Exhaust gas treatment system
尾氣處理系統
尾氣處理系統

老話說得好,知其然更要知其所以然。想必卡友對EGR系統已經有一個大致的了解,其主要通過降低氣缸內溫度和氧的含量來控制氮氧化物的形成,以達到減排的目的。

但除了EGR系統,后處理當中還有另一重要的組成部分——SCR(選擇性催化還原)系統,也是基于降低氮氧化物含量的目的而生。雖然同EGR一樣都在降低尾氣中的氮氧化物含量,但SCR系統工作的原理與此是截然不同的。EGR系統是缸內作業,而SCR系統則是缸外。

選擇性催化還原 工作原理并不復雜


一般情況下,EGR系統是在氣缸內破壞氮氧化物生成的反應條件,從而降低氮氧化物的含量,它充當著一個“預防針”的角色。而SCR系統則是在氮氧化物已經生成的時候去消滅它,充當“手術刀”。其化學反應式如下:

·(NH2)2CO(尿素) + H20 → CO2 + 2NH3 (2次污染)

·4NO + 4NH3 + O2 → 4N2 + 6H20

·2NO2 + 2NO + 4NH3 → 4N2 + 6H20

從化學式力我們可以直觀的看出,我們平時向尿素罐內加注的尿素并沒有直接參與反應,而是與水先反應分解為二氧化碳和氨氣,氨氣進一步與氮氧化物反應生成無害的氮氣與水。

SCR系統工作第一步:尿素水解


尿素水解的過程是由發動機行車電腦感知工況后,將所需尿素噴射量報告給定量給料單元模塊,這個高精度的單元在通過微處理器驅動尿素泵工作,將所需尿素噴入排氣管內。

簡單地說,就是發動機電腦告訴了定量給料裝置要噴多少尿素,定量給料裝置再將尿素噴入排氣管內,以國五階段來講,車輛消耗100L燃油的同時也會消耗大約7-12L的尿素。


而尿素的供給方式分為電驅和氣驅,電驅依靠電動泵來驅動尿素噴射,而氣驅目前多用于解放動力發動機,依靠干燥罐內的高壓空氣,驅動尿素噴射,相較電驅來說故障率更低。


除此之外,尿素噴射還需要額外的裝置來輔助工作??紤]到32.5%理想濃度下的尿素在-11°以下環境會結晶,像這樣的低溫環境在北方城市很普遍,所以,在尿素罐當中還會配備加熱裝置以確保尿素能夠正常輸送。

SCR系統工作第二步:催化還原反應


尿素成功被分解為氨氣之后,氨氣才正式開始正式與氮氧化物做“斗爭”。首先,為了反應使更加充分,讓反應物接觸的面積更大,氨氣首先會通過擴散裝置,以大的反應面積分布在載體之上。(反應溫度要求一般在200°以上)


而目前汽車的后處理一般使用TiO2為載體,以V2O5為主要活性成分,以WO3、MoO3為抗氧化、抗毒化輔助成分,當然化學式可能不太好理解,但你只要知道這玩意換一個挺貴的就夠了。

在載體的表面,主要會出現兩種反應:首先是4份一氧化氮和4份氨氣加上1份氧氣的反應;其次是2份二氧化氮和2份一氧化氮加上4份氨氣的反應。兩種反應的反應物雖然略有差別,但生成物同樣都是無害的氮氣和水。據測定,目前的汽車后處理當中依靠SCR系統,其氮氧化物的轉化率可在60%以上。

同時,在SCR系統的出口,還會配有額外的氮氧化物傳感器一監測SCR系統的工作狀態以及氮氧化物排放是否合格,如果傳感器檢測到異常,就會對發動機限扭。


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