4.后处理装置
柴油机的后处理装置包括NOX,还原装置、CO及HC氧化装置以及微粒捕集装置等。其中,作为NOX的还原催化技术,采用的还原剂主要有添加轻柴油、提高排气中的HC、添加酒精、添加NH(氨)化合物等。其中比较典型的还原催化技术,是酒精还原法和氨气还原法。
(1)酒精选择还原法:当氧化铝系催化剂采用酒精还原法时,即使在氧和水蒸气共存的排气中,也表现出显著降低NOX的效果。这是因为酒精具有亲水性,与水蒸气的性质相似,而且酒精和氧化铝具有良好的促进NOX还原反应的性质。
(2)氨气选择还原法(NH3-SCR法):氨气还原法是在排气中导入氨气,并使之在200~400℃下以金属氧化物为主要成分的固体催化剂相接触,由此还原NOX。
氧化催化转化装置常采用如前所述的铂(Pt) /铐(Rh)系列氧化剂。对柴油机而言,氧化催化转化装置的成本比NOx的还原装置低,所以对国内尚未达到欧洲1996年开始推行的第二套排放法规标准(欧ff)的柴油机,多采用氧化型催化转化装置。
车用柴油机的微粒主要采用过滤法进行处理。如图8-62所示,微粒过滤器的滤芯由多孔陶瓷制造,它有较高的过滤效率。排气穿过多孔陶瓷滤芯进入排气支管,而微粒则滞留在滤芯上。过滤器工作一段时间后,需及时清除存积在滤芯上的微粒。以恢复过滤器的工作能力和减小排气阻力。为此,在过滤器人口处设置一个燃烧器,通过喷油器向燃烧器内喷入少量燃油,并供入空气,利用火花塞或电热塞将其点燃,将滞留在滤芯上的微粒烧掉,如图8-62所示。
根据微粒过滤器的滤芯材料及结构,分为陶瓷纤维板、陶瓷泡沫、金属网以及蜂窝状等几种。滤芯应具有高的微粒捕集效率,同时背压低、耐久可靠、易于生产。目前,满足这些要求的微粒过滤器的结构如图8-63所示,主要由多孔薄壁和陶瓷孔塞组合成蜂窝状。
微粒过滤器存在的最大问题是再生处理技术,即将滤芯捕集的微粒进行处理的方法。如果不处理掉滤芯捕集的微粒,滤芯上微粒堆积过多。使排气背压升高,则不仅影响经济性,严重时还会造成发动机停止工作。
大部分微粒可通过燃烧进行再生处理。由于微粒的着火温度约为600℃,在发动机常规运转状态下,不可能自行燃烧进行再生处理,故需要强制着火燃烧系统。目前所开发研究的再生技术有燃烧器法、电热塞、进排气节流、对燃料添加催化剂以及向滤芯喷射催化剂等几种方法。但这些技术尚未十分成熟,有待进一步研究。