文档介绍：中国-柴油机欧4排放基本技术路线及相关问题发动机排放污染物主要有HC(碳氢化合物)、NOx(氮氧合物)、CO(一氧化碳)、PM(微粒)等,它们主要通过车辆排气管排放,将近45%HC与极小数其它污染物质则由曲轴箱与燃油系统排放。在上述汽车排放污染物中,CO是燃油不完全燃烧产物,对人健康危害较大。HC主要是燃油蒸发及不完全燃烧产物,由200多种不同成份构成,含有致癌物质。NOx是在燃烧室高温高压条件下,由氮与氧化合而成,排放到大气后变成NO2(二氧化碳),其毒性很强,对人及植物生长均有不良影响,是形成酸雨及光化学烟雾主要物质之一。PM主要成份是碳烟,上面附有大量化学物质,包含致癌物质,吸入人体后会在肺部长期停留。对于大功率柴油机而言:基本上有两条路线1通过EGR把NOX降下来,然后通过颗粒捕集器或颗粒氧化器等后处理技术把PM降到欧4水平;2通过燃烧系统优化(主要采用高压喷射+合理燃烧组织)把颗粒降下来,但同时允许NOX升高,然后,在排气后处理系统中,,使用DPF以及SCR都存在很多客观限制因素,比如油品\:比较现实技术方案是:直喷+增压中冷+冷却EGR+氧化催化器+电控燃油喷射系统(最好是共轨);目前存在问题1、SCR:在商用车上应用难点是加尿素问题,除非在国家政策支持下加尿素站就像加油站一样普遍。在乘用车上应用还有安装空间问题,以及乘用车大部分使用工况排气温度对于SCR来说过低。低温结晶如何解决,在东北根本不能用,-11度就结晶;成本非常高,在国外一套合格SCR系统要6000美圆,要防止NH3逸出,需要进行精确标定匹配,要加装氧化催化器以除去NH3,但有氧化催化器对硫又很敏感。2、DPF:燃油含硫量是应用大问题,如果中国生产不了<50ppm柴油,DPF应用是空谈。DPF在中国应用还存在发动机生产一致性问题,因为DPF再生标定还不能完全闭环,如果发动机一致性差异大可能会发生堵塞或烧毁。当然发动机只采用EGR+DOC也有达到国4排放可能,方法是降低发动机功率与扭矩(商用车发动机)或配较轻车(乘用车发动机),目是使发动机测试运行区域落在中小负荷,减少炭烟生成,而EGR可以控制NOx,DOC可以氧化HC与CO以及部分颗粒。我国发动机要达到更高排放另一个重大工作是须尽可能地降低机油耗与曲轴箱窜气。DOC装置可以将总微粒(TPM)中可溶性有机组分(SOF)氧化成CO2与水。还能将排气中CO与HC氧化成CO2与水。与控制TPM、HC与CO排放不同,NOx需要被还原成氮(N2)与水。为满足欧4与欧5标准,发动机制造商将必须采取发动机改进、使用含硫量极低燃油以及排放控制系统等技术措施。欧4与欧5标准要求柴油含硫量不超过50X10-6,而美国2007年与2010年法规则要求将柴油含硫量降低至15×10-6。其理由:(1)发动机排放SO3遇水会生成硫酸,它是TPM—部分;(2)硫极易被大多数排放控制系统采用铂催化剂从SO2氧化为SO3;(3)硫会使稀NOx捕集器(LNT)与含钯等催化剂中毒失效。需要采用一种能氧化CO与HC、而又不会使SO2氧化技术。一种硫酸盐抑制剂可改变铂选择性。降低SO2活性。采用一些方法克服TPM低反应活性:(1)使TPM中SOF组分氧化;(2)将颗粒捕集到过滤器中并在高温下使它氧化;(3)通过NO氧化成NO2,使之产生一种更具反应活性氧化物形式。利用过滤器捕集TPM并定期在高温下使过滤器再生方法已在美国2007年所有重型柴油车与欧洲大多数柴油客车上投入商业化应用。在需要降低颗粒排放及使用铂场合,几乎全部都采用NO2来氧化碳烟。在不需要完全过滤TPM某些场合,采用一种分流式过滤器或者采用一种通过载体标准气流就足以满足需要。一套DOC装置可以去除废气中20%-60%颗粒。去除NOx第一种技术是稀NOx催化(LNC)。这项技术已在要求将NOx排放降低5%-10%场合应用于轻型柴油车。在排气中添加额外HC可使NOx降幅扩大至10%-20%。主要缺点:在150-200℃之间大多数LNC催化剂会生成大量N2O。柴油机LNT在稀气条件下使NOx吸收在LNT中直到NOx数量达到LNT容量为止。当NOx达到峰值时开始脱附并与CO与HC反应生成N2与水。这项技术最初应用于美国乘用车与中型载货车。但燃油中硫会对LNT性能与耐久性产生很大影响。第三种技术是SCR,使用还原剂并非CO与HC,而是氨。%(质量百分比)液态尿素溶液。目前有几种商用SCR催化装置可供选用,包括钒氧化物、低温沸石与高温沸石。钒基SCR装置适于在200-550℃温度范围内工作,但当它暴露在600℃以上环境时会很快失去活性。低温沸石装置起作用温度为150-450℃