第5节排放后处理技术ppt课件.ppt

现代汽车新技术 排放后处理技术 汽车污染 汽车污染 汽车动力为内燃机 所以未燃烧的燃料或燃烧不完全的产物 如一氧化碳 CO 碳烟和碳氢化合物 HC 还有部分燃烧过程中生成的物质 如二氧化碳 CO2 氮氧化物 NOX 二氧化硫 SO2 铅氧化物等重金属氧化物 烟尘和硫化物等 都会排向大气 从而成为污染环境的物质 排放后处理技术 柴油机以其良好的动力性 经济性和可靠性而广泛地应用于各种机械装置 尤其是作为车辆动力 柴油机技术得到了全面的发展 与汽油机相比 柴油机的HC和CO排放量相当低 NOx排放量相当 而微粒排放约为汽油机的30 80倍 因此可以看出 柴油机的有害排放物主要是PM及NOx 柴油机排放后处理技术自2000年开始就已经在欧 美各国汽车生产过程中被强行实行 其中氮氧化物和微粒排放的后处理是技术的关键 目前各国开发了多种不同的后处理系统 如 SCR DOC DPF POC组合技术EGR DOC DPF组合技术LNT DOC DPF组合技术 后处理系统的缩写词对照表 一 排放法规 对车辆排放的立法 目前世界上有代表性的法规主要有3个 分别为欧洲的排放法规体系 美国的排放法规体系和日本的排放法规体系 中国目前等效采用欧洲排放法规 一 排放法规 欧洲柴油机排放法规各阶段限值 中国柴油机排放法规各阶段限值 二 柴油机排放处理的技术方法 微粒捕集器 DPF 选择还原催化转化器 SCR 废气再循环 EGR 氧化催化转化器 DOC 微粒氧化催化器 POC 稀燃NOx捕集技术 LNT 一 微粒捕集器 DPF 柴油机微粒捕集器 DieselParticulateFilter DPF 需定时对过滤器内的沉积PM进行清除 即DPF再生 再生通常采用燃烧的方式来实现 一般情况下 PM起燃温度一般为550 650 要高于柴油机的正常排气温度 因此 要使PM能够燃烧 一是被动再生 二是主动再生 微粒捕集器捕集原理 原理可分为两大类 过滤技术和非过滤技术 过滤技术主要的原理是通过碰撞 拦截 扩散或重力沉降等原理吸附或沉积 非过滤技术主要为等离子技术 其工作原理类似于静电除尘 柴油机尾气中的颗粒在高压电晕放电场中荷电 并在电的作用下移向电极并聚集 过滤表面型和体积型微粒捕集器的作用 在2010年的巴黎车展上新开发的绿色环保车型 西亚特IbizaECOMOTIVE搭载的是一款配有一个柴油机微粒过滤器 DPF 的80马力 1 4升TDI发动机 该发动机不仅有助于该车达到上述提及的排放水平 同时还有助于降低其耗油率 二 选择还原催化转化器 SCR 柴油机富氧燃烧 排气中氧的含量很高 HC和CO的含量很低 降低汽油机排气中的NOX排放的三效催化转化器技术对柴油机不适用 采用化学方法降低NOX的方法有 1 NOX的分解 2 NOX的氧化 3 NOX的还原 就目前的技术水平来说 在降低车用柴油机排气中的NOX方面只有在排气中加入还原剂与NOX进行还原反应的方法 还原原理 1 非选择催化还原 NSCR NSCR技术是将还原剂 如氨水 尿素等 喷入排气管中 2 选择催化还原 SCR SCR的原理与NSCR相似 NOx的还原反应在选择性催化转化器中被加速 还原剂的氧化反应被抑制 在300 450 时发生如下主要反应 选择还原催化转化 一般使用尿素水溶液作为车载SCR系统的还原剂 欧洲使用的32 5 浓度的尿素水溶液被称为 Adblue 译成中文为 添蓝 Urea一SCR系统 其由安装在发动机排气管上游的前氧化催化器 装在排气管中游的添蓝喷射装置 混合器 水解催化器以及下游的Urea一SCR催化器和后氧化催化器组成 Urea SCR主要组成部分 美国福特汽车在2005年底特律车展展出了采用新一代汽车技术的概念车 MetaOneCONCEPT 排量2 7L的柴油引擎配套使用了新型混合动力装置 同时还采用了可降低NOx 氮氧化合物 的尿素SCR 选择性催化还原 系统 三 废气再循环 EGR 废气再循环 ExhaustGasReticulation EGR 是目前降低柴油机机内NOx生成的一种有效措施 冷却EGR系统是在EGR的基础上 对废气冷却后再进入下一循环 使进气充量的温度降低 节流损失降低 新鲜进气充量相应有所增加 过量空气系数增大 另外 混合气温度降低使滞燃期有所增加 同时放热率曲线和放热率峰值相位后移 燃烧最高温度降低 四 氧化催化转化器 DOC 氧化催化转化器 DieselOxidationCatalyst DOC 是净化排气中的未燃HC CO和SOF的常用有效措施 同时也可以有效去除多环芳香烃和乙醛等有害成分 氧化催化器的催化剂一般由铂 钯等贵金属组成 并浸在氧化铝和二氧化硅等表面载体上 DOC是以铂 Pt 钯 Pd 为催化剂 因此对燃料中的S特别敏感 很容易引起催化剂中毒 所以DOC一般适用于含S量较低的柴油 五 微粒氧化催化器 POC 微粒氧化催化器 ParticulateOxidationCatalyst POC 是半通式的过滤器 POC中的PM在催化剂的作用下被NOx氧化为CO2 从而解决黑烟颗粒问题 净化效果在50 左右 POC质量轻 体积小 尺寸可变 易于集成到排气后处理系统中 六 稀燃NOx捕集技术 LNT 稀燃NOx捕集 LeanNOxTrap LNT 技术 LNT的NOx吸收率可达90 以上 与发动机系统进行合理集成后可有效减少排气中的NOx LNT关键部件是具有NOX吸附能力的碱金属化合物 以含碱金属钡 Ba 的吸附材料为例 LNT的工作原理 三 重型柴油机尾气后处理系统的集成 在组合式排气后处理系统中 有以下3种方案较为典型 a SCR DOC DPF POC技术是满足未来国 重型柴油机排放法规的重要技术路线 采用SCR技术的国 柴油机燃油经济性好 且对发动机改动小 并且在技术升级连续性上具有优势 三 重型柴油机尾气后处理系统的集成 b EGR DOC DPF技术与进气系统 高压喷射 燃烧技术的结合也是重型柴油机实现国 排放的技术路线之一 c L