柴油国六最好的解决方法（柴油国六后处理知识科普）

随着国标GB17691-2018的发布，全国各地正式进入国六倒计时阶段，同时为了打赢蓝天白云保卫战，部分地区更是提前执行国六排放标准。

对于柴油车而言，要想满足号称史上最严苛排放标准的国六，都必须在后处理上进行大规模的技术升级，那么满足国六排放的后处理系统到底是什么，都包含哪些内容？

后处理系统定义

GB17691-2018中对后处理系统的定义为：催化器（氧化型催化器、三元催化器，以及任何气体催化器）、颗粒捕集器，除氮氧系统、组合式降氮氧系统的颗粒捕集器，以及其它各种安装在发动机下游的削减污染物的装置。

国六排放技术路线及系统架构

国六排放常见的解决方式有含EGR的技术路线，以及不含EGR的技术路线，而不含EGR系统的技术路线对于SCR系统的要求以及尿素消耗会更高，并且国内使用非EGR路线（Hi-SCR)的厂家屈指可数，目前国内主流的技术方案都是采用EGR DOC DPF SCR ASC系统。

一、EGR DPM DOC DPF SCR ASC系统

国六除了对NOx和PM排放进行了更严格的规定，还规定了CO、HC、NH3等排放限值，同时也会增加对PM排放的监控。

NOx和PM 的生成条件本身就是矛盾的，通过EGR系统减少NOx值的同时PM颗粒物的排放就会增加，为了处理PM颗粒物的排放，上述系统在后处理中增加了DPF（颗粒物捕捉器）用来处理捕捉PM。

但是DPF在捕捉到一定量的PM时（即碳载量），便需要提升排放温度来再生DPF，于是便多出了DPM（博世HCI喷射系统），用于再生时给排气管喷射一定量的燃油，提升DPF的再生温度。

二、EGR HCI（燃油计量喷射系统） DOC （c）DPF SCR ASC系统

该技术路线同上述基本相同，往发动机内部引入低温EGR，减少气体的体积膨胀，这样就可以将更多的废气引入到气缸中，从而限制排放，也有国六会监测EGR的废气温度。

用于DPF再生的HCI燃油喷射系统功能相似于博世DPM系统，实现尾气的升温用于DPF再生。cDPF在我们常说的DPF的基础上增加了内壁涂覆催化剂涂层，充当了DOC的角色，促使部分的CO、HC氧化还原。

三、DOC DPF(后喷） Hi-SCR系统

取消了EGR，代替的是高效SCR技术。取消EGR，通过调节节气门和EWG（电控废气控制阀）而改善进气量，使气缸进气充分，让燃油在气缸高温富氧条件下可以充分燃烧，将PM颗粒物完全去除。但对应的就会产生更多的NOX，而高效SCR就需要更高性能的还原尾气。这里有个不同点，排气管上没有安装再生燃油喷射装置，因为这里是通过喷油器的后喷实现再生的。

喷油器在排气行程喷油将燃油顺着尾气送到DOC中燃烧，同样可以满足提升再生温度的要求，但是这样随着排气排出，燃油可能会附着在排气管内壁，有一定的燃油损失，也可能会产生黑烟，相比之下DPM燃油喷射系统的效率会更高。

四、无（低）EGR DOC DPF SCR ASC系统

在国五当前就有厂家采用EGR的降氮氧原排的技术路线，国六也存在少数使用高效SCR策略，即通过降低EGR率或者不采用EGR技术，保证燃油在气缸中完全燃烧，这样可以有效去除PM颗粒物，提高发动机动力。

但对应的会增加氮氧原排，再通过一种高效的SCR还原技术来反应掉这部分氮氧（所谓的高效SCR即通过适当的增加尿素喷射压力，提高催化还原性能的一种技术）。

那很多人就会有疑问，Hi-SCR技术取消EGR设计，让燃油充分燃烧，发动机的动力性更强，燃油经济性也会更好，而且只采用Hi-SCR也可以节省EGR和DPF的研发生产成本，为什么不广泛采用这种技术路线呢？

这是因为这样虽然没有PM产生，但所产生的氮氧化物浓度较高，需要相对较高的还原效率来实现，催化还原的技术上比较难实现。

而且随着反应箱使用年限增加，还原效率会越来越低，很难保证排放要求，这也就是为什么没有广泛采用这种技术路线的原因。

五、EGR NSC （c）DPF SCR

该系统的布置与上其他布置完全不同，取消了DOC，增加了一个新的NSC系统，那么NSC系统究竟是干什么的？

NSC（Nox Storage Catalyst）也叫NOX捕捉捕集器，它的功能同DOC较类似，主要是氧化CH、CO等，同时增加了催化剂以降低NOX。目前NSC主要适用于轻卡，大车一般还是采用DOC来氧化碳氢等。

NSC的工作原理依次是以下3个阶段：

（1）氨存储

氨存储发生在尾气氧含量较大的环境下（即λ＞1），在Pt等贵金属催化剂的作用下，NOX与Ba（CO3）2反应生成Ba（NO3）2，将NOX储存在Ba（CO3）2中。

（2）DeNOX转化

氨存储就类似DPF，持续存储，一段时间后当Ba（NO3）2存储量达到上限，同样需要通过再生来转化掉存储的氨（Ba（NO3）2），通过喷油器的后喷喷油的不完全燃烧生成CO，形成氧含量较少（即λ＜1）的环境，再和存储的Ba（NO3）2还原生成CO2和N2。

（3）DeSOX转化

尾气中同时含有少量的DeSOX，DeSOX的转化一般发生在再生结束后，反应也需要高温以及氧含量少的环境条件，趁着再生的高温将硫化物还原，一般持续5分钟左右。跟Ba（NO3）2的再生不同，它的含量较少，所以不需要很高的再生频率。

后处理系统各部件的作用

通常为了降低气态污染物和颗粒污染物的排放，一般会从采用双管齐下的方式：一是从根源上减少污染物的产生、二是尽可能的将产生的污染物通过化学反应消除掉，后处理系统属于后者，这也是后处理系统的作用所在。

DOC（柴油氧化催化器）

DOC全称Diesel oxidation catalyst，是整个后处理过程的第一步，通常为三段式排气管中的第一段，一般以贵金属或陶瓷作为催化剂载体。

DOC的主要作用是氧化废气中的CO 、HC ，将其转化为无毒无害的C02和H2O。同时也可以吸收可溶性有机成分及部分碳颗粒，降低部分PM的排放。并将NO氧化为NO2（NO2也是下级反应的源气体）。

DOC氧化过程原理图

DPF（柴油颗粒捕捉器）

DPF全称为Diesel Particulate Filter，后处理过程的第二部，也是三段式排气管中的第二段，主要作用是捕捉PM颗粒，对PM的削减能力在90%左右。

当DPF装置捕捉足够多的颗粒物后，为了避免堵塞，会对捕捉的颗粒物进行消解，这个过程叫做DPF再生，再生过程分为主动和被动两种形式，在此不进行详细说明。

DPF工作原理示意图

SCR（选择性催化还原）

SCR全称Selective Catalytic Reduction，选择性催化还原系统的缩写，也是排气管中的最后一段，以尿素为还原剂，通过使用催化剂与NOx发生化学反应，将NOx转换为N2和H2O。

SCR还原反应示意图

ASC（氨气扑捉器）

ASC全称Ammonia Slip Catalyst ，是氨气捕捉器的缩写，一般安在排气装置的最末端，也就是SCR装置后面，通过催化氧化作用降低排气中未参与尾气催化而泄露出的氨气。

说白了就是抓走那些未参与化学反应的氨气，国五之前对尿素系统喷射的尿素是没有要求的，国六标准则对其有了限值，所以ASC属于国六标准下催生的新型装置。

NOX传感器

由电子控制单元和感应单元两部分组成，在后处理系统中共有2个NOX传感器，前NOX传感器用于检测发动机尾气中的NOX浓度和氧气的浓度，并将相应的信号传输给ECU，用于控制尿素喷射量和DPF再生；后NOX传感器用于OBD监控，监控NOX排放的情况，其遵从J1939协议，通过CAN传输的。

排气温度传感器

用于测量催化器上不同位置的排气温度，包括DOC的进气温度（通常称为T4温度）、DPF的进气温度（通常称为T5温度）、SCR的进气温度（通常称为T6温度）、催化器排气尾管的温度（通常称为T7温度）。同时将相应的信号传输给ECU，ECU根据传感器反馈的数据执行相应的再生策略及尿素喷射策略。其供电电压为5V，测温范围在-40℃到900℃之间。

PM传感器

由电子控制单元和感应单元两部分组成，用于检测发动机尾气中的PM（颗粒物），并将相应的信号传输给ECU来进行OBD和PM的监控，其中信号是通过CAN传输的。

压差传感器

用于检测催化器中DPF进气口端与出气口之间的排气背压，并将相应的信号传输给ECU来进行DPF的功能性控制及OBD的监控，其供电电压为5V，工作环境温度为-40~130℃。

环境温度传感器

用于测量环境温度的，当环境温度低于设定值，系统将自动对尿素管路进行加热，防止尿素在尿素管路中的结冰。其工作范围在-40℃～80℃之间。若整车上已经安装环境温度传感器，后处理系统可以与其共用，不必再安装单独的环境温度传感器。

尿素的供给与喷射单元

主要包括尿素箱、尿素泵、尿素喷嘴、加热组件及尿素管路等，其作用是使尿素溶液能够根据需求定时定量地喷射到排气气流中，并保证尿素溶液的充分雾化和混合。

控制单元

主要用来完成颗粒收集、再生和尿素喷射、催化等一系列工作，并进行监控。

催化器单元

包括排气连接管、催化转化器总成、NOx传感器、排气温度传感器、压差传感器和PM传感器等，用来控制发动机排气中的NOX、PM(颗粒物)等有害成分。

,