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柴油机国Ⅳ/国Ⅴ技术路线 作者： 　文章来源：巴斯夫（中国）有限公司　点击数：5　更新时间：2010-07-07 为了保护环境，世界各国相继出台了控制机动车尾气排放的法规。对于重型柴油机，为了应对日趋严格的排放法规，单纯的机内净化已很难满足要求；更多地是将其与机外净化（后处理）措施相结合。在中国，随着国法规的实施，国甚至国也渐行渐近，对企业而言，在省油时代，选择合适的后处理技术路线已迫在眉睫。 国内外排放法规及应对方案 无论是欧洲还是美国，对于未来即将实施的新标准，都主要针对NOx和PM排放采取了更为严格的限制。在中国，重型柴油车国/国/国排放标准已于2006年发布，技术内容等效于欧洲相应技术法规。预计在中国实施时间分别是2008年、2010年和2012年，北京市在2008年已经开始执行国标准。 为了既满足日趋严格的排放法规，又降低柴油机的油耗，通常需要考虑以下三个方面： 1．提升燃油品质 包括降低柴油中的硫含量、胶质含量，控制多环芳烃含量、十六烷值，提高润滑性能、添加剂的使用等。 2．柴油机机内净化 机内净化技术包括电控高压燃油喷射技术、增压中冷技术、废气再循环（EGR）技术、多气门技术、可变涡流进气道技术、可变压缩比技术、均质混合压燃技术（HCCI）以及优化燃烧室结构和参数的相关技术等。 3．柴油机机外净化 在几近苛刻的欧/国排放法规面前，仅依靠以上的技术还是不够的，必须综合使用排气后处理技术来控制排放。国际上，绝大部分发动机制造商都是在改进欧发动机的基础上，再加上SCR或EGR+DOC+DPF等后处理系统来实现的。 后处理技术路线 1.选择性催化还原SCR SCR系统是通过机内净化降低PM排放，然后利用SCR系统降低NOx排放，从而满足国乃至国排放法规对于PM和NOx的限制。基本工作原理可参见图1。 图1? SCR系统原理图 2.废气再循环EGR 对于EGR系统，通过EGR将NOx排放降低到标准要求以下，通过DOC（氧化催化剂）或者DOC+DPF（颗粒物过滤器）将TPM（总颗粒物）排放降低到满足标准的要求。基本工作原理可参见图2。 图2? EGR+DOC+DPF系统原理图 EGR系统有以下几种形式： （1）EGR+DOC：通过EGR降低NOx排放，同时大幅提高喷油压力并增加DOC以降低TPM排放。斯堪尼亚在EGR基础上，将喷油压力增加到220MPa以上，再加上DOC，实现了欧排放。 （2）EGR+DOC+DPF：根据过滤器再生方式不同，又分为主动再生型和被动再生型，参见图3。 图3? 主动再生DPF和被动再生DPF工作原理示意图 主动再生型：通过发动机缸内后喷燃油或者在排气管中喷入燃油，燃油在DOC内燃烧提供DPF再生所需要的高温，从而达到减少DPF内颗粒物的目的。目前，欧美都以主动再生技术为主。 被动再生型：废气中的NO在DOC内反应生成NO2，NOs与碳粒反应达到被动再生的目的。该技术曾被广泛使用于欧美在用车改造；但是，由于被动再生需要低硫燃油，同时还受到发动机工况、负载以及排温的影响，所以在安装被动再生系统之前一定要保证能够提供再生所需要的条件。目前，欧美国家单纯地采用被动再生技术已经越来越少。另外，也有制造商使用EGR+DOC+POC（流通式颗粒捕集器）系统作为一种过渡技术达到欧排放。该系统需要与被动再生DPF相同的工作条件。 不同技术路线之比较分析 表对可实现国/国排放性能的两大主流技术SCR和EGR+DOC+DPF技术，从发动机本身、后处理系统、对燃油和机油的要求以及经济性能等四个主要性能进行了比较。 通过比较，我们不难得到如下结论： 1. SCR系统 对发动机本体改动小，发动机耐久性好，燃油经济性好，对燃油油品和机油品质要求较低，没有催化器堵塞的风险，技术升级连续性较好，不需要喷油再生控制装置（相对主动再生DPF），对发动机的使用和维修保养费用较低。但是，SCR系统需要增加尿素喷射系统，对封装的要求也比较高。SCR系统需要解决的是尿素供应的问题。 2. EGR+DOC+DPF系统 对于被动再生系统而言，油耗偏高，需要增加EGR及其冷却系统，需要超低硫含量的燃油以及高品质润滑油，对发动机本身及后处理的维护保养要求较高，否则会影响发动机寿命并可能造成催化器堵塞风险，技术连续升级性较差。不过，被动再生系统不需要增加尿素喷射系统，对封装的要求也较低。对于主动再生系统而言，除了要满足上述被动再生系统的要求之外，还需要增加喷油再生装置并做更复杂的标定，增加了开发成本以及标定难度。EGR+DOC+DPF系统的主要问题是如何解决全国范围内低硫柴油的供应和更复杂的系统标定问题。 国外技术选择及执行经验 从国外的实际情况来看：在欧洲，大部分国家选择SCR作为主流的技术路线；在美国，则主要选择EGR+DOC+DPF技术路