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
重型柴油机达到国IV标准的技术路线比对
重型柴油机达到国IV标准的技术路线比对随着柴油机的不断应用，柴油机的排放问题日益受到关注，各国纷纷提出了苛刻的排放标准。
为了限制柴油机的排放，2005年欧洲实施了欧IV排放标准，美、日、印等国也采取相应标准以进一步降低排放限值。
按照GB17691的要求，我国于2010年1月1日起开始实施国Ⅳ标准，国Ⅳ标准要求在国Ⅲ限值的基础上，氮氧化物(NOx)进一步降低30%，微粒物(PM)降低超过80%，CO、HC及烟度排放降低也接近30%。
与汽油机相比，柴油机CO和HC的排放要少得多，但排放的NOx与汽油机在同一个数量级，而微粒的排放要比汽油机大几十倍甚至更多，因此，降低NOx和PM排放是柴油机排放控制的重点。
由于柴油机PM和NOx的排放具有“相互异致”的关系，实现重型柴油机从国Ⅲ到国Ⅳ的过渡目前有三种技术方案：机前处理、机内净化及排气后处理。
机前处理主要是改进燃油品质，降低硫含量等，用以降低PM等的排放；机内净化主要是通过优化燃烧，改善进气以及采用电控喷射技术等，目的是改善燃烧，减少NOx和PM等的生成。
排气后处理则主要是采用各种过滤净化装置或催化转化器，对排气进行处理。
重型柴油机达到国Ⅳ标准的技术路线主要有两条：一条是优化燃烧+SCR路线，另一条是EGR+DPF路线，如图1所示。
优化燃烧+SCR技术路线优化燃烧+SCR技术路线首先通过喷射系统优化、喷射定时提前以及增压中冷等技术优化发动机的燃烧，把微粒物(PM)降到适当的水平，这样会导致NOx 排放的提高；再利用SCR技术，将NOx转化为对环境没有危害的N2和H2O。
目前该路线主要在欧洲采用，又称为欧洲路线。
1. SCR系统组成及工作原理SCR系统主要由SCR催化转化器、电控单元(ECU)、尿素罐、尿素泵(尿素溶液供给模块)、计量器、喷嘴及各种传感器等组成，如图2所示。
SCR系统在工作时，首先给空气分配阀通电，输出压力稳定的空气，一路空气供给喷嘴，雾化尿素水溶液；另一路空气供给尿素泵，控制尿素水溶液回流量的大小。
国Ⅳ阶段柴油车排放控制装置特征结构分析
国Ⅳ阶段柴油车排放控制装置特征结构分析文章从符合国Ⅳ排放水平的柴油汽车排放控制技术路线入手，通过实地调查获得实现该技术路线的排放控制装置的各种结构，对各种自然结构进行分析归纳得出符合国Ⅳ排放水平的柴油汽车特征结构，从而找到一种快速判断国Ⅳ车辆的方法。
标签：国Ⅳ排放；柴油车；特征结构自从2015年1月1日柴油车国Ⅳ排放标准在国内全面实施以来已经有一段时间。
目前，进入到流通市场的商品柴油车辆和马路上行驶的各类柴油车辆理论上讲都应该符合国Ⅳ排放标准。
实际情况究竟如何，可能并非简单。
在交通环保部门执法过程中，有时需要判断一辆车是否符合某一排放标准。
上述情况的存在给交通环保部门的执法带来一定的考验。
汽车所能达到的排放水平通常由它所采用的排放控制技术路线实现，排放技术路线通常由发动机技术和后处理技术组成[1]。
不管是哪种技术，或者是多种技术的组合，都会体现出一定的特征结构。
所谓特征结构，即在排放控制技术的自然结构中容易被人们识别和把握的具有代表性的典型结构。
如果能够找到并抓住排放技术路线的特征结构，就能很快对汽车是否符合某一排放标准作出初步判断。
这大大降低了交通环保等部门的执法成本，为执法活动提供借鉴和参考。
由此，我们对实现国Ⅳ排放水平的技术路线进行了梳理。
对于国内的柴油车辆，主要是在国Ⅲ的基础上通过两种途径升级实现：一种是电控单体泵/高压共轨+废气再循环（EGR），一种是电控单体泵/直列泵/泵喷嘴/高压共轨+选择性催化还原（SCR）[2]。
针对以上两种技术路线，为了把握实现该技术路线的排放控制装置的各种自然结构，课题组利用本校的图书资源和电子资源，查阅了大量的资料。
课题组成员15人次深入到工业区、商业区的停车场进行实地调查，共调查了376辆各类柴油车辆，拍摄照片1082幅。
同时，还对威孚金宁、上海博世、南岳电控、康明斯4家排放控制装置的生产企业以及潍柴等3家发动机生产企业进行联系并获得汽车排放控制装置的相关信息。
国四汽柴油标准解析及发展趋势共40页
项目
质量指标
试验方法
89
92
95
抗爆性：
89
92
95
GB/T 5487
研究法辛烷值（RON）
不小于 84
87
90
GB/T 503、GB/T 5487
抗爆指数（RON+MON）/2
不小于
蒸气压/kPa 11月1日至4月30日
5月1日至10月31日
45～85 40～65
GB/T 8017
烯烃含量（体积分数)/% 锰含量/（g/L） 硫含量/(mg/kg)
项目
抗爆性： 研究法辛烷值（RON） 抗爆指数（RON+MON）/2
蒸气压 /kPa 11月1日至4月30日 5月1日至10月31日
芳烃含量（体积分数）/% 烯烃含量（体积分数）/%
锰含量/（g/L）
硫含量/(mg/kg)
不小于 不小于
质量指标
90
93
90
93
85
88
42～85 40～68
不大于 40
自2009年10月1日起实施 自2009年9月1日起实施
广州
——《车用汽油（粤Ⅳ）》DB 44/694—2009 自2019年6月1日起实施 ——《车用柴油（粤Ⅳ）》DB 44/695—2009 自2019年6月1日起实施
深圳
——《含清净剂车用汽油》SZJG 12—2019 自2019年3月1日起实施 ——《含清净剂车用柴油》SZJG 13—2019 自2019年3月1日起实施
中国石油天然气股份有限公司广西销售分公司
前言
现行汽柴油标准（国家标准）
——《车用汽油》 GB 17930—2019 —— 车用乙醇汽油
柴油汽车国二、国三、国四、欧五到底是什么标准和区别？
柴油汽车国二、国三、国四、欧五到底是什么标准和区别？汽车排放标准，是指从废气中排出的CO(一氧化碳)、HC＋NOx(碳氢化合物和氮氧化物)、PM(微粒，碳烟)等有害气体。
汽车排放是指从废气中排出的CO（一氧化碳）、HC＋NOx（碳氢化合物和氮氧化物）、PM（微粒，碳烟）等有害气体。
它们都是发动机在燃烧作功过程中产生的有害气体。
与国外先进国家相比，我国汽车尾气排放法规起步较晚、水平较低，根据我国的实际情况，从八十年代初期开始采取了先易后难分阶段实施的具体方案，其具体实施至今主要分为三个阶段。
目前，世界汽车排放标准并立，分为欧洲、美国、日本标准体系。
欧洲标准测试要求相对而言比较宽泛，是发展中国家大都沿用的汽车尾气排放体系。
并且，由于我国的轿车车型大多从欧洲引进生产技术，中国大体上采用欧洲标准体系。
从2011年7月1日起，我国将全面实行轻型汽油车、两用燃料车和单一气体燃料车实施第四阶段排放限值(简称“国Ⅳ标准”)，凡不符合国IV排放标准的新车，将无法进入工信部的新车目录。
这意味着我国将全面实行乘用车第四阶段排放标准。
这些有害气体产生的原因各异，CO是燃油氧化不完全的中间产物，当氧气不充足时会产生CO，混合气浓度大及混合气不均匀都会使排气中的CO增加。
HC是燃料中未燃烧的物质，由于混合气不均匀、燃烧室壁冷等原因造成部分燃油未来得及燃烧就被排放出去。
NOx是燃料（汽油）在燃烧过程中产生的一种物质。
PM也是燃油燃烧时缺氧产生的一种物质，其中以柴油机最明显。
因为柴油机采用压燃方式，柴油在高温高压下裂解更容易产生大量肉眼看得见的碳烟。
为了抑制这些有害气体的产生，促使汽车生产厂家改进产品以降低这些有害气体的产生源头，欧洲和美国都制定了相关的汽车排放标准。
其中欧洲标准是我国借鉴的汽车排放标准，目前国产新车都会标明发动机废气排放达到的欧洲标准。
而我对于国三国四发动机的一点体会，不知对不对？最近一些客户订车，为国三国四发愁，据悉2013年7月1日柴油车执行国四标准，但是现在的柴油是国三的，是粗粮，专用车辆如果是国四的机器是否会出毛病，已经有很多国四的车因为用国三的柴油导致油嘴堵塞抛锚，看来精机器吃粗粮是个问题。
国Ⅳ阶段柴油车排放控制装置特征结构分析
科 技 创 新
国Ⅳ阶段柴油车排放控制装置特征结构分析
王 虎 贾 宝 会 闫志 强
（ 天津科技 大学应用文理学院， 天津 ３ ０ ０ ４ ５ ７ ）
摘 要： 文章 从 符合 国Ⅳ排 放 水 平 的 柴油 汽 车排 放 控 制技 术 路 线入 手 ， 通 过 实地 调 查获 得 实现 该 技 术路 线的 排 放控 制装 置 的 各 种 结构 ， 对 各种 自然 结构进 行 分 析 归纳得 出符 合 国 Ⅳ排放 水 平 的 柴油 汽 车特征 结构 ， 从 而找 到 一种 快 速判 断 国Ⅳ 车辆 的 方法 。 关键 词 ： 国Ⅳ排 放 ； 柴油车； 特 征 结构 自从 ２ ０ １ ５年 １ 月 １日柴 油 车 国 Ⅳ排 放 标 准 在 国 内全 表 ３ 民众对柴油车控制装置 自然结构认知度调查 面实 施 以来 已经 有一 段 时 间 。 目前 ， 进 入 到 流通 市 场 的商 颈 电 撞 革话采 离碰共赫蒙统 皇 ￡ 蕊 蒹统 ８ ａ 《 囊统 品柴油车辆和马路上行驶的各 类柴油车辆理论上讲都应 茸 带 电 蒂 赜 控 其 高 菇 舞 盼 ｌ 萁 ｍ 直 童 其 屎 景 尿 屎 该 符 合 国 Ⅳ排放 标 准 。 实 际情 况 究竟 如 何 ， 可能 并 非 简单 。 蜷 磁 桶 丑 诎 制 它 ， 篷 孰 油 兰 它 ， 桶 狰 空 童 它 翥 蚩 素 看 采 系， 苴 油 管 嚣 兀 ’ 翱 采 调 箝 景 噎 管 在 交 通环 保 部 门 执法 过 程 中 ， 有 时需 要 判 断一 辆 车 是 否符 结 的 构 体 龟 兀 ’ 管 蒜 嘴， 合某一排放标准。 上述情况的存在 给交通环保部门的执法 嚣
，
它
带 来 一定 的考验 。
欧Ⅳ及之后中重型柴油机排放控制两大主要技术路线对比
证 催化 砖不 被堵 塞 ，使 烟 气能顺 畅 地 通过 催化 砖 ，并在催 化剂 的作 用 下 ，使 ＮＯｘ 被迅 速还 原 ，这几 点无
疑 至关重 要 。 １影响ＳＣＲ ． 性能 的主要 因素 （） １温度 的影 响 Ｓ 还 原反 应过程 中必 须有Ｏｚ ＣＲ
存在 并且 有 适宜 的温度 。温 度过 高
循 环 ＋ 油 氧 化 催 化 器 ／ 油 颗 粒 化 ，提 高 喷 油 压 力 和 增 压 中冷 能 有透气 小孔 的砖 块 ，保证 排气 流通 柴 柴 Ｐ 的再 生 问题 、 顺 畅 ，尽量 减少 阻 力 ，降 低排 气背 过 滤器／ 颗粒 氧 化 催化 器 ） ”技术 路 力 ，此 外 ，还 有 Ｄ Ｆ
生产 企业 主要 有康 明斯 、马 克 、底 油 站 设 立 相 关 的 尿 素 溶 液 补 充 设 迅 速还 原 为 Ｎ 和 Ｈｚ ｚ Ｏ。随烟 气排 入 ＣＲ中设 有两层 由一块块 备 ，整 车 也 需 增 加 一 套 尿 素 贮 存 大气 。在Ｓ 沃 尔 沃 、达 夫 、依 维 柯 等 ；其 二 和 转 化 装 置 而 使 成 本 增 加 。 采 用 催 化砖 整齐 排列 的催 化层 。催 化砖 是 “ ＧＲ＋ Ｅ ＤＯＣ ＤＰ ／ ＯＣ 废 气再 Ｅ ＋方案 则需 对 原发 动机 进 行 强 是 将催 化剂 拌入 耐温 材料 中 ，做 成 ／ ＦＰ （ ＧＲ
时 ，ＮＨ。 能 自行燃 烧 而不 与ＮＯｘ 可 起反 应 ；温度 太低 ，则 反应 速度 可
能太 慢 ，由此 产 生的冷 凝还 将损 坏
２ １—１ （ｏ ４ Ｃ Ｅ两 翠 糍 滋 裁 ０ Ｎ ） Ｖ １ ７
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汽车行业：柴油机企业国Ⅳ路线纷纷出炉,SCR成主流
汽车行业：柴油机企业国Ⅳ路线纷纷出炉，SCR成主流2010-01-12 中国汽车工业信息网2010年1月1日与7月1日，按照国家汽车污染物排放相关法规，我国将分别开始实施重型汽车和轻型汽车国Ⅳ排放标准。
尽管最终实施与否尚有不确定因素，但为了应对肯定到来的排放升级，国内发动机企业未雨绸缪，加快推出满足国Ⅳ标准的产品。
与2008年的两条主流国Ⅲ路线——高压共轨和直列泵 EGR——相反，主流重型柴油机企业在国Ⅳ路线上均选择了高压共轨SCR这一路线。
重、轻型机路线各异“目前可以选择的国Ⅳ排放控制技术路线有三种，分别是SCR(选择性催化还原)、EGR(废气再循环) DOC(氧化催化器) POC(微粒催化氧化器)以及EGR DOC DPF(颗粒捕集器)。
而SCR是目前国Ⅳ重型车用柴油机的最佳选择。
”在2009年11月底举办的中国汽车产业高峰论坛上，广西玉柴工程研究院博士林铁坚表示。
曾推出EGR DPF国Ⅳ发动机的中国重汽，也在2010商务年会上正式对外发布国Ⅳ技术路线，即在共轨的基础上，采取SCR对尾气进行后处理，以达到国Ⅳ排放标准。
同样，潍柴、上柴相关人士也表示，它们的国Ⅳ排放控制技术路线也将采用高压共轨 SCR 路线。
对此，林铁坚解释道：“在今后相当长的时间内，柴油含硫量都将是影响排放控制技术路线选择的最重要因素。
SCR催化器是排气后处理系统中最可靠的系统，对硫相对不敏感，且二氧化氮的排放比例最低，对整车的冷却系统没有造成额外的负担，对机油性能没有特殊的要求。
相比较而言，DOC需要50ppm以下含硫量的柴油；使用POC方式，二氧化氮排放增加，且有出现间歇性黑烟的倾向，特别是在车辆加速过程中。
同时，EGR废气也会加剧零部件腐蚀和磨损。
”与重型柴油机国Ⅳ路线“一边倒”模式不同，轻型柴油机的国Ⅳ路线十分丰富，主要有EGR＋DOC、EGR＋POC和EGR＋DPF三种。
东风朝柴技术中心主任曹晓峰告诉商用汽车新闻记者：“现有的技术路线我们都在进行研发，因为每种方法的成本不一样，标定进度不一样，哪种技术路线能获得政府审批也不确定。
重型柴油机国Ⅳ国Ⅴ技术路线解析
重型柴油机国Ⅳ/国Ⅴ技术路线解析巴斯夫（中国）有限公司图1 SCR系统原理图当国III排放标准的争议喧嚣还在进行之际，国IV、国V标准也渐渐进入了人们的视野，对企业而言，只有选择了正确合理的技术路线，才有机会把握未来的市场主动权。
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Ⅲ法规的实施，国Ⅳ甚至国Ⅴ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Ⅲ/国Ⅳ/国Ⅴ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Ⅳ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。
图2 EGR+DOC+DPF系统原理图3．柴油机机外净化在几近苛刻的欧Ⅳ/国Ⅴ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Ⅲ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SCRSCR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Ⅳ乃至国Ⅴ排放法规对于PM和NOx的限制。
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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。
优势在于，它是基于欧Ⅴ排放平台上汽菲亚特红岩部分6缸国Ⅳ发动机供油系统型式和排放控制技术路线
四、东风汽车公司
东风汽车公司的中重型柴油发动机事业由东风康明斯发动机有限公司（东风康明斯）和东风商用车发动机1、东风康明斯发动机有限公司
东风康明斯是国内最早生产电控发动机的公司，在国Ⅳ排放尚未提上实施日程之前，东风康明斯就已引进东风康明斯电控发动机采用康明斯全球领先的电控机平台，国Ⅲ、国Ⅳ乃至将来实施的国Ⅴ的基础机都是在国Ⅳ排放控制技术路线的选择上，目前东风康明斯主推高压共轨+SCR方案。
但是，由于母公司在应对EP 东风康明斯部分6缸国Ⅳ发动机供油系统型式和排放控制技术路线
发动机型号单缸排量（ml）额定功率(KW)供油系统型式排放技术路线
ISDe210 40 1115 155 高压共轨SCR
ISDe230 41 1115 169 高压共轨SCR
ISDe245 41 1115 180 高压共轨SCR
ISLe270 40 1480 199 高压共轨SCR
ISLe290 40 1480 213 高压共轨SCR
ISLe310 41 1480 228 高压共轨SCR
ISLe315 40 1480 231.5 高压共轨SCR
ISLe325 40 1480 239 高压共轨SCR
ISLe360 40 1480 265 高压共轨SCR
ISLe375 40 1480 276 高压共轨SCR
ISLe400 40 1480 294 高压共轨SCR
ISZ425 40 2166 317 高压共轨SCR
ISZ450 40 2166 335 高压共轨SCR
ISZ525 40 2166 392 高压共轨SCR
2、东风商用车发动机厂
东风商用车公司是目前产销量国内排名第一，世界排名第三的中重型商用车制造基地。
而东风商用车发动机东风发动机厂国Ⅳ发动机的技术路线为SCR与EGR+两种方案并举。
东风发动机厂部分6缸国Ⅳ发动机供油系统型式和排放控制技术路线
发动机型号单缸排量（ml）额定功率(KW)供油系统型式排放技术路线
EQRN300-40 1853 221 ―EGR+DOC
EQRN320-40 1853 235 ―EGR+DOC
EQRN350-40 1853 257 ―EGR+DOC
EQRN385-40 1853 283 ―EGR+DOC
dCi300-40 1853 220 高压共轨SCR
dCi320-40 1853 236 高压共轨SCR
dCi350-40 1853 257 高压共轨SCR
dCi385-40 1853 283 高压共轨SCR
dCi420-40 1853 303 高压共轨SCR。