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浅谈康明斯柴油发电机尾气后处理技术 |
摘要：目前，康明斯柴油发电机后处理技术已经发展成熟，柴油发电机的排放物主要有碳颗粒、NOx、CO、HC等对人体与环境有害的成分组成。其中控制氮氧化合物NOx的最有效方法是选择催化还原技术也称之为SCR，该技术能使尾气中氮氧化合物 NOx被加速还原成无害成分，并能在不降低发动机效率的前提下使 NOx 转化率达到 90%以上，具有较好的燃油经济性与高抗硫性等优点。
一、柴油发动机后处理系统功用
现有大部分发电机组燃油是以柴油为主，燃油式的发动机于发动时，其必然产生大量的黑烟、异味，或者未完全燃烧作用的有害物质及气体，排出的废气内主要具有的污染物，包括：硫化物、碳氢化合物、一氧化碳等有害物质，使中国很多地方酸雨两增加。以目前的排烟的环保标准，这类废气均不符合直接排放的标准，需作环保上的净化处理，而目前也有一些尾气处置利装置，包括具有带淋喷装置的尾气处理装置。但是这类装置处理后的污水含有大量的酸性物质，不符合有些地方的直接排放标准。
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柴油发电机组尾气处理装置示意图 |
二、柴油发动机后处理系统的组成
以康明斯柴油发动机后处理排气净化系统为例，由DEF罐、DEF喷射单元、油气分离器、排气处理器总成、DEF加热电磁阀等组成。
1、DEF罐
DEF罐用于储存DEF（尿素液）， DEF罐上装有DEF液位和温度传感器。
2、DEF液位温度传感器
液位传感器用于感知罐内液体的液位，温度传感器用于感知DEF液的温度。在传感器杆中有数个的位置点，当磁性的浮子到达某一位置点时，传感器的电阻发生变化，从而可以判断液位高低。
3、DEF喷射单元
DEF和空气在喷射单元内混合，混合好的DEF/空气被送至DEF喷嘴。DEF喷射单元主要由隔膜泵、回流阀、计量阀、空气切断阀、DEF压力传感器、DEF/空气压力传感器等组成。
（1）隔膜泵
即尿素泵，受ECM控制，抽取尿素箱内的尿素溶液，并保持一定的压力。
（2）回流阀
控制喷射单元内部DEF的压力卸回至DEF罐。
（3）计量阀
由ECM控制，通过控制计量阀的开闭，控制DEF以及压缩空气的量。
（4）空气切断阀
由ECM控制，用以調节空气压力，也作为空气路开关。
（5）DEF压力传感器
用以检测DEF液压力。
（6）DEF/空气压力传感器
用以检测DEF/空气混合物压力。
4、油气分离器
将还原剂（DEF）喷入柴油发电机排气管中，排气管中的氮氧化合物在催化剂的作用下与DEF液发生反应，被还原成氮气和水，减少柴油车尾气排放中的氮氧化合物。
5、排气处理器总成
内部有多孔陶瓷，陶瓷上有特殊的金属涂层，这些金属涂层是催化剂，可以将废气和DEF进行催化转化成氮气和水。消声部分有NOx传感器、排气温度传感器的安装凸台。
（1）NOx传感器
传感器将NOx的含量变为模拟信号传给控制模块，模块将信号变为通信信号发到通信总线上。在NOx传感器总成内部有自诊断系统，监测自身的工作情况并通过通信总线和ECM通讯。
（2）排气温度传感器
排气处理器上安装了两个排气温度传感器，分别位于催化器前和后，用来监测催化器进、出口的温度。
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三、柴油发动机后处理系统控制逻辑
（1）传感器监测信号，并传递给ECM，ECM控制空气切断阀、回流阀、计量阀、尿素泵等执行器工作，精确的控制喷射的DEF数量。
（2）NOx传感器收集经净化后空气中氮氧化合物含量并通过CAN总线传递给发动机控制模块ECM，ECM调整尿素的喷射量。
（3）尿素泵接收ECM传出的指令工作，抽取尿素箱内的尿素溶液，控制尿素的喷射和回流。
（4）环境温度传感器监测空气温度、尿素罐温度传感器监测尿素温度，并将温度反馈信息给ECU，ECU发出指令，尿素罐加热阀开始工作保证SCR系统正常运转。
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