重型柴油車后處理技術進展

楊文龍 汪偉峰

摘要： 重型柴油車的使用，對我國生態環境造成了巨大污染，因此，國家相關技術部門需加強對重型柴油車后處理技術的研究?，F有的重型柴油車后處理技術主要包括選擇性催化還原技術（SCR）、柴油顆粒捕集器（DPF）、柴油機氧化催化劑（DOC）。在國IV階段與國V階段，我國在控制重型柴油車污染排放時主要采用催化還原技術（SCR）技術，在國VI階段，主要把多種處理技術進行有機結合來控制重型柴油車污染排放。本文主要探究重型柴油車后處理技術。

Abstract： The use of heavy-duty diesel vehicles has caused huge pollution to the ecological environment of our country. Therefore， the relevant national technical departments need to strengthen the research on the after-treatment technology of heavy-duty diesel vehicles. Existing heavy-duty diesel vehicle aftertreatment technologies mainly include selective catalytic reduction technology （SCR）， diesel particulate filter （DPF）， and diesel oxidation catalyst （DOC）. In the National Phase IV and National Phase V， my country mainly adopts catalytic reduction technology （SCR） technology to control the pollution emissions of heavy diesel vehicles. In the National VI phase， the organic combination of various treatment technologies is mainly used to control the pollution emissions of heavy diesel vehicles. This article mainly explores the aftertreatment technology of heavy-duty diesel vehicles.

關鍵詞： 重型柴油車;處理技術;催化還原技術（SCR）;柴油顆粒捕集器（DPF）;氧化催化劑（DOC）

Key words： heavy-duty diesel vehicles;treatment technology;catalytic reduction technology （SCR）;diesel particulate filter （DPF）; oxidation catalyst （DOC）

中圖分類號：U664.121.2????????????????????????????????????? 文獻標識碼：A??????????????????????????????? 文章編號：1674-957X（2021）21-0046-02

0? 引言

我國環境污染的主要來源是機動車尾氣排放，特別是重型柴油車的尾氣排放對生態環境造成了不可挽回的破壞。根據生態環境部門所頒發的報道可以得出，重型柴油車所排放的污染物主要為碳氧化合物、碳氫化合物、顆粒物以及氮氧化合物，與其他汽油車相比較，重型柴油車排放的碳氧化合物與碳氫化合物較少，所以，顆粒物與氮氧化合物是其主要污染成分，重型柴油車在使用過程中所排放的顆粒物與氮氧化物分別占我國汽車總排放量的66.3%和49.3%，因此，國家相關管理部門必須加強控制重型柴油車的尾氣排放問題。

1? 主要柴油車后處理技術

1.1 柴油顆粒捕集器（DPF）

利用柴油顆粒捕集器（DPF）能夠有效降低重型柴油車顆粒物的排放，目前，應用做多、效果最好的柴油顆粒捕集器是壁流式陶瓷蜂窩捕集器，它通過封堵臨近的兩個集孔道，使汽車尾氣從壁面排出，進而捕集到排放的顆粒物。柴油顆粒捕集器（DPF）技術主要研究過濾材料的再生?，F在，市面上常用的過濾材料以鈦酸鋁、碳化硅、堇青石為主，根據不同過濾材料的所屬特性選擇不同的環境，以達到捕集器工作效率和背壓之間的平衡。與此同時，柴油顆粒捕集器（DPF）對于載體的設計與開發十分必要，其中對高孔隙率和對稱結構這兩方面的內容將進行重點研究[1]。

柴油顆粒捕集器（DPF）的再生方式分為兩種，一種是被動再生方式，另一種為主動再生方式。被動再生方式是通過在過濾體表層涂抹催化劑，將顆粒物的燃燒溫度進行降低來完成再生;主動再生方式是通過噴油助燃來提高熱度，使柴油顆粒捕集器（DPF）的內部溫度能夠滿足顆粒物的燃燒條件，最終實現再生。為了使柴油顆粒捕集器（DPF）能夠在任何條件下都可以再生，一般將被動再生與主動再生相結合。

1.2 柴油機氧化催化劑（DOC）

柴油機氧化催化劑（DOC）在使用過程中，通常以陶瓷蜂窩為基礎進行催化轉化。催化劑的主要成分為貴金屬鉛（Pb）或者貴金屬鉑（Pt），通過利用貴金屬鉛（Pb）或者貴金屬鉑（Pt）來實現催化氧化效果，進而消除重型柴油車所排放的顆粒物、碳氧化合物與碳氫化合物等污染物，同時，柴油機氧化催化劑（DOC）還能夠將重型柴油車排放尾氣中的碳氧化合物進行部分氧化，最終氧化為二氧化氮（NO2），可以促進柴油顆粒捕集器（DPF）的再生[2]。

1.3 催化還原技術（SCR）

催化還原技術（SCR）是指在催化劑的效果下將氮氧化合物進行還原反應，還原成無污染的氣體氮氣（N2），進而降低環境污染。催化還原技術（SCR）根據不同種類的還原劑，可分為碳氫化合物選擇性催化還原和氨選擇性催化還原兩種。在1970年至1979年期間，氨選擇性催化還原技術廣泛在重型柴油車尾氣排放控制工作中，因為重型柴油車攜帶液氨或氨水儲罐會造成較大的危險，并且液氨或氨水儲罐還具備較強的腐蝕性，所以，在實際實施過程中，經常把液氨或氨水用尿素來替代。而碳氫化合物選擇性催化還原技術是將柴油進行催化分解，將催化分解的碳氫化合物作為還原劑，因此，在實際操作過程中，不需要額外的添加還原劑，但是，由于碳氫化合物選擇性催化還原技術在穩定性與催化活性等方面仍存在一些問題，所以此項技術并沒有應用到市場中[3]。

2? 國Ⅳ和國Ⅴ柴油車后處理技術

我國柴油車后處理技術的起步較晚，在控制標準上以歐洲柴油車污染控制標準為基礎。國Ⅳ柴油車后處理技術在2015年時進行全面實施，從此以后，政府部門對柴油車的排放進行嚴苛控制，以實現我國制定的排放標準。柴油車在使用過程中主要排放的尾氣污染物為顆粒物和氮氧化合物，這兩種污染物之間的濃度關系為此生彼漲，即一種污染物減少，另一種污染物必會增加。所以，國Ⅳ柴油車后處理技術需控制好兩條技術路線，即選擇性催化還原（SCR）技術路線與顆粒物捕集（DPF）技術路線。選擇性催化還原（SCR）技術路線通過機內自行調整來降低顆粒物的排放，通過選擇性催化還原（SCR）技術來降低氮氧化合物的排放，此技術路線被廣泛應用在重型柴油車后處理技術中;顆粒物捕集（DPF）技術路線通過機內自行調整來降低氮氧化合物的排放，通過顆粒物捕集（DPF）技術來降低顆粒物的排放，此技術路線被廣泛應用在輕型柴油車后處理技術中。國V柴油車后處理技術與國Ⅳ相比較，雖然排放標準有所增加，但是所采用的技術路線仍與國Ⅳ的技術手段相同，沒有得到進一步的提升與創新[4]。

3? 國VI柴油車后處理技術

在2020年時，我國全面實施了國VI柴油車后處理技術，對柴油車的排放標準提出了更高的要求，包括顆粒物與氮氧化合物的排放值，與此同時，對公稱壓力（PN）也增加了其限值，對生產一致性、低溫工況、整車排放與整車有效壽命等都提出了更為明確、更為嚴苛的要求。國VI的排放標準與歐VI排放標準一致，但是增加了對排放質保期、整車排放、OBD永久故障代碼、OBD遠程監控、超OBD限值限扭等要求，這一舉動無疑給我國柴油車污染物排放工作帶來了挑戰。所以，國家相關管理部門要嚴苛遵守柴油車的尾氣排放標準，利用不同的處理技術進行有效耦合。

我國柴油車的排放標準需符合國VI標準，所選擇的技術路線主要以燃燒優化等機內凈化技術為基準，采用柴油機氧化催化劑（DOC）、柴油顆粒捕集器（DPF）、催化還原技術（SCR）相結合的方式來降低柴油車尾氣中氮氧化合物與顆粒物質的排放。在這種組合技術中，柴油顆粒捕集器（DPF）的再生所引起的高溫狀況對催化還原技術（SCR）的穩定性提出了較高的要求，具有CHA結構的Cu-SSZ-13分子篩可以表現出良好的穩定性與活性，能夠滿足歐VI尾氣排放標準，儼然成為了我國優選的催化劑。另外，柴油車團隊通過創新合成技術、設計新型模板劑，獲得了Cu-SSZ-13分子篩的知識產權，并且將合成成本進行大幅度降低，開始加大生產催化劑的力度。要想提高我國國VI柴油車后處理技術，還需要聯接發動機的控制系統。但是，我國發動機的控制系統已經被國外某一知名公司所壟斷，嚴重阻礙了我國柴油車后處理技術的發展與實際應用。所以，我國政府部門要加大力度研究出更好的發動機控制系統，促進柴油車后處理技術的快速發展。

4? 對現有柴油車污染進行治理

在國IV標準制定過程中，出現了多次推遲的現象，導致沒有后處理系統的國Ⅲ柴油車數量逐漸增加，其污染排放量與日俱增。另外，我國的國IV重型柴油車與國V重型柴油車盡管裝置了催化還原技術（SCR）處理系統，但是因為一些人為屏蔽、系統失效等問題的產生，導致很多一部分重型柴油車排放污染物超標，造成嚴重的環境破壞。在催化還原技術（SCR）處理系統失效時，國V柴油車的氮氧化合物污染物排放量比正常的排放量高出六至七倍。因此，我國重型柴油車的使用對生態環境造成了重大污染，國家相關管理部門需對現有柴油車污染進行有效的

治理。

在2018年期間，我國頒發的《政府工作報告》中曾指出，對于柴油車排放污染物超標這一問題進行專項管制;在2019年時，我國國務院頒發的《打贏藍天保衛戰三年行動計劃》中也明確表示，要深度管制老舊的柴油車排放污染物超標問題，安裝污染控制設備、實時監控系統，與環境保護管理部門進行聯網，共同控制柴油車排放的氮氧化合物與顆粒物質;在2019年期間，我國還相繼頒發了《柴油貨車污染治理攻堅戰行動計劃》，在這項計劃中明確給出了關于柴油貨車污染控制的有效治理方案。

柴油車尾氣污染在技術層面的處理主要包含以下兩個方面：①學習、引進高效合理的柴油車尾氣污染控制技術，有效降低氮氧化合物與顆粒物質的排放量;②創新柴油車污染物排放線上監控技術，對人為篡改、系統失效等現象進行實時監測，避免違法行為的出現。

歐洲一些發達國家在控制柴油車尾氣污染物排放這一問題上進行的較為順利，效果比較好，對老舊柴油車實施的后處理技術比我們國家的技術要高超。因此，我國相關管理部門需加大學習力度，不斷引進先進的柴油車尾氣控制技術。近些年來，我國在南京、上海、天津、北京等地區相繼對柴油車的后處理技術進行深度改革、升級，引進國外高效的控制處理技術，針對國Ⅲ柴油機所排放的污染物，例如顆粒物質、氮氧化合物等采用行之有效的后處理技術進行嚴格控制、改造;對于我國柴油車控制處理系統中的問題進行有效分析，對其有針對性的進行解決。

5? 結束語

綜上所述，我國重型柴油車后處理技術還不夠完善，需相關技術人員進行不斷的創新與學習，引進先進的控制處理技術予以改善。在實際管理過程中，要明確掌握柴油車所排放的污染物自身具備的特性，根據不同污染物進行不同的管控，采取不同的處理技術。為了還人們一個健康、和諧的生態環境，國家政府管理部門必須重視柴油車尾氣排放問題。

參考文獻：

[1]單文坡，余運波，張燕，等.中國重型柴油車后處理技術研究進展[J].環境科學研究，2019，32（10）：60-65.

[2]夏宗寶，彭幸玲.國六標準下的重型柴油車排放后處理技術簡析[J].汽車維護與修理，2019（08）：78-79.

[3]帥石金，劉世宇，馬驍，等.重型柴油車滿足近零排放法規的技術分析[J].汽車安全與節能學報，2019，010（001）：16-31.

[4]郭勇，李博，顏燕，等.環境溫度對重型柴油車整車排放影響研究[J].小型內燃機與摩托車，2019，048（003）：64-67.