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　　當國III排放標準的爭議喧囂還在進行之際，國IV、國V標準也漸漸進入了人們的視野，對企業(yè)而言，只有選擇了正確合理的技術路線，才有機會把握未來的市場主動權。

        為了保護環(huán)境，世界各國相繼出臺了控制機動車尾氣排放的法規(guī)。對于重型柴油機，為了應對日趨嚴格的排放法規(guī)，單純的機內(nèi)凈化已很難滿足要求；更多地是將其 與機外凈化（后處理）措施相結合。在中國，隨著國Ⅲ法規(guī)的實施，國Ⅳ甚至國Ⅴ也漸行漸近，對企業(yè)而言，在省油時代，選擇合適的后處理技術路線已迫在眉睫。

國內(nèi)外排放法規(guī)及應對方案

        無論是歐洲還是美國，對于未來即將實施的新標準，都主要針對NOx和PM排放采取了更為嚴格的限制。在中國，重型柴油車國Ⅲ/國Ⅳ/國Ⅴ排放標準已于 2006年發(fā)布，技術內(nèi)容等效于歐洲相應技術法規(guī)。預計在中國實施時間分別是2008年、2010年和2012年，北京市在2008年已經(jīng)開始執(zhí)行國Ⅳ標準。

       為了既滿足日趨嚴格的排放法規(guī)，又降低柴油機的油耗，通常需要考慮以下三個方面：

1．提升燃油品質

      包括降低柴油中的硫含量、膠質含量，控制多環(huán)芳烴含量、十六烷值，提高潤滑性能、添加劑的使用等。

2．柴油機機內(nèi)凈化

       機內(nèi)凈化技術包括電控高壓燃油噴射技術、增壓中冷技術、廢氣再循環(huán)（EGR）技術、多氣門技術、可變渦流進氣道技術、可變壓縮比技術、均質混合壓燃技術（HCCI）以及優(yōu)化燃燒室結構和參數(shù)的相關技術等。

                                                                               圖2  EGR+DOC+DPF系統(tǒng)原理圖

3．柴油機機外凈化

        在幾近苛刻的歐Ⅳ/國Ⅴ排放法規(guī)面前，僅依靠以上的技術還是不夠的，必須綜合使用排氣后處理技術來控制排放。國際上，絕大部分發(fā)動機制造商都是在改進歐Ⅲ發(fā)動機的基礎上，再加上SCR或EGR+DOC+DPF等后處理系統(tǒng)來實現(xiàn)的。

后處理技術路線

1.選擇性催化還原SCR

        SCR系統(tǒng)是通過機內(nèi)凈化降低PM排放，然后利用SCR系統(tǒng)降低NOx排放，從而滿足國Ⅳ乃至國Ⅴ排放法規(guī)對于PM和NOx的限制?；竟ぷ髟砜蓞⒁妶D1。

2.廢氣再循環(huán)EGR

        對于EGR系統(tǒng)，通過EGR將NOx排放降低到標準要求以下，通過DOC（氧化催化劑）或者DOC+DPF（顆粒物過濾器）將TPM（總顆粒物）排放降低到滿足標準的要求?；竟ぷ髟砜蓞⒁妶D2。

        EGR系統(tǒng)有以下幾種形式：

        （1）EGR+DOC：通過EGR降低NOx排放，同時大幅提高噴油壓力并增加DOC以降低TPM排放。斯堪尼亞在EGR基礎上，將噴油壓力增加到220MPa以上，再加上DOC，實現(xiàn)了歐Ⅳ排放。

                                                                  圖3  主動再生DPF和被動再生DPF工作原理示意圖

        （2）EGR+DOC+DPF：根據(jù)過濾器再生方式不同，又分為主動再生型和被動再生型，參見圖3。

        ①主動再生型：通過發(fā)動機缸內(nèi)后噴燃油或者在排氣管中噴入燃油，燃油在DOC內(nèi)燃燒提供DPF再生所需要的高溫，從而達到減少DPF內(nèi)顆粒物的目的。目前，歐美都以主動再生技術為主。

        ②被動再生型：廢氣中的NO在DOC內(nèi)反應生成NO2，NOs與碳粒反應達到被動再生的目的。該技術曾被廣泛使用于歐美在用車改造；但是，由于被動再生需 要低硫燃油，同時還受到發(fā)動機工況、負載以及排溫的影響，所以在安裝被動再生系統(tǒng)之前一定要保證能夠提供再生所需要的條件。目前，歐美國家單純地采用被動 再生技術已經(jīng)越來越少。另外，也有制造商使用EGR+DOC+POC（流通式顆粒捕集器）系統(tǒng)作為一種過渡技術達到歐Ⅳ排放。該系統(tǒng)需要與被動再生DPF 相同的工作條件。

不同技術路線之比較分析

        表對可實現(xiàn)國Ⅳ/國Ⅴ排放性能的兩大主流技術SCR和EGR+DOC+DPF技術，從發(fā)動機本身、后處理系統(tǒng)、對燃油和機油的要求以及經(jīng)濟性能等四個主要性能進行了比較。

通過比較，我們不難得到如下結論：

1. SCR系統(tǒng)

       對發(fā)動機本體改動小，發(fā)動機耐久性好，燃油經(jīng)濟性好，對燃油油品和機油品質要求較低，沒有催化器堵塞的風險，技術升級連續(xù)性較好，不需要噴油再生控制裝置 （相對主動再生DPF），對發(fā)動機的使用和維修保養(yǎng)費用較低。但是，SCR系統(tǒng)需要增加尿素噴射系統(tǒng)，對封裝的要求也比較高。SCR系統(tǒng)需要解決的是尿素 供應的問題。

2. EGR+DOC+DPF系統(tǒng)

       對于被動再生系統(tǒng)而言，油耗偏高，需要增加EGR及其冷卻系統(tǒng)，需要超低硫含量的燃油以及高品質潤滑油，對發(fā)動機本身及后處理的維護保養(yǎng)要求較高，否則會影響發(fā)動機壽命并可能造成催化器堵塞風險，技術連續(xù)升級性較差。不過，被動再生系統(tǒng)不需要增加尿素噴射系統(tǒng)，對封裝的要求也較低。對于主動再生系統(tǒng)而言， 除了要滿足上述被動再生系統(tǒng)的要求之外，還需要增加噴油再生裝置并做更復雜的標定，增加了開發(fā)成本以及標定難度。 EGR+DOC+DPF系統(tǒng)的主要問題是如何解決全國范圍內(nèi)低硫柴油的供應和更復雜的系統(tǒng)標定問題。

國外技術選擇及執(zhí)行經(jīng)驗

        從國外的實際情況來看：在歐洲，大部分國家選擇SCR作為主流的技術路線；在美國，則主要選擇EGR+DOC+DPF技術路線。

        歐洲的大部分廠商之所以選擇SCR技術來滿足歐Ⅳ/歐Ⅴ排放標準，主要是出于成本因素，歐洲的燃油價格很高，SCR技術較好的燃油經(jīng)濟使該技術成為首選。 當然，在有些地方仍然需要采用EGR+DOC+DPF技術，因為某些地方仍然規(guī)定未加裝顆粒過濾器的車輛不得進入市區(qū)。

        而目前美國主要采用主動再生EGR+DOC+DPF技術來滿足US2007排放法規(guī)。原因在于，美國的燃油價格比較低，尿素供應系統(tǒng)及其相關基礎設施建設 尚未健全；同時，US2007HDD標準提出了新車240 000 km無維修的要求，這也在一定程度上阻止了SCR技術在美國的應用，因為使用SCR技術約每5 000km，就要添加一次尿素。因此如要采用SCR技術，需要申請?zhí)貏e許可。不過，最近美國EPA發(fā)布了認證SCR技術的輕型和重型柴油車申請排放證書程 序（EPA-HQ-OAR-2006-0886-0002），表明美國市場也開始使用SCR技術。

        對于要求更高的歐Ⅵ以及美國EPA2010排放標準，單純的靠SCR或者EGR+DOC+DPF技術都很難達到要求，必須把兩者相結合才能滿足要求。最 近，戴姆勒宣布其Blue Tec系統(tǒng)將采用SCR技術以滿足美國EPA2010標準；而康明斯近日也宣布在其中型柴油機上使用SCR技術以滿足EPA2010。

尚待解決的幾個問題

        對于低硫柴油的供應，政府須起到督促和促進的作用。歐洲計劃將從2009年起在歐洲全面使用無硫柴油（硫含量低于10ppm），實施時間比原計劃提早了兩年。美國環(huán)境保護署規(guī)定從2007年開始，硫含量必須低于15ppm。而我國歐Ⅳ的柴油標準還待盡快出臺。

        尿素供應可以參考國外的相關經(jīng)驗，比如在歐洲是由尿素生產(chǎn)商、車輛制造商、石油公司甚至一些物流公 司共同來負責。目前，在整個歐洲已有6 000多個尿素供應點。比如，在服務區(qū)、車輛維修站、加油站以及汽車專賣店等地點供應尿素還原劑?？衫帽銛y式的尿素罐來供給尿素（常見如5L、10L和 18L）；也可以設置和加注燃料一樣的尿素泵，供給尿素。對于卡車車隊或者公交公司等，可以在本單位內(nèi)部設置中小型的散裝容器，儲存尿素以備使用。可供選 擇的有中型散裝容器以及小型散裝容器。

        在美國，尿素供應制度主要責任在供應商，有以下幾種方式：

        1.汽車分銷商供應尿素還原劑

        可由汽車制造商負責向其分銷商提供足夠用的尿素還原劑，當其汽車客戶需要添加尿素時，可在其汽車分銷商處購得。

        2.卡車服務站供應尿素還原劑

        卡車制造商應負責在卡車服務站或其他公用加油站有足夠的尿素供應，以滿足卡車尿素添加的需要。

        3.應急計劃

        汽車制造商應負責建立尿素供應應急計劃，比如開通全天24h服務熱線，當用戶需要添加尿素而無法在汽車分銷商或其他可及地點得到時，可以撥打該電話。

國Ⅳ/國Ⅴ技術路線的選擇

       在中國，為了滿足國Ⅳ/國V排放法規(guī)，需要找到一條既經(jīng)濟又可行的適合中國國情的后處理技術路線。我國在技術路線選擇時需要考慮以下幾方面問題：一、國Ⅲ發(fā)動機及其國Ⅳ、國Ⅴ升級，我們還有很長的路要走。二、國Ⅳ及國Ⅴ發(fā)動機，不僅要配備電控高壓共軌系統(tǒng)，還要配備排氣后處理系統(tǒng)以及OBD系統(tǒng)。目前，相 應技術和產(chǎn)品在中國還處于起步階段，成本較高。隨著國Ⅳ排放的普及，相應的產(chǎn)品批量供貨之后，預計成本方面的壓力會有所減輕。三、國Ⅳ法規(guī)的實際執(zhí)行存在 管理難度，此外還有國Ⅳ車輛的生產(chǎn)一致性以及在用車符合性監(jiān)管，尿素的使用以及低硫柴油的供應等問題。

                                                                         SCR系統(tǒng)和EGR+DOC+DPF系統(tǒng)比較

       從北京奧運會期間國Ⅳ實施的實際情況來看，北京成功運行了約4 500輛采用SCR技術的公交柴油車，由公交公司負責尿素供給。沈陽、杭州、廣州等其他城市也在試驗這種車輛。

        玉柴對配置YC6L (177kW) 發(fā)動機的公交車運行在城區(qū)和城郊工況下的節(jié)能、減排效果進行了測試。初步測試結果顯示：一、使用國Ⅳ發(fā)動機相對國Ⅲ同型號發(fā)動機，油耗下降3 060t/（年千臺），NOx排放下降720（城區(qū)）～840（城郊）t/（年千臺），PM排放下降3.6t/（年千臺）；二、使用國Ⅴ發(fā)動機相對國Ⅲ同 型號發(fā)動機，油耗下降3060t/（年千臺），NOx排放下降780（城區(qū)）～964（城郊）t/（年千臺），PM排放下降3.6t/（年千臺）；三、春 秋季節(jié)尿素消耗量在2.1～2.8 L/100km，夏季消耗量在2.5～3 L/100km。按每輛公交年行駛30 000km計算，單車年消耗尿素720L。

        從國外的實際情況看，無論是選取SCR還是EGR+DOC+DPF的路線，都是成熟技術，都是可行的方案。但是考慮到中國的國情，對于我國的國Ⅳ/國Ⅴ排放的技術路線，筆者有以下建議：

1.首先考慮SCR技術路線

        綜合考慮各種因素，采用SCR技術應該是符合中國國情的首要之選。主要是因為：

       （1）采用SCR技術的國Ⅳ/國Ⅴ發(fā)動機燃油經(jīng)濟性好。

       （2）SCR技術對發(fā)動機改動小。

       （3）SCR國Ⅳ/國Ⅴ發(fā)動機對燃油和機油要求較低。

       （4）SCR在技術升級連續(xù)性上具有優(yōu)勢。

       （5）SCR催化器耐久性好，且不存在催化器堵塞的風險。

       （6）我國具備在全國范圍內(nèi)建設尿素基礎設施的條件。

2.其次考慮EGR技術路線

       因為主動再生EGR+DOC+DPF技術TPM轉化效率遠遠高于國IV法規(guī)限值的要求，而主動再生標定技術非常復雜，發(fā)動機開發(fā)周期較長，成本也較大，所以國IV階段可暫不考慮。

       而作為過渡階段的被動再生EGR+DOC+POC技術，因為被動再生受到許多發(fā)動機使用工況的限制，往往需要低硫柴油相配合（不大于50ppm），可在油 品質量得到保證，車輛使用工況能夠滿足再生要求的情況下使用。但需要有效的監(jiān)控管理策略，以防止在實際使用中，因過濾器沒有及時再生而失效，導致尾氣 TPM排放遠遠超出國IV標準，不妨將此當作一種備選方案。

       考慮目前中國的油品質量狀況，如果發(fā)動機廠能夠提升發(fā)動機本身的技術，通過更先進的機內(nèi)凈化技術得到更好的發(fā)動機原始排放，再通過EGR+DOC技術輔助減少較小比例的TPM，則該技術無疑也是一個適應中國地域寬廣，使用環(huán)境多樣化的不錯技術。

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