SCR技术原理探讨

徐 鹏

（西安西沃客车有限公司，陕西 西安 710089）

SCR技术原理探讨

徐 鹏

（西安西沃客车有限公司，陕西 西安 710089）

文章介绍车辆排放后处理系统--SCR（发动机排气催化净化技术）技术发展必要性及SCR技术原理。本篇文章是对SCR的一个基本介绍，SCR系统会随着车辆及发动机在硬、软件上配置的变化而发生改变。

汽车排放；SCR；欧IV

CLC NO.: U472.7 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2015)01-143-03

前言

空气污染是导致个人健康及全球环境问题的主要因素，污染物的排放是由于燃烧生物、化石燃料而产生的，其主要来源于工厂、车辆和家庭。汽车尾气排放已成为城市大气的重要污染源，为了保护人类赖以生存的环境及维护人类健康，各国纷纷出台了各种环保法规。

1、排放法规

排放在多数国家都有很高的要求。当前，美国、日本和欧盟主导着排放法规的制定，其他国家也紧跟随着。其中欧盟的法规，在很多的地区被广泛地采纳、应用着。在2000年，欧共体最严厉的车辆排放水平标准--EEV（环境友好型车辆）这一非官方的标准被制定。EEV排放标准将低于目前欧洲生产标准，ESC和ETC中确认的欧V排放水平。EEV车辆将使用清洁的柴油、压缩天然气、液化石油气、氢燃料的内燃机车、混合动力车，电车，氢燃料电池车。2005年12 月21日，布鲁塞尔，“欧共体制定了新的规范目标，目的是为环保车创造市场，并在运输领域有效降低排放”。EEV的排放水平在欧V至欧VI之间。相比较欧V法规，EEV排放法规的碳氢化合物下降45%，一氧化碳下降25%，烟度值下降70%。

2、如何达到排放要求

2.1发动机硬件发展

气缸套—提高表面的光滑度，使尽量少的润滑油留在燃烧室里。活塞环—提升公差等级及表面质量，以此控制活塞润滑情况。喷油嘴—更高的燃油喷射压力，提升燃烧效率，减少排放颗粒物的产生。涡轮增压—电控排气阀门或可变截面涡轮（VGT），使得燃烧效率更高。

2.2 提高燃油品质

2.3 SCR 或EGR

A 低氮氧化合物排放发动机（通过使用EGR系统，减少氮氧化合物的形成）

（1）TFF 径流式过滤器

（2）CDPF 催化柴油颗粒过滤器（壁流式）

B 低颗粒排放发动机（通过使用SCR系统，降低烟灰和机油消耗量）

（3）SCR(通过氨气（NH3）进行选择性催化还原)

（4）尿素

（5）发动机

2.4 EGR的好处—高的可靠性

ERG技术主要是将废气冷却再循环进入发动机中。被循环的惰性废气将混合到新鲜的进气空气中，以达到降低进气的含氧量，同时也可吸收燃烧热量以降低点火的温度。这也意味着可降低氮氧化物的排放。

2.5 SCR的优势—更少的燃油消耗

SCR技术是达到欧IV排放要求的一个有效地好方法。SCR技术不会对发动机输出马力产生任何地影响。同样，SCR也是一个降低燃油消耗的技术解决方案，可适用于达到欧IV和欧V排放要求的车辆。

3、SCR 概述

车辆使用SCR（选择性催化还原技术）接触式废气净化，以此来满足欧IV，欧V和EEV（环境友好型车辆）的排放标准。与原先的欧III相比，欧IV排放要求氮氧化合物的排放下降30%，颗粒物的排放下降80%。在柴油发动机使用SCR技术后，其燃烧效率可保持不变，但可以降低氮氧化物和颗粒物的排放。SCR技术中对废气的处理的关键是使用尿素。在废气通过净化器之前，使之与尿素相混合。这样混合后的气体，自然地会将氮氧化物转换成氮气和水蒸汽。为了使发动机更有效地燃烧，ECU将根据车辆瞬间载荷和发动机转速来确定尿素的喷射量。

4、SCR工作原理

SCR废气净化处理装置是一简单系统，有几个部分组成，如图：

尿素将被先雾化，后喷射进排气管中，使其与废气在SCR净化器中充分混合。喷射的量由EMS系统精确控制，以保证在各种运行工况下都可以达到最佳减少排放的效果。排气系统中的热量，将使的尿素转换成氨水和二氧化碳。氨水是净化过程中的有效物质和关键因素，在催化还原转化器中，它将使氮氧化物转为无害的氮与水蒸汽。当反应温度高于200℃时，这一催化化学反应才能顺利地进行。

4.1 尿素罐

尿素罐是塑料制品，有多种尺寸与规格。由于系统内存在压力变化，因此在容器上有一个压力平衡通风口。在容器的背面有一个液位和温度传感器。在尿素罐底部有一个排放口，可以用来排除多余的尿素，例如：清洗尿素罐。

4.2 泵单元

尿素泵是尿素液力运动的动力所在，当DCU发出正常工作状态指令时，尿素泵从尿素箱中吸取一定量的尿素，同时使尿素管等尿素液路内充满稳定压力。当柴油机停止时，DCU发出结束工作指令，尿素泵需把尿素液路内的尿素回抽至尿素箱内，确保尿素管路特别是尿素喷嘴保持清洁。 尿素泵自带电加热功能，当环境温度较低时确保泵体内尿素不结冰。尿素泵上有四个连接口，分别是尿素液路的进回尿素口和去喷嘴的压力管尿素输出口以及SCR系统线束接插口。

4.3 尿素喷嘴（计量控制器）喷嘴是在DCU的控制下降尿素按照需要的量程雾状喷射到排气管中。喷嘴的主体是一个电磁阀，周围包围着尿素流道，起冷却作用。喷嘴需要使用发动机冷却液进行冷却，冷却水从发动机引出，采用专用的快插式喷嘴冷却水管，连接至上图所示接头，再回到发动机。

4.4 SCR催化排气净化器

SCR排气净化器被集成在消音器中。净化器内部是一个，表面有许多小的通道并涂有活性物质的陶瓷结构。雾化后的尿素被喷射到排气管后，进入消声器和热的废气相混合。热废气将尿素溶液迅速地分解成氨水和二氧化碳。当废气通过SCR净化器时，氨水和氮氧化物在净化器内加速反应，产生无害的氮气和水蒸汽。在净化器内的最后部分，会有一层涂有白金的涂层，那是用来处理多余未反应的氨水，使得排出的尾气没有氨水味。

4.5 尿素

尿素从上世纪70年代起开始，就已用于降低供暖设备和发电站产生氮氧化物的排放。尿素在加热后会变成氨水和二氧化碳。氨水在和废气混合后，将氮氧化物转为无害的氮气和水蒸汽。只有国家认可的尿素才可用于SCR排气后处理系统。尿素溶液中有32.5%的尿素和67.5%的去离子水。它是一种无色透明的液体，具有轻微的氨水味。

4.6 氮氧化物传感器

氮氧化物传感器被设置在催化还原排气净化器之后。传感器将氮氧化物浓度转为数字信号写入一个模块，并通过模块上传至CAN总线通过OBD输出信号。

4.7 OBD

OBD指排放控制用车载诊断系统,它具有识别可能导致排放超标的故障区域的功能，并以故障代码的方式将该信息储存在电控单元存储器内，同时点亮故障指示灯。

5、总结

在过去的十年里，OECD（经济合作与发展组织）国家的废气排放已有明显下降，并且在未来十年将有进一步的下降。在其他地区废气排放已经受到社会各界的关注，并已开始提高废气排放要求。正是由于日益严格的排放法规才使新一代的车辆在其研发、设计中，考虑到采取不同的技术措施降低氮氧化物排放要求，降低微粒的产生，促使了排气后处理技术的的发展。

[1] 西沃客车售后服务部，SCR EURO 5，第二届BKT培训学生手册[内部资料]，2012年3月.

[2] 西沃客车售后服务部，SCR 欧IV ，B7R技术培训手册[内部资料]，2012年7月.

Explore the principle of SCR technology

Xu Peng
(Xi'an SilverBus Co., Shaanxi Xi'an 710089)

This paper introduces the vehicle emission treatment system --SCR (engine exhaust catalytic technology) technology and necessity. This article is a basic introduction to the SCR, SCR systems will change with the vehicles and engines in the hardware and software configuration and change.

Vehicle emissions；SCR；Europe IV

U472.7

A

1671-7988(2015)01-143-03

徐鹏，就职于西安西沃客车有限公司。