柴油车达到国IV排放标准的技术路线

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重型柴油机国IV技术路线及实施建议

知。
（单位：ｇＷｈ／）ｋ
Ｎｏ，
２５
（）社会压力采用ＳＲ３Ｃ技术带来一系列社会基础结构的改变，如专用尿素、储存、供给等等；对
于Ｅ＋ＦＧＲＤＰ这种先进排放技术使
执行时间
１９．０，ＥＥＶｓｏｌ９９１ｎｙ
级的长期观点考虑，国外从一个基
在我国，由于技术和社会结构原因，仍在寻求其他替代技术路线，试图走出一条既经济又可行的方案。主要有以下三个方面考虑：（）技术压力对于国Ⅲ发动机及其国Ⅳ、国Ｖ升级，我们并未完全１
掌握自主核心技术，为了满足新的法规要求，仍需寻求国外技术支持；对
如燃料质量在各地区差异；￣ＥＮＧＲ
针对单缸排量小于０７Ｌ，额定功率速度大于３０／ｎ．５００ｍｉ的发动机
在美国，ＥＡ（Ｐ环境保护署）所发布的Ｕ２０￣放标准中，ＰＳ０７Ｍ排放值为０１／ｈ — ｒＮ．ｇｐｈ，ｏ排放值为００／ｈ — ｒ０ｂ．ｇｐｈ。从２０年开始，２ｂ０７要完全实现ＰＭ排放标准。对于ＮＯ排放标准，则实行分阶段执行的政策，在２０～０７
■ 中国环保产业协会机动车污染防治委员会／良李孟
重型柴油机国ＩＶ技术路线及实施建议
重型柴油机国Ｉ技术路线背景Ｖ
ＣＥ（ＶＣ中国环保产业协会机动车污染防治委员会）组织其核心成员
（车辆排气控制系统制造商），围绕着目前国际上在重型柴油车排放于尾气后处理技术，同样面临这个技术压力的问题。

国四大马力柴油机后处理技术路线

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。

CA6DL1-26E4技术介绍

研发部
电控室
尿素喷射逻辑
研发部
电控室
SCR转化效率与排温的关系
100 80 NO conversion(%) 60 40 20 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 Temperature (° )
97 118 104 133145 175ZT5 ZT6 ZT7 ZT8
研发部
电控室
系统布置和管路连接
原则性要求：
BOSCH的尿素喷嘴有Afterrun 功能，当喷射结束时可以自动反抽清理喷嘴处的残余尿素，但依然会有部分尿素残留在喷嘴附近，因此BOSCH系统的布置要求即是保证喷嘴在整套尿素液力系统中位置尽量高，防止有液态尿素沉积在喷嘴处
研发部
电控室
尿素管路加热
研发部
电控室
二、６ＤＬ－２６Ｅ４技术方案
研发部
电控室
ＣＡ６ＤＬ－２６Ｅ４技术路线
ＤＥＮＳＯ燃油系统＋ＢＯＳＣＨＳＣＲ控制系统燃油系统部分与国三发动机的硬件几乎没有差异，只是标定数据的差异。
ＤＣＵ控制尿素喷射ＥＣＵ控制发动机
研发部
电控室
CA6DL-26E4采用了SCR技术方案
该技术路线在欧洲采用较多，ＳＣＲ方案通过标定在发动机内减少ＰＭ排放，然后再在废气中处理ＮＯＸ。ＳＣＲ是一项控制柴油发动机排气中ＮＯｘ的技术。过程涉及向催化器内的排气喷射尿素（一种很容易分解为氨的氮化合物）。氨与ＮＯｘ反应，生成无害的氮气（Ｎ２）和水（Ｈ２Ｏ）。催化剂应避免ＮＨ３被氧化为ＮＯ（４ＮＨ３＋５Ｏ２－＞４ＮＯ＋６Ｈ２Ｏ），这就是选择性催化还原。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，这一技术路线对于燃油品质相对不敏感，甚至含硫量３５０×１０－６以下的欧ＩＩＩ燃油就可以满足要求。

中重型柴油机国4、国5技术路线分析

一
４结束语
我国正在积极地实施更为严格的排放法规，特别是制定了中重型柴油车的排放标准，ＳＣＲ催化净化技术是柴油机尾气污染治理最有效的技术之一。
个增大了冷却器确实存在困难。
３技术路线的对比分析
欧洲，系统成本大约为车辆成本的３％一５％
的缺点是：如果废气中有硫的话会将硫转化为硫酸盐。只有燃油中的硫含量低于２０ｐｐｍ时（假设不包括燃油中所含的硫的情况下。发动机排放的微粒物
使用ＥＧＲ系统的另一个问题是：从ＥＧＲ冷却系传出的热量会转移到发动机的水循环系统，如果
车辆的水冷器要符合欧 Ⅳ标准，其水冷能力就要增加３０％，要符合国５标准就要增加５０％。但是对于中国的卡车来说，车辆上的空间是有限的，要安装
首先在燃油经济性方面，在国４标准上看，ＳＣＲ
系统较ＥＧＲ＋ＤＰＦ系统节省３％～５％的燃油。在国５
但是，要使该技术在我国得到广泛应用，还存在很
多问题。首先是成本问题，ＳＣＲ技术其实比ＤＰＦ技术更为复杂，还需要有效的防止氨气排泄的技术策
５０ｐｐｍ的水平，理想情况要求达到ｌＯｐｐｍ－１５ｐｐｍ的水平。

浅谈柴油机满足国IV两条技术路线

摘要：近年来，随着人们对环境保护的曰趋重视，世界各国对内燃机废气排放的要求变得越来
越严格，轻型柴油车开始实施国ＩＶ标准。目前由于机内排放控制并不能完全起到净化效果，因此对已排出燃烧室但尚未排到大气中的废气进行处理，采取机外控制技术显得很有必要。ＰＭ和ＮＯｘ是柴油机主要排放污染物，如何同时降低这两种尾气组成，达到国Ⅳ排放水平，是当今世界柴油机技术的难点和研究热点。本文介绍目前国内满足柴油机国ＩＶ排放标准的ＳＣＲ和ＥＧＲＤＰＦ／ＤＯＣ两种主流技术路线。通过对比分析两种系统的原理和优缺点得出适合国内发展的路线，并浅谈未来柴油机排放控制的
ｉｍｐｌｅｍｅｎｔｎａｔｉｏｎａｌＩＶｓｔａｎｄａｒｄｓ．Ａｔｐｒｅｓｅｎｔ，ｂｅｃａｕｓｅｔｈｅｍａｃｈｉｎｅｃａｎｎｏｔｂｅｃｏｍｐｌｅｔｅｌｙｅｍｉｓｓｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌａｎｄ
ｔｈｅｅｘｈａｕｓｔｇａｓｔｏｒｅａｃｈｈｅｔｃｏｕｎｔｙｒ１Ｖｅｍｉｓｓｉｏｎｌｅｖｅｌｓ，ｉｓａｄｉｉｃｆｕｌｔａｎｄｈｏｔｔｏｐｉｃｉｎｔｏｄａｙ＇ｓｗｏｒｌｄｏｆｄｉｅｓｅｌ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓ，ａｓｐｅｏｐｌｅｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｌｙｐａｙａｔｔｅｎｔｉｏｎｔｏｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ，ｔｈｅｗｏｒｌｄｏｆｔｈｅｉｎｔｅｒｎａｌｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｅｎｇｉｎｅｅｍｉｓｓｉｏｎｓｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｂｅｃｏｍｅｍｏｒｅｓｔｒｉｎｇｅｎｔ，ｌｉｇｈｔｄｉｅｓｅｌｖｅｈｉｃｌｅｓｓｔａｒｔｔｏ

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

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

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

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。

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2007年1月1日起，北京开始对轻型柴油车实施国Ⅳ排放标准。

轻型车率先实施国Ⅳ是一个信号，表明重型车实施国Ⅳ标准的时间也不会太久远。

对柴油车实现欧Ⅳ(等同于国Ⅳ)排放，现在公认比较成熟、能够实现重型柴油车欧Ⅳ排放的技术路线有三种：EGR+POC(废气再循环＋微粒催化氧化器)、EGR+DPF(废气再循环＋微粒捕集器)和SCR(选择性催化还原)。

由于柴油机工作的特点，使微粒和氮氧化物两种主要排放污染物的生成出现了此消彼长的现象。

在排放标准达到欧Ⅳ之前，开发设计人员在控制柴油机燃烧时，可以在两者之间进行平衡，达到氮氧化物和微粒排放都不超过限值。

但排放标准提升到欧Ⅳ之后，则需要机内控制结合机外后处理方式才能达标。

EGR+POC和EGR+DPF这两种技术路线，是采用控制燃烧温度等手段在机内减少氮氧化物生成，再利用POC(微粒催化氧化器)或DPF(微粒捕集器)对生成的微粒进行后处理。

SCR技术是通过强化发动机机内燃烧来降低微粒的生成，然后利用尿素溶液对氮氧化物进行机外催化氧化。

从技术特点看，EGR技术可以有效降低燃烧过程中氮氧化物的生成，但需要改动原有欧Ⅲ发动机的结构，增加废气再循环系统。

由于引入温度很高的废气，增加了整个发动机的热负荷，不仅对发动机进气过程的冷却提出了更高要求，而且整个发动机的冷却系统散热能力也需要提高。

同时，由于需要控制氮氧化物生成，对燃烧过程的最高温度和持续时间都必须进行严格控制，因此对发动机效率和经济性会产生一定的负面影响。

在后处理方面，DPF通过采用微孔吸附性材料对废气中的微粒进行过滤，可以有效降低废气中微粒的含量。

但捕集器在使用一段时间后会被堵住，这时需要对其进行再生。

再生方式是通过装在车上的再生控制装置向捕集器内喷射少量燃油，将捕集器内积攒的微粒物质烧掉。

这种技术的缺点是安装微粒捕集器的同时，还必须加装相应的再生控制系统，除行驶之外还需要额外的燃油用于微粒捕集器再生。

此外，微粒捕集器对燃油的含硫量有严格要求，而且再生后的微粒捕集器使用寿命有限，需要定期更换。

POC主要通过催化氧化方式降低废气中微粒的含量。

这种后处理装置与DPF和SCR相比，产品体积最小，而且不需要消耗额外燃油进行再生。

但相比DPF，POC降低废气中微粒含量的能力较差。

如果要达到与DPF同样的排放效果，则要求发动机内生成的微粒总量较低，增加了发动机控制的难度。

除要求发动机的喷油压力更高，严格控制燃油含硫量外，对产生微粒的另一个重要因素--润滑油的稳定性和杂质含量的要求也更苛刻。

SCR技术在机内燃烧过程中不处理氮氧化物，而是通过强化燃烧降低微粒的生成。

使用这种技术的发动机比采用EGR技术的发动机在动力性和经济性上要好，节油所带来的费用节省与使用的尿素溶液费用相当。

与欧Ⅲ车型用车成本也基本相同，动力性能还得到优化。

SCR技术由于仅优化燃烧过程和加装后处理装置，并不需要增加过多的设备，对原有欧Ⅲ发动机的改动较小，升级的可行性也更高。

业内专家认为SCR技术是实现欧Ⅴ、欧Ⅵ排放的最佳技术方案。

SCR技术的最大缺点是需要在车上增加催化剂储存箱和催化反应器，而且需要加油站等社
会配套设施提供相应的催化剂补充液。

由于卡车、客车的流动性和不同地区排放标准的差异性，短时间内不可能在所有地区都进行相应的基础设施建设，这成为推广这项技术的最大障碍。

国Ⅳ排放标准不仅对整车生产企业和发动机生产企业提出了更高要求，同时也对电控系统、后处理材料研发、燃油、润滑油和社会基础设施建设提出了要求。

这是一项系统工程，哪一个环节都可能影响排放标准的实施。