2015年第5期
国外内燃机
不使用尿素溶液的氮氧化物及颗粒减排后处理系统的开发
【日】细谷潢木村昌裕大井竟佐藤信也平林浩
摘要：基于对环境保护及人体健康的密切关注，迫切要求降低荣油车的氮氧化物及颗粒排放，为此，必须在进一步改进发动机以降低其自身排放的同时，充分利用排气后处理技术来减少废气排放量。目前，大型商用车的排气后处理系统一般会采用柴油机颗粒捕集器十尿素选择性催化还原系统的组合，但这一技术存在供应尿素溶液的基础设施不完善的课题。日野汽车公司开发了一种整体型催化转化系统，将燃油作为反应促进剂，可以在不使用尿素溶液的前提下，同时降低氮氧化物及颗粒排放。
关键词：氨氧化物及颗粒减排后处理系统商用车柴油机尿素选择性催化还原系统
0前言
由于柴油机在热效率方面具有优势，CO排放量少，燃油耗低，因此被广泛用作商用车的发动机。另一方面，基于对环境保护及人体健康的密切关注，同样也要求能降低柴油车的氮氧化物（NO，）及颗粒(PM)排放量。为进一步减少废气排放，必须在进一步改进发动机以降低其自身废气排放的同时，充分利用排气后处理技术来减少车辆的废气排放，
在日本及欧美等先进国家，大型柴油商用车的排
气后处理装置一般会采用柴油机颗粒捕集器（DPF)十尿素选择性催化还原(SCR)系统的组合。虽然这一技术现已进人实用化阶段，但仍存在供应尿素溶液的基础设施不完善的课题。为解决这一课题，日野汽车公司开发了一种整体型催化转化系统，将燃油作为反应
促进剂，可以同时降低NO，及PM排放。 1开发目标
与大型柴油商用车不同，中小型柴油商用车多数在市区道路等较为狭窄的区域行驶，如使用传统的DPF+SCR系统作为后处理装置，就需要有足够数量的尿素落液供应设施，而在日本，目前能供应尿素溶液的加油站仅占总数的6%左右，尿素溶液的供应设施基本还处于不完善的状态。另一方面，随着经济的发展，新兴国家的车辆保有量剧增，随之而来的是大气环境出现恶化趋势，为此，必须尽早引进相关的环保技术。然而，同样也是由于供应尿素的基础设施不够完善，迫切要求能开发出不使用尿素溶
万方数据
液的车用排气后处理系统。此外，由于传统尿素 SCR系统的体积较大，部分中小型案油商用车也无法配装这一系统。为解决上述问题，日野汽车公司的研究人员开发了结构紧的整体型催化转化系统，将燃油作为反应促进剂，可以同时降低车辆的
NO，及PM排放。 2技术内客
新开发的NO，及PM减排后处理系统的最大特征就是不使用尿素溶液，能在同一个催化转化器中同时降低NO，及PM排放。由于该系统是使用柴油降低排气中的NO,，同时使DPF中捕集的碳烟燃烧再生，因此不需要任何供应尿素溶液的装置。并且，与传统柴油车相同，配装新系统的车辆只须加注柴油即可行驶。新开发的排气后处理系统由后置涡轮催化转化器（ATC)、燃油添加阀、前段氧化催化转化器、DPF，以及后段氧化催化转化器构成。使用燃油添加阀，向安装催化剂的转化器中供给作为 NO，还原剂的柴油燃料。根据催化转化器中温度传感器及NO，传感器的输出信号，发动机电控单元（ECU)能精确地推断催化剂的工作环境，并实施优化控制，以确定最佳的燃油添加量，最大限度地降低 NO，排放。另外，为了缩短DPF的再生时间，必须在以升温模式运转时，快速升高氧化催化转化器的温度。因此，在发动机涡轮出口下方设置ATC，以促进ATC中催化剂的早期活化，与向排气管中加燃油的方法相结合后，可大幅缩短DPF中的PM燃烧再生时间。