福建船政交通職業(yè)學(xué)院 葉振球

東風(fēng)天錦教練車(chē)車(chē)輛型號(hào)為EQ5120XLHGSZ6D，搭載WP2.3NQ130E61柴油機(jī)，該發(fā)動(dòng)機(jī)采用渦輪增壓、高壓共軌缸內(nèi)直噴技術(shù)，為了達(dá)到國(guó)六排放標(biāo)準(zhǔn)，該車(chē)在排氣管上安裝了排放后處理系統(tǒng)，主要包含以下部件：DOC（氧化催化器）、SCR（選擇催化還原器）、ASC（氨逃逸催化器）、DPF（顆粒捕集器）、4個(gè)溫度傳感器、2個(gè)NOx傳感器、1個(gè)DPF壓差傳感器、1個(gè)尿素噴射系統(tǒng)、固定支架、集成線(xiàn)束等，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。在開(kāi)展軍民融合進(jìn)行的駕駛?cè)伺嘤?xùn)項(xiàng)目中，使用該車(chē)型進(jìn)行駕駛培訓(xùn)、車(chē)輛維護(hù)保養(yǎng)及簡(jiǎn)單故障排除。

圖1 東風(fēng)天錦教練車(chē)柴油機(jī)排放后處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

1 柴油機(jī)排放后處理系統(tǒng)各傳感器的功用

1.1 溫度傳感器

4個(gè)溫度傳感器分別位于DOC前、DPF前（DOC后）、SCR前、SCR后，DOC前溫度傳感器用于測(cè)量DOC前的排氣溫度，作為可進(jìn)行主動(dòng)再生的判定條件；DPF前溫度傳感器用于監(jiān)控DPF再生時(shí)的溫度，判定再生是否正常；SCR前溫度傳感器用于測(cè)量SCR前的排氣溫度，控制尿素噴射特性；SCR后溫度傳感器用于測(cè)量SCR后的排氣溫度，更加準(zhǔn)確地反饋SCR的反應(yīng)溫度。

1.2 NOx傳感器

SCR上游NOx傳感器用于測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)原排尾氣的氮氧含量；SCR下游NOx傳感器用于測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣的氮氧含量。

1.3 DPF壓差傳感器

取氣口位于DPF前和DPF后，用于監(jiān)測(cè)DPF前后壓差，判斷DPF是否堵塞或移除，當(dāng)DPF積炭過(guò)多時(shí)，壓差高故障會(huì)被激活，DPF主動(dòng)再生被禁止，需要對(duì)DPF進(jìn)行專(zhuān)業(yè)清洗或更換。

2 柴油機(jī)排放后處理系統(tǒng)各載體功用

柴油機(jī)排放后處理系統(tǒng)各載體如圖2所示。

圖2 柴油機(jī)排放后處理系統(tǒng)各載體

2.1 DOC（氧化催化器）

DOC為尾氣后處理的第一步，內(nèi)部呈網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，表面含有鉑、鈀等貴金屬涂層，能將廢氣中有害的CO、HC轉(zhuǎn)化為無(wú)害的CO2和H2O，并將部分NO氧化成NO2，提高SCR反應(yīng)速度，此外還可將后噴入后處理系統(tǒng)的燃油點(diǎn)燃，提高排氣溫度以達(dá)到DPF的再生條件。DOC工作原理示意圖如圖3所示。

圖3 DOC工作原理示意圖

就目前階段來(lái)說(shuō)，DOC的轉(zhuǎn)化效率通常能達(dá)到60%以上。為了保證DOC具備良好的工作狀態(tài)，必須使用優(yōu)質(zhì)低硫磷配方潤(rùn)滑油，先進(jìn)的低灰分配方設(shè)計(jì)及低硫、低磷的方案，能更好地保護(hù)尾氣后處理裝置DOC，從容應(yīng)對(duì)苛刻的國(guó)六排放標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 DPF（顆粒捕集器）

DPF置于DOC后，主要用于捕集尾氣中的顆粒物，以滿(mǎn)足國(guó)六排放對(duì)顆粒數(shù)量的要求。柴油機(jī)混合氣燃燒后產(chǎn)生較多數(shù)量的碳顆粒，DPF能夠有效凈化70%～90%的顆粒物，在DPF捕捉顆粒物的同時(shí)，還會(huì)對(duì)捕捉的顆粒物進(jìn)行氧化消解，使DPF再生，DPF工作原理示意如4圖所示。

DPF使用一段時(shí)間后就會(huì)出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，此時(shí)DPF再生功能便會(huì)發(fā)揮作用，分為被動(dòng)再生和主動(dòng)再生。被動(dòng)再生是將NO在DOC中氧化為NO2，NO2比O2更活躍，在250 ℃～450 ℃時(shí)氧化碳顆粒；主動(dòng)再生是指實(shí)際運(yùn)行時(shí)，排氣溫度達(dá)不到被動(dòng)再生條件，通過(guò)在DOC中噴入燃油并燃燒，從而提高排氣溫度，使碳顆粒燃燒氧化反應(yīng)生成CO2。隨著DPF的使用，DPF捕集的碳顆粒以主動(dòng)再生或被動(dòng)再生的方式在載體內(nèi)部被燃燒掉，并轉(zhuǎn)變成少量灰分物質(zhì)，這些灰分是一種不可燃燒的物質(zhì)，主要構(gòu)成是潤(rùn)滑油添加劑的化學(xué)成分，如鈣、硫、鋅及磷的化合物，這些物質(zhì)會(huì)不斷堆積堵塞DPF，造成發(fā)動(dòng)機(jī)限扭、動(dòng)力下降、油耗上升，甚至直接損壞DPF總成。要避免DPF堵塞就要減少顆粒物的產(chǎn)生，使用的潤(rùn)滑油必須是低灰分、低硫磷配方設(shè)計(jì)，這樣才能更好地保護(hù)DPF，避免造成DPF堵塞。當(dāng)主動(dòng)再生、被動(dòng)再生過(guò)程不可消解時(shí)，則需要更換DPF裝置。

2.3 混合器

在DPF和SCR之間設(shè)有混合器，其作用是促使噴射進(jìn)后處理系統(tǒng)的尿素與尾氣充分混合。

圖4 DPF工作原理示意圖

2.4 SCR（選擇催化還原器）

在柴油機(jī)后處理應(yīng)用中用于降低發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣NOx的含量。目前SCR使用的還原劑是氨氣（NH3）。在實(shí)際應(yīng)用中，尿素在排氣管路中預(yù)熱發(fā)生分解，生成NH3和H2O，NH3與尾氣中的NOx（主要是NO和NO2）發(fā)生還原反應(yīng)，生成N2和H2O，從而達(dá)到降低NOx排放的目的，SCR系統(tǒng)對(duì)NOx的轉(zhuǎn)化率可達(dá)70%以上。SCR及尿素噴射系統(tǒng)如圖5所示。

圖5 SCR及尿素噴射系統(tǒng)

2.5 ASC（氨逃逸催化器）

由于車(chē)輛可能存在尿素泄漏、反應(yīng)效率低等情況，尿素分解產(chǎn)生的NH3可能未參與反應(yīng)而直接排出大氣，這就需要安裝ASC裝置防止氨逃逸。ASC裝在SCR后端，是通過(guò)催化氧化作用降低SCR后端排氣中NH3的裝置。

ASC主要作用為將過(guò)量的NH3氧化為N2、N2O、NOx：NH3+O2→N2、N2O、NOx，同時(shí)再催化NOx、NH3反應(yīng)為N2：NOx+NH3→N2。

通過(guò)以上后處理系統(tǒng)DOC+DPF+SCR+ASC組合的過(guò)濾氧化催化反應(yīng)，使發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣排放符合國(guó)六標(biāo)準(zhǔn)要求。