锡柴CA6DL3（8.6L）：EGR+进气节流阀+DOC+DPF+SCR；

玉柴YC6L（8.424L）：低EGR+DOC+DPF+进气节气阀+排气节气阀+SCR+AMOX；

玉柴YCK11（10.8L）：EGR+DOC+DPF+SCR；

潍柴WP7（7.47L）：低EGR+DOC+DPF+VGT+进气节流阀+SCR+ASC。

无EGR+高SCR 路线：

代表企业：潍柴、康明斯；

典型机型：潍柴WP12（11.596L）： DOC+DPF+进气节气阀+高效SCR+ASC；

福康ISF4.5（4.5L）：DOC+DPF+SCR+AMOX。

4 结论与展望

国内重型柴油车国六后处理主要倾向于低/中EGR+SCR的技术路线，但考虑到不同马力的发动机主要应用市场需求不同，按排量大小会有对应的路线倾向。

随着国六排放标准的实施，我国环境污染治理工作将有更大进步。