知其所以然 看DOC如何给尾气“消毒”！

【卡车之家 原创】在上期《知其所以然 SCR如何降低氮氧化物排放？》一文中，我们详细介绍了后处理中SCR系统组成，以及SCR系统除去尾气当中NOx（氮氧化物）的基本原理。

除NOx（氮氧化物）之外，尾气中还夹杂着对人体危害极大的HC（碳氢化合物）、CO（一氧化碳）等有害物质，而用于消灭这些有害物质的装备，便是本文此次要介绍的主角——DOC(Diesel oxidation catalyst)柴油催化氧化系统。

但是在介绍DOC系统之前，还要先提出令人熟知的一个概念——三元催化器，它主要通过排气管内带有催化剂的载体通过催化和还原反应去除废气中的HC（碳氢化合物）、CO（一氧化碳）以及NOx（氮氧化物），而DOC系统主要是除去前两种污染物的，故DOC系统也可被称为二元催化器，但不管它叫做什么，你只要明白，它的主要工作是将反应物氧化就足够了。

DOC与SCR位置关系示意图

● 主要工作原理介绍

1、氧化反应

CO（一氧化碳）+ O2（氧气） → CO2（二氧化碳）

HC（碳氢化合物） + O2（氧气）→ CO2（二氧化碳）+ H20（水）

2、水煤气转换反应

H20（水）+ CO（一氧化碳）→ CO2（二氧化碳） + H2（氢气）

系统内主要物质转化示意图

顾名思义，DOC全称柴油催化氧化系统，其系统内主要的反应之一就是将尾气内的CO（一氧化碳）氧化为CO2（二氧化碳），你理解为尾气再燃烧也可以，总之就是把有害气体进行无害化处理。

而CO（一氧化碳）一般会在混合气燃烧不充分的情况下产生，所以在卡车拖挡加速或者低挡高速行驶时，DOC系统的负荷会明显增大。直白的说就是，挡位选择不当不仅损害发动机，还会给后处理施压。

国六后处理系统

另一个主要反应就是将尾气中的HC（碳氢化合物）与O2（氧气）结合，生成无害的H2O（水）和CO2（二氧化碳），也是一个简单的氧化反应。但HC的成分可能有很多种，但反应原理都是一样的，而且其主要也是来自未完全燃烧的混合气。

除以上两种主要反应之外，在DOC系统内还会发生另一种不常见的水煤气转换反应——H20（水）和CO（一氧化碳，反应内称煤气）反应生成CO2（二氧化碳）和H2（氢气），但这种反应原理比较复杂，在目前的DOC系统内占比也微乎其微，故不做赘述。

● 系统主要装置介绍

DPF+DOC组合

DOC系统不仅反应简单，而且它的内部结构相对来说也不复杂，这也是我为什么说它“简单粗暴”的原因。图上这个装置便是DPF+DOC组合系统，而DOC的主要结构就是那块颜色比较浅的长得像一团海绵的东西，是载体+催化剂相结合以后的装置。

扩大反应面积的装置——载体

铁铬铝金属载体

这个密密麻麻的圆柱体就是DOC系统常用的载体，类似蜂窝状的多孔造型可以保证其与废气接触面积达到最大，从而使反应更加充分。虽然载体的孔径不大，但因为排气的温度通常都比较高，所以一般情况下在DOC系统（头段）发生堵塞的概率不会很大。

陶瓷载体

就目前来说，载体常见的材质有堇青石（陶瓷）和铁铬铝合金（金属），金属载体的起热速度和催化效率以及使用寿命都要胜过陶瓷载体，但市面上大部分的车系都选择了陶瓷作为载体的材质，主要原因还是陶瓷这东西会更便宜一些。

但陶瓷载体的性能也不差，通常其耐热可达1400度以上，只要不是豁了命的开车，一般情况下很它很难被烧蚀。

加速加剧反应的材料——催化剂

未涂层载体

一般情况下，载体的表面会被覆一层贵金属（通常为钯、铂等元素）涂层以使反应顺利进行。如果说没有催化剂的反应是一条蜿蜒曲折的盘山公路，那么带有催化剂的反应就是在山脚两头打通的一条径直隧道。

钯铂浆

而在DOC系统内通常会使用铂族金属（钯/铂/铑/铱/钌/锇）或者一些稀土材料作为催化剂，前三种元素是目前应用最广泛的，除了价格优势以外，其物理性质也更加稳定，后处理的价格之所以那么贵，有一大部分原因也是因为这些看起来平平无奇的催化剂。

监测反应状态的辅助装置

除了载体和催化剂等主要反应装置外，为了确保DOC系统工作状态良好，在DOC系统的前端和后端还会布置一共两枚温度传感器，分别监测反应前后的气体温度，将信号传递给发动机电脑，以实时调整动力系统的工作状态，确保排放正常。

埃贝赫后处理（DPF+DOC+SCR）

总的来讲，DOC系统主要就是由载体、催化剂、以及传感器这三个部件构成。虽然看起来简单粗暴，但其对于HC（碳氢化合物）、CO（一氧化碳）的转化率却可以达到80%和70%以上、并且，还可燃烧掉（氧化）尾气中超过20%颗粒物，对于人体健康以及环境污染整治有着极其重要意义。

虽然有一部分卡友对DOC系统以及其他后处理模块是“恨之入骨”，不仅影响动力，而且造价昂贵。但是你只要不天天都“虐待”它，它也会真诚待你的，主要注意的一点就是平时加油尽量选择正规的加油站即可。

总结：

虽然DOC系统这东西造价昂贵，对动力系统没一点好处，有时候还堵排气造造成发动机故障。但是其诞生的初衷却是每个人都不可否定的，不仅保护了自然环境和人类健康。而且，在一定程度上来讲，它还加速了主机厂对于发动机技术研发的进程。（文/蔡仕琪）