柴油机国六主流后处理系统

柴油机主流国六后处理系统包含以下部件：

(1) 催化转化器：DOC+SCR+ASC

(2) 颗粒捕集器：DPF

(3) 尿素供给单元、喷射单元

(4) 燃油计量单元、喷射单元

(5) 传感器：温度传感器、氮氧传感器、压差传感器、PM传感器

国六后处理系统技术路线和系统架构

整个后处理系统可以视为由SCR系统和HCI系统两大系统组成。

（一）SCR系统：

SCR系统架构

SCR系统由尿素供给单元（SM）、尿素喷射单元（DM）、尿素液位温度质量传感器、尿素箱、后处理控制单元（ECU）及相应管路和线束构成，如上图所示。

尿素供给单元（SM）将尿素水溶液从尿素箱中供给尿素喷射模块，由压力传感器、隔膜泵、尿素滤芯和反向阀等组成，温度低时可以加热。

尿素供给单元

尿素喷射单元（DM）是将尿素水溶液喷入欧六后处理器中，采用发动机冷却水冷却。

尿素喷射单元

SCR（选择性催化还原，SelectiveCatalytic Reduction）系统采用的还原剂是尿素。尿素NH2CONH2 加 H2O 后在高温下分解成 NH3 和CO2，其工作原理是将还原剂喷入排气管，排气中的氮氧化合物与NH3反应被还原成氮气和水。

ASC(氨过滤器，Ammonia slip catalyst)：为防止氨气的泄漏，SCR催化器后有氨催化器，在这个催化器中NH3与O2反应生成氮气和水：4NH3+3O2->2N2+6H2O

SCR反应原理

SCR涂层主要有三种：V基、Cu基、Fe基，其性能对比见下表。

（二）HCI系统

HCI系统架构

HCI系统主要由HCI喷射系统、DOC总成、DPF总成组成。通过温度传感器测到的温度信息，实时监控DPF系统，并将信号传输至ECU，ECU计算碳载量，决定是否需要主动再生以及主动再生的喷油量。因此HCI系统可以称为主动再生时的喷油系统。HCI系统的作用是控制DOC前燃油喷射的喷射精度，燃油在DOC中发生氧化反应，将进入DPF的排气温度提高到600℃以上，使得碳颗粒在DPF中被氧化。

HCI喷射系统的作用是控制DOC前燃油喷射的喷射精度。DPM喷射系统主要有Metering Unit(MU)和Injection Unit(IU)两个元件。

HCI喷射系统

MU是后处理系统中DOC前燃油喷射计量单元，MU从发动机低压油路吸取燃油，无额外的燃油泵。

IU是后处理系统中DOC前燃油喷射单元，布置在排气蝶阀后排气管上，因为与排气直接接触，需要冷却水进行冷却。

（1）DOC（氧化催化器，Diesel Oxidation Catalyst）：是含有铂、钯等贵金属涂层的催化剂（氧化作用）。Pt主要用于NO氧化，Pd主要作用为热稳定性。不同的DPF再生方式，与之匹配的DOC涂层中Pt、Pd含量与比例不相同。

在国六系统中，DOC作用至关重要，其主要作用有以下三点：

①将废气里的NO转化为NO2，当废气温度高于300℃后，NO2能够将DPF捕集到的颗粒再生掉——被动再生。

②将废气里的NO转化为NO2，当废气中NO2比例上升后，能够迅速提升SCR的转化效率能力。

③当主动再生需要被激活时，是DOC将IU喷入的柴油氧化，把废气温度提高到600℃左右。

（2）DPF（柴油颗粒过滤器，Diesel Particulate Filter）：壁流式结构，捕集排气中的碳颗粒。是一种袋式的颗粒捕集器，其工作原理是：废气流过蜂窝状袋式的颗粒捕集器，气流穿过壁面，颗粒被留在袋内，大部分颗粒通过该方式被捕集。颗粒捕集持续发生，DPF内颗粒会越积越多最终堵塞DPF，必须通过再生的方式清除碳颗粒。DPF载体有对称结构和非对称结构两种。非对称孔设计方案（大孔进小孔出），比对称孔设计方案过滤表面积大，储碳储灰容积大。

DPF再生模式

在DPF工作过程中沉积的碳烟颗粒会逐渐增加排气阻力，恶化柴油机性能，因此必须及时予以清除，这个过程即为再生过程。DPF的再生过程分为被动再生和主动再生两种形式。

被动再生：即硬件自身原因发生的被动性再生过程。主要有三种方式：

①柴油机排气中的NOX（主要为NO）通过DOC后被氧化为NO2，而NO2与DPF中的碳反应，生成NO、CO2、CO排出，达到减少DPF中碳烟的目的。

②尾气中的NO在DOC作用下生成NO2，NO2对被捕集的碳烟有很强的氧化能力，利用产生的NO2作为氧化剂除去DPF中的碳烟并生成CO2，而NO2又被还原为NO，从而达到去除碳烟的目的。

③在大负荷高速行驶情况下，发动机在高排温（300-450℃）情况下把碳直接烧掉。

被动再生

主动再生：实际运行工况时，排气温度达不到被动再生条件（ 排气温度250-450 °C ），需通过喷油在DOC中发生氧化反应，将排气温度提高到550°C以上，为DPF再生提供所需要的热量，使碳燃烧氧化反应生成二氧化碳，达到减少DPF内碳烟的目的。

主动再生

（三）传感器

传感器布置

柴油机国六后处理系统上集成有4个温度传感器器、2个NOX传感器、1个PM传感器、1个压差传感器、1个尿素喷嘴；国五只有一个SCR前排气温度传感器和SCR后氮氧传感器。

4个温度传感器，分别位于DOC前、DPF前、SCR前、SCR后；

①DOC前排气温度传感器用于测量DOC前的排气温度，作为可进行主动再生的判定条件。DOC前的排气温度高于250°C时，可进行主动再生。

②DPF前排气温度传感器用于监控DPF再生时的温度，判定再生是否正常。DPF再生时的温度600 ±50°C。

③SCR前排气温度传感器用于测量SCR前的排气温度，控制尿素喷射特性。SCR前排气温度＞180°C时，尿素泵开始建压， SCR前排气温度＞200°C时，尿素泵开始喷射。

④SCR后排气温度传感器用于测量SCR后的排气温度，增加SCR后排气温度可以使计算SCR的反应温度更加准确。

2个NOX传感器，2个氮氧传感器分上游氮氧传感器和下游氮氧传感器，分别位于DOC前和SCR后；SCR前氮氧传感器用于测量发动机原排的氮氧含量。SCR后氮氧传感器用于测量发动机尾气的氮氧含量。国六后处理SCR系统采用闭环控制，通过各传感器测量数据可精确的控制尿素特性，防止尿素多喷或者少喷。

1个压差传感器，取气口位于DPF前和DPF后。压差传感器用于监测DPF前后压差，判断DPF是否堵塞或者被移除。压力范围0～125kPa。

1个PM传感器，安装在SCR下游，用于测量尾气中的PM颗粒物的含量，满足DPF-OBD的监控要求，根据测量积聚的颗粒的阻抗来测颗粒量，并定期加热再生。