柴油车达到国IV排放标准的技术路线

国四大马力柴油机后处理技术路线国四标准是指中国针对柴油车排放的一项污染控制标准，于2008年开始实施。

在国四标准下，柴油车的排放要求更为严格，需要配备一系列的后处理技术来净化排放物。

本文将介绍国内四大马力柴油机后处理技术路线。

国四标准要求柴油车的颗粒物（PM）排放控制在每公里0.025克以下，氮氧化物（NOx）排放控制在每公里3.5克以下。

为实现这一目标，国内发展了四大马力柴油机后处理技术路线，分别是颗粒物捕集器（DPF）、氧化催化器（DOC）、选择性催化还原（SCR）和低温尿素溶液喷射系统。

首先，颗粒物捕集器（DPF）是国内柴油车颗粒物排放控制的关键技术之一。

DPF是一种静电过滤装置，可以有效捕集柴油车尾气中的颗粒物。

它通过细小的孔道和滤芯来过滤颗粒物，从而减少对环境的污染。

在柴油车尾气中通过颗粒物捕集器后，排出的尾气中的颗粒物浓度将大大降低。

其次，氧化催化器（DOC）也是国内柴油车排放控制的重要技术之一。

DOC主要用于氧化柴油车尾气中的气态污染物，包括一氧化碳（CO）和氢气（HC）。

氧化催化器中的贵金属催化剂可以在高温下催化气态污染物的氧化反应，将其转化为对环境无害的物质。

通过氧化催化器的作用，柴油车排放的一氧化碳和氢气浓度将显著减少。

第三，选择性催化还原（SCR）是一种用于减少柴油车尾气中氮氧化物排放的技术。

SCR系统主要由催化剂和尿素溶液喷射系统组成。

柴油车尾气中的氮氧化物在催化剂的作用下与尿素溶液中的氨气（NH3）发生化学反应，最终转化为对环境无害的氮气和水蒸汽。

选择性催化还原技术可以有效降低柴油车的氮氧化物排放。

最后，低温尿素溶液喷射系统也是国内柴油车后处理技术的关键部分。

这一系统能够通过向排气管中喷射低温尿素溶液，将尿素溶液分解成氨气。

在SCR催化剂的作用下，氨气与尾气中的氮氧化物发生化学反应，将其转化为无害的氮气和水蒸汽。

综上所述，国内四大马力柴油机后处理技术路线是颗粒物捕集器（DPF）、氧化催化器（DOC）、选择性催化还原（SCR）和低温尿素溶液喷射系统。

四大汽车集团下属中重型柴油机企业国Ⅳ排放达标控制策略对比分析为应对排放升级，国内商用车及发动机企业均未雨绸缪，加快推出满足国Ⅳ标准的产品。

与2008年的两条一、中国重汽集团有限公司中国重汽的发动机事业由济南动力有限公司（济南动力）和杭州发动机有限公司（杭发）组成。

2009年7月15日，中国重汽(香港)有限公司与全球卡车技术领先的工业集团德国曼（MAN）公司在技术和资中国重汽发动机的后续规划如下：以MAN项目为主线，加快产品结构的调整升级，加速开发生产具有国际先中国重汽部分6缸国Ⅳ发动机供油系统型式和排放控制技术路线二、第一汽车集团公司一汽集团的中重型柴油发动机事业由一汽解放无锡柴油机厂（锡柴）和道依茨一汽大连柴油机公司（大柴）锡柴国Ⅳ中重型发动机的技术路线主要采用SCR和EGR+DOC+POC；大柴国Ⅳ中重型发动机的技术路线主要采用一汽锡柴部分6缸国Ⅳ发动机供油系统型式和排放控制技术路线一汽大柴部分6缸国Ⅳ发动机供油系统型式和排放控制技术路线三、上海汽车工业(集团)总公司上汽集团的中重型柴油发动机事业由上海日野发动机公司、上海柴油机股份公司和上汽菲亚特红岩动力总1、上海日野发动机公司上海日野国Ⅳ发动机采用EGR+与SCR并举的技术路线。

日本日野公司在EGR技术的应用方面已经非常成熟上海日野部分6缸国Ⅳ发动机供油系统型式和排放控制技术路线2、上海柴油机股份公司上柴股份早年是我国柴油机生产的摇篮，如今已发展成为国家特大型专业柴油机设计制造商，其拥有的D1上柴股份2010年1月4日公告，公司满足国IV排放要求的12L发动机项目获上海市财政补助3619万元，并上柴国Ⅳ发动机的技术路线以采用SCR为主，SC8DT系列将采用EGR+DOC。

上柴股份部分6缸国Ⅳ发动机供油系统型式和排放控制技术路线3、上汽菲亚特红岩动力总成有限公司上汽菲亚特红岩动力总成有限公司柴油发动机Cursor9与NEF6两款国IV重型发动机均采用SCR技术路线，与CURSOR9可应用于重型卡车、客车、工程机械、农用机械以及发电机组。

非道路柴油机实施国Ⅳ排放的技术路线一、欧洲非道路柴油机排放限值的演变在一些国家和地区，非道路柴油机的排放在发动机对环境排放贡献度中要达到65%左右，因此非道路柴油机的排放一直是内燃机排放控制领域的重点。

2022年起，欧洲非道路用柴油机已开始实施欧ⅢB（中国国Ⅳ）排放法规，其对柴油机提出了更为苛刻的要求。

二、非道路柴油机实现国Ⅳ应具有的基本条件非道路国Ⅳ柴油机应该建立在一台有良好基础的电控国Ⅲ发动机基础上。

且具有如下特征：（1）直列式发动机，采用空-空中冷增压系统。

严格控制进气温度，进气温度每降低1℃，（2）采用铸铁缸盖、水冷、4气门结构，喷油嘴垂直中置。

四气门结构有使发动机功率提高15%左右、降低油耗4%左右的潜力。

（3）机体采用铸铁、水冷、湿式缸套，内置机油冷却器。

（4）采用整体铝活塞/钢顶铝裙组合活塞。

（5）燃油系统采用电控共轨系统/电控单体泵/电控泵喷嘴系统，需3～5次的多次喷射（包括预喷、主喷、后喷）能力和更高的燃油喷射压力，应缩短喷油持续期，使放热接近上止点，喷油规律实现柔和燃烧，降低油耗。

（6）进一步优化进气涡流和燃烧系统，采用直口或略微缩口燃烧室，进气涡流比为0.5～1.5，压缩比为16.5～18.5。

（7）缸内最大爆发压力可达18～22MPa，升功率可达35kW/L。

三、结语要实现国Ⅳ对NOx和PM都较低的限值，目前大致上有两条技术路线：其一是先通过优化燃烧，再使用选择性催化还原来降低NOx排放。

其二是使用EGR使NOx降低，但会导致PM增加，因此加DPF将PM捕捉转化。

考虑到中国国情，燃油品质还有差距，但尿素生产比较普遍，因此我国实施非道路国Ⅳ排放宜首选SCR技术路线。

参考文献[1]谭建伟.非道路用柴油机与车用重型柴油机排放标准相关性研究[J].车辆与动力技术，2022，04.[2]郝勇.重型车用柴油机排放法规及技术路线综述[J].内燃机与动力装置，2022，03.[3]徐阳.面向欧Ⅳ以上法规的柴油机排气后处理技术方案[J].武汉理工大学学报，2022，08.。

正确认识和使用车用尿素随着柴油车国四排放政策的实施，我司使用车用尿素的柴油车将越来越多，但车用尿素的使用毕竟是新鲜事物，许多人对此还认识不足，甚至还有一些使用误区，在此对车用尿素的工作原理和使用上的一些注意事项进行一些简单的介绍，希望能给各使用车用尿素的单位提供有益的借鉴。

一、柴油车排放控制SCR技术路线工作原理柴油发动机的主要污染排放物是NOx（氮氧化物）和PM（微粒），减少这两种排放物所需的工作条件刚好是相反的，因此，出现了EGR（废气再循环）和SCR （选择性催化还原）两种技术方案来达到国四排放的要求。

采取SCR技术路线的发动机在燃烧的过程中，已通过技术手段使柴油充分燃烧从而达到有效控制PM 排放量的目标，而NOx则需要在排气的过程中将其还原为氮气(N2）和水(H2O），这一过程的还原剂就是车用尿素溶液。

尾气从涡轮增压器出来后进入排气管，排气管上安装有尿素计量喷射装置，在温度达到300℃-500℃时喷入尿素溶液，在催化剂的作用下尿素（NH2CONH2）水解产生NH3和CO2，NH3与NOx反应，生成氮气和水排出。

车用尿素溶液在催化还原反应中的控制是非常精细化的一个过程，尿素的喷入量必须要与NOx的浓度相匹配，尿素的喷入量过少，则达不到应有的处理水平，尿素的喷入量过多，则会使多余的氨气排入大气，导致新的污染。

二、对车用尿素溶液的要求车用尿素溶液在欧洲称为Adblue，在北美称为DEF（Diesel Exhaust Fluid，即柴油机尾气处理液），在国内称为车用尿素溶液或“添蓝”。

车用尿素溶液的纯度和洁净度要求较高，相对于工业尿素，缩二脲、不溶物、铁、硫化物、氯化物等的含量都有严格的要求。

由于SCR催化剂载体极易发生金属离子中毒从而失去催化效果，因此车用尿素溶液必须使用电子行业一级超纯水。

目前车用尿素溶液一般由32.5%高纯尿素和67.5%的超纯水组成，因为这个浓度的尿素溶液结晶点最低，在低于-11度的时候才会结晶。

柴油机广泛应用于工程机械、农业机械等非道路移动机械领域，随着国家对节能减排要求的不断提高，非道路移动机械用柴油机的排放标准已经从三阶段向四阶段推进，其限值大幅降低，类似于欧盟非道路IIIB阶段标准。

2021年1月完成的国四标准更新版，非道路柴油机的技术复杂程度已经与车用柴油机国五阶段类似，非道路柴油机的排放控制技术也逐渐受到重视。

生态环境部官网于2021年1月4日发布《<非道路移动机械用柴油机排气污染物排放限值及测量方法（中国第三、四阶段）（GB20891-2014）修改单》及《非道路柴油移动机械污染物排放控制技术要求》（HJ1014-2020），规定自2022年12月1日起，所有生产、进口和销售的560kW以下（含560kW）非道路移动机械及其装用的柴油机应符合本标准第四阶段要求。

560kW以上非道路移动机械及其装用的柴油机第四阶段实施时间另行公告。

表1为非道路移动机械第三、四阶段各种排气污染物的排放标准。

非道路国四排放技术路线。

满足非道路用柴油机国四排放法规下经济性和实用性最优的技术路线，具体为高压共轨燃油系统、增压中冷、废气再循环和合适的后处理技术路线。

柴油机排放的主要污染物是NOx和PM，国内柴油机制造商通常采取EGR+DOC+DPF技术路线或DOC+DPF+SCR技术路线使柴油机排放达到非道路国四阶段排放限值要求。

EGR+DOC+DPF技术路线。

采用EGR路线降低发动机缸内燃烧温度和氧气浓度来降低NOx排放时，同时也会因此产生大量的颗粒，这些原排过来的颗粒可以利用DPF将其拦截以降低排放。

颗粒物不断被捕捉会导致排气不畅，发动机的动力性和经济性变差，在颗粒累积到一定程度时发动机本身释放一次远程后喷（缸内后喷）或者外部燃油喷射装置喷射燃油（尾管喷射），这些未参与燃烧的燃油会产生大量的碳氢化合物，因此在DPF的前端加入DOC氧化还原装置，碳氢化合物流入DOC中在催化剂作用下进行氧化还原反应，会在DOC内部的氧化反应会释放出大量的热量（能将DPF入口的温度提高到550℃以上），DPF中捕集到的碳粒在高温的作用下和氧气反应生成二氧化碳气体排出；这一过程就叫做DPF的主动再生（Soot Burning）。

载货汽车（柴油机）国IV技术路线介绍一、概况发达国家车用柴油机为达到欧IV排放标准，主要采用以下两种技术路线：1.依靠发动机缸内措施减少NO X的生成（主要是废气再循环EGR），再采用过滤及氧化催化型后处理装置降低排气中的PM（例如氧化催化转化器DOC、微粒氧化转化器POC、微粒过滤器或捕集器DPF，以及由此衍生的连续再生微粒捕集器CRT（DPF+CR）、催化碳烟过滤器CSF等，这些装置还可以纵使使用，如DOC+DPF、DOC+CRT、DOC+CSF等。

）2.依靠发动机缸内措施减少PM的生成，再采用还原催化型后处理装置降低排气中的NO X（例如选择还原催化转化器SCR、NO X吸附LNT、NO X存储催化转化器NSC等）。

国外不同国家或地区根据其不同的国情和要求，针对不同车型有不同的选择。

就重型车而言，美国、日本主要采用第一种技术路线，而欧洲则以第二种路线为主。

在轻型车领域，则普遍倾向第一种技术路线。

我国也需要根据我国的国情和要求，进行具体的分析和选择。

考虑到我国石油资源紧缺，节油至关重要、代含硫量燃油的普及进展较慢、发动机配车功率裕度相对较小，平均排温较高、Pt、Rh等贵金属紧缺、尿素与柴油价格相差较大等因素，还考虑使用SCR技术可使燃气中残余NO2份额较小，因而对重型车而言经二种技术路线较为合理。

而轻型车则受到负荷相对较轻，平均排温相对较代、且车上布置空间较紧，对价格和使用成本更为敏感等因素的制约，以采用第一种技术路线为宜。

目前在国IV柴油机的研发进程中，我国排量较大的重型和中型柴油机生产企业实际采用的均是第二种技术路线，而排量较小的轻型车用柴油机则主要考虑第一种技术路线。

至于下一步要达到国V以至欧VI排放标准，则除了要对缸内措施和后处理进行进一步的和完善外，可能还需要多种处理装置的组合使用。

二、选择还原催化系统（SC R）介绍（一）现状及技术特点1、80%的欧洲卡车在欧IV阶段采用的是SCR技术策略，而欧V和欧VI也是延续更完善的SCR技术策略。

国IV排放标准是国家第四阶段机动车污染物排放标准，汽车排放污染物主要有HC（碳氢化合物）、NOx（氮氧合物）、CO（一氧化碳）、PM（微粒）等，通过更好的催化转化器的活性层、二次空气喷射以及带有冷却装置的排气再循环系统等技术的应用，控制和减少汽车排放污染物到规定数值以下的标准。

国四标准比国三对NOX和PM要求更为严格。

在国四时代也有两种主要的升级方案，一类是通过使用选择性催化还原(SCR)技术，利用尿素溶液对尾气中的氮氧化物进行处理；还有一类是通过微粒捕集器（DPF）或微粒催化转换器（DOC），针对燃烧产生的微粒进行处理的EGR(废气再循环)技术。

1.原理不同：EGR的工作原理是少部分废气经EGR阀进入进气系统，将一部分排气循进气管与新鲜空气混合后进入汽缸燃烧，废气中的CO2可以增加混合气的热容量，降低燃烧时的最高温度，抑制NOx的生成，从而降低了废气中的NOx的含量，同时，对于产生的PM（固体微粒）则通过DPF（微粒捕集器）或DOC等后处理方法过滤掉。

SCR相比EGR采用废气减少NOX产生的环境，SCR则更多的把功夫做在后头。

首先通过调整喷射软件及其它措施，在发动机汽缸内让其充分燃烧，使本机PM排放达到国四。

对于产生的NOx，在车辆的排气系统中加上一套电控尿素喷射系统，通过“选择性催化还原”过程，将废气中的NOx转化成氮气和水排出车外。

2.结构区别：SCR技术结构相对更加简单，只需在发动机的基础上建立，需要增加一套尿素还原剂的系统，并且需要定期添加尿素水溶液。

相比之下，EGR发动机则少了这方面的麻烦，不需要添加任何东西。

不过，EGR发动机的温度对于燃烧的排放物影响较大，为了保证正常的EGR温度，在长途运输的车辆上必须装配大流量、高效的冷却系统。

这对于中国目前平头载重车驾驶室设计来讲，也是个严重的考验。

3.对燃油的要求为了达到更清洁的排放，发动机当然也要使用更为洁净的燃油。

这两种系统对于燃油的要求都比较高，尤其是对燃油中的含硫量。

中重型车用柴油机实施欧IV排放的技术路径在欧洲，目前采用的一种解决方案是：利用商业用的固体尿素和水（水溶液浓度为32.5%±0.5%），在排气中喷人尿素、氨水等还原性物质，将NQx（主要是NO）还原为N2和H20。

如市面上销售的AdBlue，它无毒、洁净、无气味、不易着火、无爆炸危险，但有一点点腐蚀性，必须使用特殊的储存容器。

图2为SCR系统的工作原理。

图3为用于欧Ⅳ发动这种净化方案的发动机燃油消耗率比较低，油耗可节省5%～7%，若扣除因尿素所增加的费用，还将有节油2%～3%的优势。

此外，这一路线对于燃油品质相对不敏感，戴姆勒·克莱斯勒公司认为甚至含硫量350x10-6以下的欧Ⅲ燃油就可以满足要求。

但使用SCR后不但要增加SCR本身装置的质量约150～300 kg，另外还要增加1个尿素溶液（AdBlue）箱和尿素溶液。

按100 L尿素溶液运行7 000 km计算，一辆汽车损失的有效载荷在400 kg左右。

SCR系统中的尿素剂量最终由发动机管理系统控制，尿素的喷入量必须要与NOx的浓度相匹配，在保证降低NOx的同时，不能超过份量。

尿素的喷人量过少，则达不到应有的处理水平，尿素的喷人量过多，则会使多余的氨气排入大气，导致新的污染。

所以，必须有高灵敏度的NOx浓度传感器以及相应的高精度尿素喷射装置。

而且尿素消耗较快，定期添加尿素的责任也必须由用户来完成，这就加大了装置的复杂性和保养的难度，而且这种装置的价格也是较为昂贵的。

目前欧洲市场每升尿素溶液现价为40欧分，每升柴油现价为42欧分。

SCR作为新的后处理技术，由于系统成本高（大约是车辆成本的3%～5%）、初期投资高、操作和保养费用高、需要加1套较复杂的调节还原剂喷射量的控制系统等原因，在车用柴油机上还没有得到推广。

其还要求行驶区域内对尿素的供应，并需要车载诊断（OBD），同时需要车辆使用者有较高的环保意识，自觉及时地添加尿素也是目前实施这一路线的现实困难。