[鐵甲工程机械網原創] 作為重要的發動機製造商，卡特彼勒必須嚴格依照分階段實施的排放標準的要求，拿出相應的解決方案。之前鐵甲工程机械網也曾發文介紹過基本情況，今天為大家介紹的是卡特的清潔排放模塊（CEM）。

卡特在開發針對第4級過渡期排放標準的解決方案時，決定採用模塊化的系統設計，以方便OEM製造商根據需要集成和安裝Tier 4過渡期發動機。卡特彼勒將清潔排放模塊（CEM）設計成一個安裝包。根據發動機型號的不同，此包可包含氧化催化器、微粒過濾器、空氣凈化器、消聲器、傳感器和其他相關組件。CEM具有高度零部件通用的特點，使得不同發動機平台可共享這一模塊。

卡特針對第4級過渡期排放標準的技術路線是降低燃燒溫度，氮氧化物降低系統（NRS）將少量的廢氣通過一個單獨的冷卻器重新引入進氣歧管，使得燃燒室峰值燃燒溫度降低幾百度，從而減少氮氧化物的形成。

卡特NRS的主要組成部分包括冷卻器、流量控制閥、混合器和平衡閥。需要注意的是開放式曲軸箱通風（OCV）過濾器捕獲微粒和油蒸氣，但這並不屬於NRS。讓我們了解這些組件如何工作。

少量的廢氣體從排氣歧管分流，並進入NRS冷卻器，該冷卻器與發動機的水冷系統相連，廢氣在此降低溫度后才能進入進氣歧管。

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為了保持最佳的發動機性能，流量控制閥精確調節進入汽缸的廢氣量，最高可達20%的廢氣進行循環。

混合器的作用是確保循環的廢氣均勻地與新鮮空氣混合，使所有汽缸的氣體成分相近。

平衡閥調節排氣歧管的壓力，以保持足夠的廢氣循環至進氣歧管，同時平衡渦輪增壓器的排氣流量。

燃燒溫度的降低雖然降低了氮氧化物，但卻增加了顆粒物（PM），為此需要兩個后處理技術應用以減少PM：氧化催化器（DOC）和微粒過濾器（DPF）。DOC可以有效控制一氧化碳（CO）、碳氫化合物（HC）、揮發性有機物和PM中的可溶性有機物成分。DOC使用貴金屬如鈀和鉑，通過化學過程分解廢氣中的污染物。DOC不需要維護。

減少顆粒物的的第二種后處理技術是微粒過濾器（DPF）。該過濾器採用壁流的設計，使其能夠有效地捕獲油煙——通常由未燃燒的柴油和潤滑油的碳顆粒組成。通常DPF可去除90%或更多的煙塵，在大多數的負載條件下，達到接近100%的煙塵去除率。該煙灰保留在過濾器中，將DPF進行加熱處理使油煙氧化成二氧化碳的過程被稱為“再生”。然而，收集在過濾器中的灰顆粒只能靠清除。

DPF的再生有兩種解決方案：
1。低溫再生使用被動式系統，不斷使用廢氣中的熱量進行再生，溫度可低至250℃。
2。高溫再生，如卡特再生體系，要求使用外部熱源在溫度高於650℃的條件下對油煙進行氧化。

低溫再生使用在56-130千瓦（75-174馬力）的一些發動機上。由貴重金屬製成的催化劑可用於再生。補充的背壓閥提高排氣溫度所以不需要外部熱源。
要使用低溫再生系統，至少需要25:1的氮氧化物和PM之比，這意味着，在第4級過渡期水平上，發動機只能產生少量的PM。此外，溫度必須保持或高於250℃才能保證系統有效工作，要想在任何時候都達到條件可能是難以實現的，特別是在非常冷的環境條件下。

上述關於廢氣循環以及后處理的技術僅可滿足第4級過渡期的要求，卡特的最終解決方案與其他廠商一樣，採用提高燃燒溫度減少PM，后處理僅處理氮氧化物的技術路線。