這是小軌的第 1740 篇原創(chuàng)分享

作者 l  小軌 

來源 l 共軌之家（ID：gongguizhijia）

隨著國六法規(guī)的推進(jìn)，排放要求的提高，各大廠家也在不斷探索全新的后處理技術(shù)，越來越多的挑戰(zhàn)在迎接著大家。除大家熟知的EGR+SCR外，還搭配使用了不少后處理模塊，ASC-NSC-DPF（cDPF/sDPF）-DPM-DOC等，今天小軌就給大家一一講解目前國六主流的技術(shù)方案。

▲EGR+DPM+DOC+DPF+SCR+ASC

國六除了對(duì)NOx和PM排放進(jìn)行了更嚴(yán)格的規(guī)定，還規(guī)定了CO、HC、NH3等排放限值，同時(shí)也會(huì)增加對(duì)PM排放的監(jiān)控。

NOx和PM 的生成條件本身就是矛盾的，通過EGR系統(tǒng)減少NOx值的同時(shí)PM顆粒物的排放就會(huì)增加，為了處理PM顆粒物的排放，上述系統(tǒng)在后處理中增加了DPF（顆粒物捕捉器）用來處理捕捉PM。但是DPF在捕捉到一定量的PM時(shí)（即碳載量），便需要提升排放溫度來再生DPF，于是便多出了DPM（博世HCI噴射系統(tǒng)），用于再生時(shí)給排氣管噴射一定量的燃油，提升DPF的再生溫度。

注：上述DPM+DPF組件在之前的文章中有專題寫過，這邊就不再贅述。

該系統(tǒng)的布局是一種主流的國六后處理技術(shù)方案，除卻ASC之外，各個(gè)部件之前都有過詳細(xì)的講解。

ASC并不是指一個(gè)部件，全稱為：氨逃逸催化器。由于車輛可能存在尿素泄露、反應(yīng)效率低等情況，尿素分解產(chǎn)生的氨氣可能會(huì)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。

氨逃逸催化器（ASC）一般安裝在 SCR 后端，它在載體內(nèi)壁使用貴金屬等催化劑涂層，用于催化氧化還原反應(yīng)，將NH3反應(yīng)成無害的N2。

ASC的主要作用：

① 將過量的NH3氧化為N2、N2O 、NOX；

NH3+O2→→N2、N2O、NOX

② 同時(shí)再催化NOX、NH3反應(yīng)為氮?dú)釴2 ;

NOX+NH3→→N2  

NOX選擇性轉(zhuǎn)化效率

轉(zhuǎn)化效率指的是標(biāo)準(zhǔn)氣模擬試驗(yàn)臺(tái)按指定的工況運(yùn)行時(shí)，ASC入口和出口的NH3排放量的變化率，選擇性即產(chǎn)物產(chǎn)量與反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化量之比，計(jì)算公式如下：

ASC的性能指標(biāo)

進(jìn)行NH3轉(zhuǎn)化效率試驗(yàn)，275℃時(shí)NH3的轉(zhuǎn)化效率不得低于70%，其余各溫度點(diǎn)NH3的轉(zhuǎn)化效率均不得低于80%；關(guān)于耐久性，長期使用的ASC發(fā)生老化現(xiàn)象，在ASC的快速老化試驗(yàn)時(shí)，老化后的NH3轉(zhuǎn)化效率的下降量不得高于 15%， NOx 選擇性轉(zhuǎn)化效率的上升量不得高于 15%。

▼EGR+HCI（燃油計(jì)量噴射系統(tǒng)）+DOC+（c）DPF+SCR+ASC

該技術(shù)路線同上述基本相同，往發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部引入低溫EGR，減少氣體的體積膨脹，這樣就可以將更多的廢氣引入到氣缸中，從而限制排放，也有國六會(huì)監(jiān)測EGR的廢氣溫度。用于DPF再生的HCI燃油噴射系統(tǒng)功能相似于博世DPM系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)尾氣的升溫用于DPF再生。cDPF在我們常說的DPF的基礎(chǔ)上增加了內(nèi)壁涂覆催化劑涂層，充當(dāng)了DOC的角色，促使部分的CO、HC氧化還原。

▼DOC+DPF(后噴）+Hi-SCR

上圖就和我們之前的技術(shù)路線不同了，取消了EGR，代替的是高效SCR技術(shù)。取消EGR，通過調(diào)節(jié)節(jié)氣門和EWG（電控廢氣控制閥）而改善進(jìn)氣量，使氣缸進(jìn)氣充分，讓燃油在氣缸高溫富氧條件下可以充分燃燒，將PM顆粒物完全去除，但對(duì)應(yīng)的就會(huì)產(chǎn)生更多的NOX，而高效SCR就需要更高性能的還原尾氣。

這里有個(gè)不同點(diǎn)，排氣管上沒有安裝再生燃油噴射裝置，因?yàn)檫@里是通過噴油器的后噴實(shí)現(xiàn)再生的，噴油器在排氣行程噴油將燃油順著尾氣送到DOC和DPF中燃燒，同樣可以滿足提升再生溫度的要求，但是這樣隨著排氣排出，燃油可能會(huì)附著在排氣管內(nèi)壁，有一定的燃油損失，也可能會(huì)產(chǎn)生黑煙，相比之下DPM燃油噴射系統(tǒng)的效率會(huì)更高。

▼無/低EGR+DOC+DPF+ SCR+ASC

在國五當(dāng)前就有廠家采用EGR的降氮氧原排的技術(shù)路線，國六也存在少數(shù)使用高效SCR策略，即通過降低EGR率或者不采用EGR技術(shù)，保證燃油在氣缸中完全燃燒，這樣可以有效去除PM顆粒物，提高發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力，但對(duì)應(yīng)的會(huì)增加氮氧原排，再通過一種高效的SCR還原技術(shù)來反應(yīng)掉這部分氮氧（所謂的高效SCR即通過適當(dāng)?shù)脑黾幽蛩貒娚鋲毫?，提高催化還原性能的一種技術(shù)，原理同國四/國五大致相同）。

那很多人就會(huì)有疑問，Hi-SCR技術(shù)取消EGR設(shè)計(jì)，讓燃油充分燃燒，發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性更強(qiáng)，燃油經(jīng)濟(jì)性也會(huì)更好，而且只采用Hi-SCR也可以節(jié)省EGR和DPF的研發(fā)生產(chǎn)成本，為什么不廣泛采用這種技術(shù)路線呢？

這是因?yàn)檫@樣雖然沒有PM產(chǎn)生，但所產(chǎn)生的氮氧化物濃度較高，需要相對(duì)較高的還原效率來實(shí)現(xiàn)，催化還原的技術(shù)上比較難實(shí)現(xiàn)，而且隨著反應(yīng)箱使用年限增加，還原效率會(huì)越來越低，很難保證排放要求。這也就是為什么沒有廣泛采用這種技術(shù)路線的原因。

▼EGR+NSC+（c）DPF+SCR

該系統(tǒng)的布置與上其他布置完全不同，取消了DOC，增加了一個(gè)新的NSC系統(tǒng)，那么NSC系統(tǒng)究竟是干什么的？

NSC（Nox Storage Catalyst）也叫NOX捕捉捕集器，它的功能同DOC較類似，主要是氧化CH、CO等，同時(shí)增加了催化劑以降低NOX。目前NSC主要適用于輕卡，大車一般還是采用DOC來氧化碳?xì)涞取?/p>

NSC的工作原理依次是以下3個(gè)階段：

①  NOX存儲(chǔ)

NOX存儲(chǔ)發(fā)生在尾氣氧含量較大的環(huán)境下（即λ＞1），在Pt等貴金屬催化劑的作用下，NOX與Ba（CO3）2反應(yīng)生成Ba（NO3）2，將NOX儲(chǔ)存在Ba（CO3）2中。 

② DeNOX轉(zhuǎn)化

NOX存儲(chǔ)就類似DPF，持續(xù)存儲(chǔ)，一段時(shí)間后當(dāng)Ba（NO3）2存儲(chǔ)量達(dá)到上限，同樣需要通過再生來轉(zhuǎn)化掉存儲(chǔ)的氨（Ba（NO3）2），通過噴油器的后噴噴油的不完全燃燒生成CO，形成氧含量較少（即λ＜1）的環(huán)境，再和存儲(chǔ)的Ba（NO3）2還原生成CO2和N2。

③ DeSOX轉(zhuǎn)化

尾氣中同時(shí)含有少量的SOX，DeSOX的轉(zhuǎn)化一般發(fā)生在再生結(jié)束后，反應(yīng)也需要高溫以及氧含量少的環(huán)境條件，趁著再生的高溫將硫化物還原，一般持續(xù)5分鐘左右。跟Ba（NO3）2的再生不同，它的含量較少，所以不需要很高的再生頻率。

從系統(tǒng)圖可以看出，NSC項(xiàng)目一定會(huì)在NSC前后加裝兩個(gè)氧傳感器，通過測量前后端的氧含量的偏差，來判斷NSC對(duì)于NOX的轉(zhuǎn)化效率。

既然NSC可以實(shí)現(xiàn)NOX的去除，為什么還需要加裝SCR系統(tǒng)呢？

上圖為NOX轉(zhuǎn)化效率圖，藍(lán)色、紅色曲線分別為新、舊NSC系統(tǒng)的轉(zhuǎn)化效率，同樣在T1溫度下，NOX的轉(zhuǎn)化效率已經(jīng)可以達(dá)到很高了，但是隨著系統(tǒng)老化，或者是排溫的變化，平均轉(zhuǎn)化效率基本穩(wěn)定在60%以下，還不足以滿足國六法規(guī)要求，所以這里依舊需要SCR來還原掉剩余的NOX。

以上為常見歐六標(biāo)準(zhǔn)的NSC系統(tǒng)配置，以NSC替代DOC系統(tǒng)，NSC+cDPF+SCR技術(shù)為主流，也有部分廠家將SCR尿素噴嘴布置于DPF前端，此時(shí)使用的DPF為sDPF即所謂的SCR-DPF，相同的也是在DPF內(nèi)側(cè)涂覆催化劑涂層，但不同的是sDPF是用于還原尾氣的部分NOX。