摘要：本文以江淮2.7CTI发动机为研究对象，对比分析排放后处理技术路线，描述SCR系统的结构组成、工作原理以及化学反应机理，介绍其零部件功能、原理、失效模式和检测方法等。

    车用柴油发动机废气主要包括NO、CO、HC、PM颗粒物等，排放后处理技术是为减少发动机排放废气造成环境污染而进行适当处理的技术。从国II到国III，关键在于燃油喷射系统；从国III到国IV以上，就必须使用排放后处理技术。目前针对柴油机污染排放控制主要是EGR（废气再循环）和SCR（选择性催化还原）两条技术路线。
    从国际看，欧洲倾向于SCR体系，利用尿素溶液对尾气中的氮氧化物进行处理；而美日倾向于EGR体系，通过微粒催化转换器对燃烧产生的微粒进行处理。因为EGR技术路线会增大油耗，且对燃油中的硫比较敏感，而SCR技术路线的燃油经济性好，能够有效节省燃油消耗，对柴油机本体改动小，发动机复杂性低，且对硫不敏感。所以，从国内看，大部分柴油机厂商对满足国V排放均采用了SCR技术路线。
    江淮2.7CTI发动机是第3代高压共轨直喷2.7 L涡轮增压柴油发动机，采用DOC （Diesel oxidation catalysts、柴油机氧化催化器）＋SCR（Selective Catalyti（：Reduction，选择性催化还原系统）后处理以降低发动机排放污染，达到国V排放标准，已作为轻型载重汽车及轻型客车的配套动力，配置在江淮星锐商务车和高端轻型载重汽车。江淮2.7CTI柴油发动机外观如图1所示。

    1 江淮2.7CT1柴油发动机后处理系统概述
    江淮2.7CTI柴油发动机排放控制采用DOC+SCR技术。车辆后处理总成一共有两级，DOC氧化催化器安装在前，SCR选择性催化还原系统安装在后。其中DOC氧化催化器有效处理HC、CO，将HC和CO转化成CO2和H2O、SCR后处理系统利用尿素溶剂在特定的条件下将NO、还原成N2和H2O，有效降低废气中的NOx。
    1）DOC柴油机氧化催化器，通过贵金属Pt作用，把HC、CO、可溶性有机成分SOF（颗粒的主要组成成分）氧化成水和二氧化碳，同时把NO氧化成NO2，这一反应也能一定程度地提高SCR的转换效率。
    2）SCR选择性催化还原技术，在含氧条件下使还原剂氨和NO选择性地发生反应装置，由催化器和尿素水的喷射装置构成，将尿素溶液喷射出后，尿素与水高温处理后分解为NH3，然后NH3与NO在催化剂作用下反应生成N2和H2O。将氮氧化物转化成氮分子的过程需要对氨喷射量和喷射位置控制，通过安装类似氧传感器的氨传感器，当氨扩散到酶集体上改变输出电压信号，做闭环反馈给发动机控制系统。在催化酶促进下，通过尿素水溶液热分解产生NH3来还原排气中存在的NOx，产生N2和水等无危害气体。
    江淮2.7CTI柴油发动机SCR催化转换器采用桶式结构，包括催化剂、载体、封装等，SCR系统连接如图2所示。

      3）排放后处理控制逻辑，尿素喷射量与催化剂的转换效率有关，ECU通过接收传感器输入的催化剂温度与废气流量信号，查找相应的MAP，得出对应运行工况下的催化剂转换效率，ECU根据转换效率和氮氧化物的排放计算出需求的尿素量。
    由于氨气在SCR催化器中一部分用于催化还原反应，一部分存储在催化器中，且不同温度催化器对氨气的存储能力也不同，这将导致催化器温度上升过程时，有部分氨气从催化器中溢出。为此，ECU对比当前工况下氨气在催化器中的理论存储量与实际存储量，在有氨气溢出时，及时减少喷射量；同时ECU会监控下游氮氧传感器输入的实际NOx值，当NOx值产生偏差时，通过闭环控制调节喷射量，从而使NOx值稳定在目标值附近。
    SCR系统中的尿素溶液在低温环境下会结冰，工作时需要对尿素加热解冻，用环境温度传感器测量周围环境的温度，ECU根据温度信号控制电磁阀对尿素箱内的尿素溶液进行加热。
    根据国V阶段的OBD2 + NOx控制的技术要求，对NOx排放控制实现NOx超过3.5 g/kWh时激活故障灯提醒驾驶员，超过7.0 g/kWh时亮故障灯并激活扭矩限制器。SCR控制逻辑如图3所示。

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