中国-柴油机欧4排放的基本技术路线
及相关问题
发动机排放污染物主要有HC（碳氢化合物）、NOx（氮氧合物）、CO（一氧化碳）、PM（微粒）等，它们主要通过车辆排气管排放，将近45%的HC 和极小数的其它污染物质则由曲轴箱和燃油系统排放。
在上述汽车排放污染物中，CO是燃油不完全燃烧的产物，对人的健康危害较大。HC主要是燃油蒸发及不完全燃烧的产物，由200多种不同的成份构成，含有致癌物质。NOx是在燃烧室高温高压条件下，由氮和氧化合而成，排放到大气后变成NO2（二氧化碳），其毒性很强，对人及植物生长均有不良影响，是形成酸雨及光化学烟雾的主要物质之一。PM主要成份是碳烟，上面附有大量化学物质，包含致癌物质，吸入人体后会在肺部长期停留。
对于大功率柴油机而言: 基本上有两条路线
1 通过EGR把NOX 降下来, 然后通过颗粒捕集器或颗粒氧化器等后处理技术把PM降到欧4水平;
2 通过燃烧系统优化(主要采用高压喷射+合理的燃烧组织)把颗粒降下来,但同时允许NOX升高,然后,在排气后处理系统中,通过SCR催化器把NOX降到欧4水平.但在现在的中国,使用DPF以及SCR都存在很多客观限制因素,比如油品\ 基础设施等问题.
对于小功率柴油机而言:
比较现实的技术方案是: 直喷+增压中冷+冷却EGR+氧化催化器+电控燃油喷射系统(最好是共轨);
目前存在的问题
1、SCR：在商用车上应用的难点是加尿素问题，除非在国家政策的支持下加尿素站就像加油站一样普遍。在乘用车上应用还有安装空间问题，以及乘用车大部分使用工况排气温度对于SCR来说过低。低温结晶如何解决，在东北根本不能用，-11度就结晶；成本非常高，在国外一套合格的SCR
系统要6000美圆，要防止NH3的逸出，需要进行精确的标定匹配，要加装氧化催化器以除去NH3，但有氧化催化器对硫又很敏感。
2、DPF：燃油的含硫量是应用的大问题，如果中国生产不了＜50ppm的柴油，DPF的应用是空谈。DPF在中国的应用还存在发动机生产一致性问题，因为DPF再生标定还不能完全闭环，如果发动机一致性差异大可能会发生堵塞或烧毁。
当然发动机只采用EGR+DOC也有达到国4排放的可能的，方法是降低发动机功率和扭矩（商用车发动机）或配较轻的车（乘用车发动机），目的是使发动机的测试运行区域落在中小负荷，减少炭烟生成，而EGR可以控制NOx，DOC可以氧化HC和CO以及部分颗粒。我国发动机要达到更高排放的另一个重大工作是须尽可能地降低机油耗和曲轴箱窜气。
DOC装置可以将总微粒(TPM)中的可溶性有机组分(SOF)氧化成CO2和水。还能将排气中的CO和HC氧化成CO2和水。与控制TPM、HC和CO排放不同，NOx需要被还原成氮(N2)和水。为满足欧4和欧5标准，发动机制造商将必须采取发动机改进、使用含硫量极低的燃油以及排放控制系统等技术措施。欧4和欧5标准要求柴油含硫量不超过50X10-6，而美国2007年和2010年法规则要求将柴油含硫量降低至15×10-6。
其理由：(1)发动机排放的SO3遇水会生成硫酸，它是TPM的—部分；
(2)硫极易被大多数排放控制系统采用的铂催化剂从SO2氧化为SO3；(3)硫会使稀NOx捕集器(LNT)和含钯等催化剂中毒失效。需要采用一种能氧化CO与HC、而又不会使SO2氧化的技术。一种硫酸盐抑制剂可改变铂的选择性。降低SO2的活性。
采用一些方法克服TPM的低反应活性：(1)使TPM中的SOF组分氧化；
(2)将颗粒捕集到过滤器中并在高温下使它氧化；(3)通过NO氧化成NO2，使之产生一种更具反应活性的氧化物形式。利用过滤器捕集TPM并定期在高温下使过滤器再生的方法已在美国2007年所有重型柴油车和欧洲大多数柴油客车上投入商业化应用。在需要降低颗粒排放及使用铂的场合，几乎全部都采用NO2来氧化碳烟。在不需要完全过滤TPM的某些场合，采用一种分流式过滤器或者采用一种通过载体的标准气流就足以满足需要。一套DOC装置可以去除废气中20%-60%的颗粒。去除NOx的第一种技术是稀NOx催化(LNC)。这项技术已在要求将NOx排放降低5%-10%的场合应用于轻型柴油车。在排气中添加额外HC可使NOx的降幅扩大至10%-20%。
主要的缺点：在150-200℃之间大多数LNC催化剂会生成大量N2O。柴油机LNT在稀气条件下使NOx吸收在LNT中直到NOx的数量达到LNT的容量为止。当NOx达到峰值时开始脱附并与CO和HC反应生成N2和水。这项技术最初应用于美国的乘用车和中型载货车。但燃油中的硫会对LNT的性能和耐久性产生很大影响。第三种技术是SCR，使用的还原剂并非CO和HC，而是氨。
汽车选用的SCR还原剂通常为32.5%(质量百分比)的液态尿素溶液。目前有几种商用SCR催化装置可供选用，包括钒氧化物、低温沸石和高温沸石。钒基SCR装置适于在200-550℃温度范围内工作，但当它暴露在600℃以上的环境时会很快失去活性。低温沸石装置起作用的温度为150-450℃，正准备用于轻型柴油乘用车。高温沸石起作用的温度为250-700℃(在SCR 装置前安装DOC装置有可能使其作用的温度下限降低到200℃)。
高温沸石装置将主要用于美国2010年发动机和欧4发动机的NOx还原，该过滤装置需要在600℃以上进行有源再生、发动机制造商面临设计上的选择：发动机NOx排放控制与TPM排放控制系统相结合，或发动机TPM排放控制与NOx排放控制系统相结合。欧洲有两家发动机制造商选择了前者，但大多发动机制造商都选择了SCR，这是因为它允许发动机针对低颗粒、高NOx及最大燃油经济性进行优化。另外，欧洲现有的SCR排放控制系统有能力在改动最小的情况下(提供更高的尿素喷射率等方法)达到欧5排放标准。欧洲重型柴油车都选择钒基SCR系统是因为它具有最佳的成本—效益比。在不采用DOC装置的情况下达到欧4标准要求的、60%-70%的NOx转
换率也是有可能的。这一方法有利于在无法供应低硫燃油的地区使用。
1、为什么上海市要提前实施机动车“国四标准”？
近年来，上海市不断加强大气环境保护和治理工作，该市环境空气质量得到逐步改善，但与发达国家城市相比还存在一定差距，特别是与机动车排放相关的大气污染指标和大气环境中的臭氧超标现象逐步显现。研究表明，机动车排放的氮氧化物、挥发性有机物和颗粒物在该市中心城区所有污染源中的“贡献”比例达到66%、90%和26%，机动车排放已经成为影响城区环境空气质量和居民健康水平的主要污染源。
为进一步提高机动车排放水平，改善该市环境空气质量，演绎世博“城市，让生活更美好”的主题，该市需要不断地加强从源头控制机动车污染。实施国家第四阶段排放标准后，轻型汽车单车污染物排放将进一步降低50%左右，重型汽车单车排放可进一步降低30%，颗粒物排放更可降低80%以上，对全市的机动车污染减排可起到积极的作用。
2、什么叫“国四标准”？
“国四标准”的全称为：国家第四阶段机动车排放标准，它等效于欧洲的“欧Ⅳ标准”。相比于“国三标准”，“国四标准”对机动车排放控制更趋严格，需要在满足“国三标准”基础上再进一步降低30％～50％的
