柴油国四技术路线
柴油机燃油系统的技术路线
柴油机燃油系统的技术路线国Ⅳ排放，国内主流厂家比较认可SCR技术路线。
预计国Ⅳ时代，高速物流用牵引车会采用SCR技术路线，而对于中短途载货车及自卸车将会采用EGR+DPF技术路线。
汽车排放是指从废气中排出的CO、HC＋NOx、PM等有害气体。
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。
目前世界上排放法规主要有三个体系，即欧洲、美国和日本的排放法规体系，其中欧洲标准是我国借鉴的汽车排放标准，所以下面重点介绍欧洲排放法规的要求。
A、欧洲排放标准欧洲标准是由欧洲经济委员会（ECE）的排放法规和欧共体（EEC，即现在的欧盟EU）的排放指令共同加以实现的。
排放法规由ECE 参与国自愿认可，排放指令是EEC或EU参与国强制实施的。
汽车排放的欧洲法规（指令）标准1992年前已实施若干阶段，1992年之前为欧0阶段，具体实施时间及排放标准见表1。
欧0阶段：采用纯机械式的供油系统（燃油泵或柴油泵）和自然吸气技术。
欧Ⅰ阶段：在欧0发动机的机械供油系统（燃油泵）基础上，主要辅以废气涡轮增压技术。
欧Ⅱ阶段：在欧Ⅰ发动机平台上适当改进，主要辅以废气涡轮增压（水空）中冷技术或废气涡轮增压（空空）中冷技术，供油系统没有本质变化。
欧Ⅲ阶段：对欧II发动机平台进行重大升级，主要是供油系统发生了本质变化，实现了供油系统由机械式控制向电子控制的转化，主要技术路线包括电控泵喷嘴、电控高压共轨、电控单体泵和电控H泵+EGR。
EGR（废气再循环）技术主要是针对有害气体（NOx）设置的排气净化装置，它将一部分排气循入进气管与新鲜空气混合后进入气缸燃烧，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。
欧Ⅳ阶段：在该阶段，PM与NOx的排放都做了进一步限制，其技术路线是在欧Ⅲ发动机基础上，供油系统没有本质变化，主要是采取一系列机内净化技术如提高供油系统的控制灵敏性和压力，燃烧室和进气等进一步优化，并综合使用机外净化（后处理）技术。
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。
柴油货车排放升级技术路线
附件2
柴油货车排放升级技术路线
根据我国不同排放阶段柴油车排放控制技术路线的区别，我国柴油车污染排放控制按照控制方式分为机内净化和
机外净化技术两大类。
不同排放标准阶段对应了不同的技术
路线（见下表）。
排放阶段供油系统进气系统排气后处理系统国一机械式供油系统自然吸气无
国二机械式供油系统涡轮增压（增压中冷
器）
无
国三电控高压共轨涡轮增压（增压中冷
器）+EGR（废气循环）
无
国四电控高压共轨涡轮增压（增压中冷
器）+EGR（废气循环）
SCR或DOC+POC
国五电控高压共轨涡轮增压（增压中冷
器）+EGR（废气循环）
SCR+DOC或
DPF+DOC
国六电控高压共轨涡轮增压（增压中冷
器）+EGR（废气循环）
SCR+DOC+DPF+DOC
备注：
1. SCR系统：是指氮氧化物处理系统；POC和DPF：是指颗粒捕集器。
2. 具备上述表格要求对应的净化方式车辆，默认为已加载污染控制装置。
3. 打开发动机仓盖后，如果所查车辆污染控制装置对应的供油、进气和后
处理系统按照上表所对应的装置缺少任一项，或者装配的污染控制装置和车辆对应的型式核准公告机型系族内容不一致，均应按照“未安装污染控制装置或者污染控制装置不符合要求”，违反大气法第59条规定及第113条予以处罚。
国IV排放柴油机技术路线
国四标准概述
根据GB18352.3- 2005 ，对于轻型柴油机来说从国Ⅲ到国Ⅳ，CO要降低 22% ，而NOx 和PM均要减少50%。 特别是对于某些轻型车用柴油机而言，由于用途不同，可能需要分别按 照GB17691-2005 和GB18352.3-2005 这两个标准进行匹配、标定和认证。
对柴油机的排放中最难处理的问题是：
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SCR 系统构成：
1、催化转化器（SCR箱、后处理器等） 2、尿素供给单元 3、尿素喷射单元 4、尿素箱 5、管路及线束
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SCR系统部件安装要求 催化转化器：
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尿素箱
尿素箱用于盛装尿素溶液，整体材料为塑料，顶部安装有传感器 和加热器的集成部件，见图。传感器包括液位传感器和温度传感器， 可感应液面高度和温度，加热器可利用发动机冷却水的热量进行解冻。 通气阀可用于平衡罐内外气体压力。罐内装有尿素粗滤器，以防大于 0.1mm 的大颗粒进入喷射系统。罐底设有残液放出螺塞孔。尿素箱加 注口应符合欧洲标准DIN 70 070，与油箱口不同，可防止加错。
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尿素喷射单元（BOSCH
系统用） 尿素喷射单元（Dosing Module）也称喷嘴，结构见 图，其作用是在DCU 的控制 下将尿素按照所需要的量成 雾状喷到排气管中。喷嘴的 主体是一个电磁阀，周围包 围着尿素流道，起到冷却作 用，另外上端设有尿素的进、 回液口，侧面设有电器接口， 外围设有隔热罩。喷嘴工作 环境温度范围-40~80℃，重 约0.25kg。因为尿素对普通 钢材有一定的腐蚀性，所以 喷嘴安装位置上游200mm 到 催化转化器的管路要使用不 锈钢材料。
• 氨溢出量应<25 ppm
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EGR欧IV技术( EGR EU IV technology)
柴油车达到国IV排放标准的技术路线
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。
国四排放技术路线
国四排放技术路线国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的工作原理就是少部分废气经egr阀步入进气口系统，将一部分排气循进气管与新鲜空气混合后步入汽缸冷却，废气中的co2可以减少混合气的热容量，减少冷却时的最低温度，遏制nox的分解成，从而减少了废气中的nox的含量，同时，对于产生的pm（液态微粒）则通过dpf（微粒钓集器）或doc等后处理方法过滤器掉。
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技术结构相对更加直观，只需在发动机的基础上创建，须要减少一套尿素还原剂的系统，并且须要定期嵌入尿素水溶液。
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发动机的温度对于冷却的排放物影响很大，为了确保正常的egr温度，在长途运输的车辆上必须加装小流量、高效率的冷却系统。
这对于中国目前平头载重车驾驶室设计来说，也就是个轻微的考验。
3.对燃油的建议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。
【技术资料】浅谈柴油机国IV后处理系统
【技术资料】浅谈柴油机国IV后处理系统一、国IV柴油机使用后处理系统的必要性国家排放法规参照欧洲的排放标准主要对HC、CO、NOx和PM做了相关的规定，其中降低NOx和PM的排放是每个发动机厂家都重点关注的目标。
燃烧系统是排放能否达标的关键，也是排放控制首要关注的对象。
传统的排放控制理论主要是通过如下方法来达到排放标准：（1）通过降低初始燃烧温度来减少NOx；（2）通过提高燃烧速度来降低微粒物排放；（3）通过缩短扩散燃烧周期来降低微粒物排放和改善燃油经济性。
在燃烧室高温及氧气充足的情况下，PM 排放量大大减少，燃油经济性得到了改善，但N Ox却被大量地产生出来。
通过优化进气涡流及燃烧室、提高喷油器喷射压力及采用小孔径多孔喷射的方法缩短喷雾液相长度等一系列的燃烧优化手段，并在PM排放量及NOx排放量之间寻求一个最佳匹配，柴油机能够满足国川及国III以下排放法规的要求。
但事实证明，仅通过机内燃烧优化的手段，而不考虑机前优化以及机外废气净化的后处理系统，柴油机的废气排放已经无法满足严格的国IV排放法规的要求。
尽管后处理系统增加了汽车的制造成本，但汽车废气排放要想满足国IV排放要求，必须将PM和NOx进行解藕。
也就是说，在保证燃油品质的前提下，通过增加后处理系统并按一定的先后顺序对PM及NOx进行分别处理，使汽车废气排放最终能满足国IV 排放要求。
二、柴油机国IV技术路线柴油机国IV技术路线实际上是基于PM 和N Ox解藕思路上的技术路线。
目前，在柴油机上广泛应用的国IV技术路线主要有两种：即SCR技术路线和EGR+DPF技术路线。
SCR 技术路线先通过机内燃烧优化降低PM排放量，提高燃油经济性，然后再通过SCR后处理系统来处理柴油机废气中的NOx，从而满足国IV排放标准。
ECR+DPF技术路线对PM与NOx的处理过程与SCR技术路线恰好相反，即先通过废气再循环降低NOx的排放量，然后再用DPF处理废气中的PM。
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。
柴油机国Ⅳ技术路线
欧洲的AdBlue基础设施建设和供应
目前在全欧洲范围内的加油站都可以买到尿素 （AdBlue）。截止到2006年9月份，欧洲只有两家公司 (OMV和TOTAL GROUP)在加油站建设自己的尿素（AdBlue） 泵供应站。
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中国环保产业协会机动车污染防治委员会
Committee of Vehicle Emission Control
是否需要低硫油 （50ppm） 不需要
注：其中绿色部分为明显的技术优势，黄色部分为相对的技术劣势。
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中国环保产业协会机动车污染防治委员会
Committee of Vehicle Emission Control
三、两种系统的技术和应用分析 两种系统的技术和应用分析 技术和
满足更高排放的 升级连续性分析
SCR
NOx [g/kWh]
•主要的两种排放控制技术系统((EGR + DPF）和SCR )： •从国际来看，无论哪种技术，都是成熟技术。都是通过进一步改进 欧Ⅲ发动机机内燃烧技术、再加上后处理装置。
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中国环保产业协会机动车污染防治委员会
Committee of Vehicle Emission Control
商提供足够用的尿素还原剂，当其汽车客户需要添加尿素时，可在 其汽车分销商处购买到。
卡车服务站供应尿素还原剂。卡车制造商应负责在卡车服务 卡车服务站供应尿素还原剂。
站或其他公用加油站有足够的尿素供应，以满足卡车尿素添加的需 要。
应急计划。 应急计划。汽车制造商应负责建立尿素供应应急计划，比如开通
全天24小时服务热线，当用户需要添加尿素而无法在汽车分销商或 其他可及地点得到时，可以拨打该电话。制造商应保证通过热线电 话订购尿素的价格不能超过汽车分销商供应的尿素价格。
国4欧Ⅳ柴油机原理及基础知识
目录
一：国4机型总体介绍 二：技术路线及方案 三：SCR系统介绍
1. 添蓝喷射系统 2. 催化消声器 3. 其他零部件功能 4. SCR系统整车布置安装
四: 国4发动机运行条件
催化消声器
催化器进口 温度传感器
催化器出口 温度传感器
箱式催化消声器
桶式催化消声器
催化消声器
箱式催化消声器
催化消声器
序号 1 项目 燃油喷射系 统 发动机强度 增压系统 EGR+PDF(CRT) 电控喷射最高喷射压力 1800bar 需高强度结构，最大气缸压 力180bar 需高增压系统补偿 EGR 造成 的功率损失，到欧Ⅴ甚至要 两级增压 需加大冷却系统散热能力 缸套摩擦副需重新设计 需用HI-4级润滑油 相对SCR油耗高10%左右 不需 SCR 电控喷射最高喷射压 力1600Bar 最大气缸压力160bar 到欧Ⅴ与欧Ⅲ同样的 增压系统 不需 只需用CF-4级润滑油 相 对 欧 三 省 油 5% 左 右 需要尿素水溶液 2 3
技术路线 及方案
技术路线的选择
当前满足国/欧Ⅳ的两条主要技术路线
EGR+DPF(CRT) SCR
技术路线 及方案
两种技术路线的实现原理
EGR+DPF技术：是将发动机排除的废气引入进气管，降 低发动机进气的氧气浓度，从而降低缸内燃烧温度，降低 NOx排放。用颗粒捕捉器过滤掉发动机排气中的颗粒物。 SCR技术：是将添蓝（浓度32.5%的尿素水溶液，纯净度 极高，杂质含量标准专门规定）喷入发动机排气管，尿素受 热水解成氨气，氨气和NOx在催化器的作用下反应生成无毒 的氮气和水。该技术路线是用改进燃烧的方法，使发动机燃 烧更高效更彻底，使颗粒排放降低到法规限值以内，然后用 SCR后处理系统处理掉排气中的NOx。
国四发动机介绍(2)
ECU集成DCU的EDC
⑺ 压缩空气滤清器
计量喷射泵压缩空气质量要求为：最大颗粒直径15μ m， 杂质8 mg/m3，机油含量5mg/m3，含水量+3°C露点。
⑻ 管路 添蓝供给管必须有足够的强度，不会因为抽吸产生的真 空而被压扁。工作时，供给管的流速为 25升/小时。另包有 绝热管和化冰管。
⑼ 管路连接
作用：把有毒气体转化为空气、水和NO2
结构:
⑶ POC的作用及结构（安装在底盘上）
作用：把氮氧化物及颗粒氧化，转化为CO2和水排出
→CO2+H2O
POC的结构:
特点：(DOC、POC)再生： 及时消化累积颗粒是捕集器运作的最大关键，通称“再生”。 1.主动再生：通过外加热以提高排气温度。 2.被动再生：通过催化以降低残碳的燃烧温度。
基础上增加约2.5-3万元；标定工作过程非常复杂。
1.2 SCR原理:
• 尿素在高温下分解成 NH3 和CO2;
• 采用尿素水溶液分解的NH3作为还原剂; • 将废气中的NOx还原成N2; • 但催化剂应避免NH3被氧化为NO。
SCR原理
排气
SCR 催化消声器
尿素喷嘴
尿素喷入高温排气后分解为氨和二氧化碳（>160 C）: (NH2) 2CO+H2O 2NH3 + CO2
3.国Ⅲ发动机主要采用增压进气方式，喷油泵采用单体泵或高
压共轨技术，压力在150-200MPA之间，使喷油更精确，燃烧更
充分；采用EGR技术进行废气再循环减低排放。 4.国Ⅳ发动机是在国三基础上增加尾气处理系统DOC+POC或SCR, 对废气进行还原处理和颗粒物捕捉。 5.国Ⅴ发动机是在国四基础上对污染物指标进行再次的减低。
柴油机国IV技术路线介绍
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。
国四路线及识别
国家产业政策调整 和相关法规要求
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2015年1月1日起 柴油汽车产品实施国四排放
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一、概述
柴油汽车产品实施国四排放执行相关标准： 1、排气污染物（柴油） 1）N1类车（最大总质量小于等于3500kg）执行标准：GB18352.3-2005 2）N2、N3类车（最大总质量大于3500kg）执行标准：GB17691-2005 2、可见污染物（柴油）执行标准：GB3847-2005
▪ 4NH3+ 3O2->2N2+6H2O
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SCR系统由催化消声器、计量喷射泵（Urea Dose System）、添蓝罐、添蓝 喷嘴、压缩空气滤清器、后处理控制单元（DCU）及相应管路和线束构成。
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SCR系统工作原理及构成
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一、概述
▪ 2014年4月14日工信部下发（工信产业[2014]第27号）文，规 定从2014年12月31日废止适用于国家第三阶段汽车排放标准 （以下简称国三）柴油车产品《公告》。2015年1月1日起国三 柴油车产品将不得销售，柴油汽车产品全面实施国家第四阶段 汽车排放标准（以下简称国四） 。
五、使用国四车型的注意事项
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1、国四发动机一般采用的技术路线
▪ 目前发动机厂普遍采用的国四技术路线有：
①共轨+SCR ②共轨+EGR+DOC+POC ③共轨+EGR+DPF或PFC ④电控单体泵+SCR ⑤电控单体泵+EGR+DOC+POC ⑥电控单体泵+EGR+DPF或PFC
柴油国四技术路线
柴油国四技术路线首先说一下SCR(Selective Catalytic Reduction)，选择性催化还原系统，是一种把尿素作为添加剂的技术，但是缺点在于实现这种技术需要高的排放温度，进而就需要发动机的排量越大越好，最终导致的就是燃料的消耗。
在降低氮氧化物排放量上，SCR的有效性已经广为人知。
SCR则是通过将一种尿素水溶剂注入已加进SCR催化剂的废气中，来减少氮氧化物的排放。
虽然这种尿素溶剂必须储存在随车的容罐中，但对比其他技术，使用SCR有可能实现更高的燃油经济性以及较低的运行成本。
经证实，在不同的发动机工作环境下，SCR能降低氮氧化物排放65％～99％。
SCR技术已经在发电机组上运用达15年之久。
然而，作为车用的SCR技术必须实现更小的体积，更为持久耐用，并能满足不同卡车发动机的功能需求。
此外，设计系统时需要考虑防止未反应的氨气从排气管中排出，发生氨气泄漏。
EGR，废气再循环，发动机控制电脑即ECU根据发动机的转速、负荷(节气门开度)、温度、进气流量、排气温度控制电磁阀适时地打开，进气管真空度经电磁阀进入EGR阀真空膜室，膜片拉杆将EGR 阀门打开，排气中的少部分废气经EGR阀进入进气系统，与混合气混合后进入气缸参与燃烧。
少部分废气进入气缸参与混合气的燃烧，降低了燃烧时气缸中的温度，因NOX是在高温富氧的条件下生成的，故抑制了NOX的生成，从而降低了废气中的NOX的含量。
但是，过度的废气参与再循环，将会影响混合气的着火、性能，从而影响发动机的动力性，特别是在发动机怠速、低速、小负荷及冷机时，再循环的废气会明显地影响发动机性能。
所以，当发动机在怠速、低速、小负荷及冷机时，ECU控制废气不参与再循环，避免发动机性能受到影响；当发动机超过一定的转速、负荷及达到一定的温度时，ECU控制少部分废气参与再循环，而且，参与再循环的废气量根据发动机转速、负荷、温度及废气温度的不同而不同，以达到废气中的NOX最低。
柴油国四发动机后处理系统
基于现有燃油标准、润滑油条件和DPF缺少维护经验，目前不适合使用DPF技术
*
技术路线 3、后处理系统构成
2.5 后处理系统构成
金属载体+涂层 （POC）
+=
陶瓷载体+涂层（SCR）
封装
封装材料必须用不锈钢H以防止尿素或硫酸腐蚀
总成
8
技术路线 3、后处理系统构成
H
19
在低温（-11℃）的情况下，尿素水溶液会结冰，为了保在较低环境温 度条件下SCR系统的正常工作，防止尿素溶液冻结，因此需要通过加热 措施来解决。当车辆在低温环境运行时，若尿素箱温度传感器测得温度 低于规定值（一般设定为0℃），发动机电控单元就会发出指令开启发 动机通往尿素箱的冷却液管路控制电磁阀，利用发动机冷却液给尿素箱 加热，防止尿素溶液 冻结或解冻已冻结的尿素溶液保证后处理系统正 常工作。当尿素溶液温度上升到规定值 （一般设定为7℃左右）时则断开控制电 磁阀，防止尿素溶液过热，尿素箱温度 传感器的作用就是实时反尿素溶液温度， 以确认加热器是否在正常工作，保SCR系 统的正常运转及车辆行驶安全。
➢为了利于在柴油机停机后的尿素回流并防止因虹吸
而造成尿素滞留于喷嘴处，尿素液力系统部件最佳
布置方案是由高到低分别为尿素喷嘴、尿素泵、尿
素箱。尿素管路及所有的尿素管、加热型尿素管路
都必须每隔20cm有个固定绑扎点，牢固绑扎在整车
车架上进行支撑，否则管路的振动与自重会导致喷
嘴或泵的接头断裂的情况，后果比较严重！
量程：-40～125℃ 工作温度范围：-40~125℃ 工作精度：±1℃ 电压：5V
H
20
NOx 传 感 器 安装支座
解放国四技术路线介绍
解放国四技术路线介绍为满足全国不同地区的需求，解放在实现国四中采用了多种技术路线：1、电控共轨+SCR2、电控单体泵+SCR3、电控单体泵+EGR+POC电控共轨+SCR技术路线在国四车型上应用最广泛，解放的CA6DL/CA6DM2机型以及国内大多数厂商采用的都是这条技术路线。
大柴道依茨在电控单体泵的应用方面经验丰富，已经成功开发了道依茨FEUP系统（F一汽；E电控；U单体；P泵）。
解放道依茨系列/CA6DL系列/6DM系列发动机就采用了电控单体泵+SCR以及电控单体泵+EGR+POC两条技术路线。
除了上述的技术路线外，解放针对国四车型还有电控共轨+EGR技术路线，但并未进行推广。
目前市场上的解放国四产品的技术路线以电控+SCR技术为主。
●电控共轨+SCR路线燃油经济性高电控共轨系统+SCR路线在解放J6P牵引和载货车以及锡柴J6M匹配车型上应用，这条技术路线有以下特点：1、节油。
奥威发动机（四气门+博世共轨）与解放体系节油的整车匹配，油耗可以达到了行业最低。
2、颗粒转化率高。
燃烧过程中无需专门针对颗粒物后处理。
3、必须在柴油机上应用消耗品车用尿素。
尿素与柴油的消耗量一般为5%，可以在解放服务站和备用品站购买。
4、电控共轨+SCR系统车型的购车成本较高，根据目前投放市场来看，这条技术路线的国四车型比国三车型贵3.5万元左右。
●电控单体泵+SCR路线适应全国各地不挑油电控单体泵系统+SCR路线在解放J6P自卸车以及与道依茨J6L/J6M匹配车型上应用，这条技术路线有以下特点：1、节油。
一缸一泵+电控技术+锡柴和道依茨+解放体系节油的整车匹配能达到省油效果。
2、不挑油。
对中国复杂油品的特殊情况适应性很强，到目前来看解放的所有道路试验车采用国三柴油暂无不良反馈。
3、单体泵成本低，购车成本适中。
单体泵即使出现故障，单只跟换成本只在每只400元左右，相比共轨它的维修费用更低。
4、必须使用车用尿素。
●电控单体泵+EGR+POC路线易被硫腐蚀无需添加尿素目前应用EGR+POC路线的柴油机购车成本较低、体积较小，而且EGR技术无需使用添加尿素，比较方便。
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柴油国四技术路线首先说一下SCR(Selective Catalytic Reduction)，选择性催化还原系统，是一种把尿素作为添加剂的技术，但是缺点在于实现这种技术需要高的排放温度，进而就需要发动机的排量越大越好，最终导致的就是燃料的消耗。
在降低氮氧化物排放量上，SCR的有效性已经广为人知。
SCR则是通过将一种尿素水溶剂注入已加进SCR催化剂的废气中，来减少氮氧化物的排放。
虽然这种尿素溶剂必须储存在随车的容罐中，但对比其他技术，使用SCR有可能实现更高的燃油经济性以及较低的运行成本。
经证实，在不同的发动机工作环境下，SCR能降低氮氧化物排放65％～99％。
SCR技术已经在发电机组上运用达15年之久。
然而，作为车用的SCR技术必须实现更小的体积，更为持久耐用，并能满足不同卡车发动机的功能需求。
此外，设计系统时需要考虑防止未反应的氨气从排气管中排出，发生氨气泄漏。
EGR，废气再循环，发动机控制电脑即ECU根据发动机的转速、负荷(节气门开度)、温度、进气流量、排气温度控制电磁阀适时地打开，进气管真空度经电磁阀进入EGR阀真空膜室，膜片拉杆将EGR 阀门打开，排气中的少部分废气经EGR阀进入进气系统，与混合气混合后进入气缸参与燃烧。
少部分废气进入气缸参与混合气的燃烧，降低了燃烧时气缸中的温度，因NOX是在高温富氧的条件下生成的，故抑制了NOX的生成，从而降低了废气中的NOX的含量。
但是，过度的废气参与再循环，将会影响混合气的着火、性能，从而影响发动机的动力性，特别是在发动机怠速、低速、小负荷及冷机时，再循环的废气会明显地影响发动机性能。
所以，当发动机在怠速、低速、小负荷及冷机时，ECU控制废气不参与再循环，避免发动机性能受到影响；当发动机超过一定的转速、负荷及达到一定的温度时，ECU控制少部分废气参与再循环，而且，参与再循环的废气量根据发动机转速、负荷、温度及废气温度的不同而不同，以达到废气中的NOX最低。
特别是在发动机怠速、低速、小负荷及冷机工况时，这种影响尤为明显。
根据该车ＥＧＲ系统结构特点分析，产生故障的可能性有２个：①电磁阀关闭不严，从而使得进气管的真空度不受电磁阀控制而进入ＥＧＲ阀真空膜室将ＥＧＲ阀打开，导致废气进入气缸参与燃烧。
②ＥＧＲ阀关闭不严，导致废气不受ＥＧＲ阀的控制直接进入气缸参与燃烧SCR和EGR路线成本PKSCR路线的成本分析SCR系统的优势在于无需对机体进行改动，即国Ⅲ电控裸机加上SCR即可实现国Ⅳ；发动机耐久性好；燃油经济性好；对燃油和机油品质要求低；无催化器堵塞风险；国Ⅳ之后技术升级连续性较好；维护费用低。
劣势在于初始成本高；质量较大，单车损失有效载荷在400kg左右；对封装要求较高；低温失效问题，尿素在-11℃会凝固，在黄河以北地区使用，需加装解冻装置，进一步增加了成本和损失了有效载荷；最主要的问题是随车携带的尿素一般一次仅能使用5000～10000km（重型车），需及时补充，面临尿素的供应和配给问题。
据2010年初统计，北京环保局自2008年以来公布的所有符合国Ⅳ排放标准的重型柴油车及重型柴油发动机型号目录，其中SCR系统占据了绝对领先的市场份额。
值得注意的是所有带OBD（车载自动诊断系统）的重型车和重型柴油机均选用了SCR系统，而在SCR 系统供应商中仅有威孚力达一家国产供应商。
从北京奥运会期间国Ⅳ实施的实际情况来看，北京成功运行了约4500辆采用SCR技术的公交柴油车，由公交公司负责尿素供给。
沈阳、杭州、广州等其他城市也在试验这种车辆。
玉柴对配置YC6L(177kW)发动机的公交车运行在城区和城郊工况下的节能、减排效果进行了测试。
初步测试结果显示：使用国Ⅳ发动机相对国Ⅲ同型号发动机，油耗下降3060吨/（年千台），NOx排放下降720（城区）～840（城郊）吨/（年千台），PM排放下降3.6吨/（年千台）；使用国Ⅴ发动机相对国Ⅲ同型号发动机，油耗下降3060吨/（年千台），NOx排放下降780（城区）～964（城郊）吨/（年千台），PM排放下降3.6吨/（年千台）；春秋季节尿素溶液消耗量在2.1～2.8L/100km，夏季消耗量在2.5～3L/100km。
按每辆公交车年行驶3万km计算，单车年消耗尿素溶液约720L；根据技术路线的比较以及国内外的实践情况，业内普遍认为在国Ⅳ阶段，SCR将会成为重型柴油机后处理系统的主流技术，主要原因是：发动机不用再次技改。
这将大大降低整车厂的升级成本和周期，若采用EGR+DOC+DPF技术则需要重新设计主机，再次的复杂标定过程工作量庞大，在国内国Ⅲ/国Ⅳ主机技术仍不能算成熟的背景下，该项优势十分明显；SCR技术对燃油和机油要求低。
《石化产业调整和振兴规划》显示2010年我国柴油供给才能全部达到国Ⅲ标准，预计短期内很难达到EGR+DOC+DPF所需的50ppm含硫量标准。
而国Ⅳ标准即使再次推迟，也很难晚于2013年年初。
由于不存在EGR所面临的硫化物堵塞问题，SCR维护费用低；SCR技术的燃油经济性较好。
SCR油耗性领先EGR+约8%的优势，使得能够弥补其初始成本略高的劣势。
关于尿素供应的问题：若以100万辆年运行30万km的中重型商用车计算，预计需尿素溶液80亿升，折算尿素约280万吨（尿素溶液密度及尿素含量标准参考自2009年6月深圳颁布的《车用尿素溶液深圳经济特区技术规范编制说明》）。
以我国目前尿素2000万吨的产能和1500～1600万吨的需求而言，在实施国Ⅳ的前3年内，我们预计尚不会对尿素供求局面造成冲击，但可能推高尿素价格。
尿素配送制度可参考国外经验：在欧洲是由尿素生产商、车辆制造商、石油公司甚至一些物流公司共同来负责。
目前，在整个欧洲已有上万个尿素供应点。
比如，在服务区、车辆维修站、加油站以及汽车专卖店等地点供应尿素还原剂。
可利用便携式的尿素罐来供给尿素（常见如5L、10L和18L）；也可以设置和加注燃料一样的尿素泵，供给尿素。
对于卡车车队或者公交公司等，可以在本单位内部设置中小型的散装容器，储存尿素以备使用。
可供选择的有中型散装容器以及小型散装容器。
在美国，尿素供应制度主要责任在供应商，前面已有阐述。
综上分析，我们可以得出一个基本判断，国IV实施头几年，绝大多数企业将采用SCR技术路线，因此，对国内应用SCR系统进行成本分析十分必要。
整个SCR系统主要分为两个部分：SCR催化剂，SCR尿素还原剂的供给装置和喷射计量系统（计量泵）。
根据北京环保局公布的目录来看，目前国内SCR系统排气处理器主要采用进口产品和合资公司产品。
进口产品主要有博世、康明斯、Purem、Iveco、Renault等；合资公司主要是上海华克排气系统有限公司的产品；无锡威孚力达催化净化器有限公司（简称威孚力达）则是唯一一家国产系统供应商。
SCR计量泵则基本采用博世、康明斯等公司的进口产品，目前玉柴等国内厂商也开发了自主产品，但采用的较少。
目前整套SCR系统进口价格3万～4万元/套，估计其中计量泵价格在1万元左右，而排气处理器价格在2万～3万元左右。
在“十一五”期间，威孚力达和潍柴合作，昆贵研和玉柴合作在做国Ⅳ柴油机排放控制技术项目，进行SCR或DPF催化剂方面的开发研究。
其他的还包括张家口百通环保科技公司（2009年7月开始动工新建15万套产能的柴油机后处理系统生产线，以SCR技术为主线）等。
国产的SCR系统预计2012年初左右就会大批量生产，国IV实施初期，国产SCR整套系统价格预计为进口价格的30~50%左右，国产化率提高及大批量生产以后价格会进一步下降。
威孚力达未来产品价格预计在1万～1.5万元/套。
SCR产品的售价目前还无定论，从共轨产品的售价经验看，国产化后的产品售价约是最初进口样品价格的20%-25%，因此我们预计配套重卡的国产化后的SCR产品的售价将不超过1万元，配套轻卡的SCR产品不超过4000元。
在未来SCR催化剂市场上，威孚力达最大的国内竞争对手仍然是昆贵研，如果昆贵研采用国产计量泵及将控制系统集成到发动机的ECU中，其SCR产品价格还会降低，我们可以估计重型柴油机用SCR 系统合资品牌7000元左右，国产品牌可达5000元左右。
通过威孚高科同各柴油厂家之间的长期合作关系，以及同博世共轨系统的协作（ECU和尿素控制系统集成以降低成本，这是BOSCH最新共轨系统EDC17采取的技术路线，2010年进入市场，我们预计未来博世的控制系统在出厂即可匹配力达的SCR，而其他产品可能需要重新匹配），威孚力达在国Ⅳ阶段SCR排气处理器市场的竞争中将全面领先。
无锡威孚汽车柴油系统有限公司（简称威孚汽柴）2010年已经引进博世的SCR生产线，预计2011年下半年完成该类产品的国产化。
还有一个重要因素对SCR产品盈利的影响很大，这个因素就是SCR产品线投资的折旧。
之前博世汽柴对共轨系统的投资前前后后超过50亿元，其中超过10亿元投向了技术中心的建设，而真正生产设备的投资预计也就10亿元左右。
预计SCR生产线的设备投资仅需要2亿~3亿元，因为其产品标定和工艺参数都会得到博世汽柴技术中心的支持，这将使得SCR整套系统的投资大大降低。
EGR+路线的成本分析EGR+DOC+DPF系统的优势在于初始成本低，对封装要求低。
劣势在于升国Ⅳ或更高需要对国Ⅲ主机技改，标定更为复杂，增加了开发成本以及标定难度；对超低硫含量的燃油及高品质润滑油的依赖；燃油经济性差；国Ⅳ之后技术升级连续性相对较差；由于易堵塞，维护费用高。
目前，对于我国来说，最主要的问题仍是全国范围内低硫柴油的供应及如何处理更复杂的系统标定问题。
近年，通过比较，有些业内专家认为，有一种技术路线比较符合中国国情，就是EGR+POC(颗粒氧化催化器，又称分流式过滤器)。
这种后处理比DPF便宜很多，是国内很多企业转向研究EGR的一个原因。
由于SCR系统价格较高，影响了推广使用。
从成本角度考虑，EGR发展空间很大，一套POC的成本只有3000～6000元，升级成本诱惑力较大，而且POC没有再生问题。
斯堪尼亚采用的EGR+DOC路线的升级成本更低，因为一个DOC 的价格可能不超过1000元。
DPF的价格相对较高，但也不会高过SCR 升级成本。
但是，有两个因素对EGR+路线产生不利影响。
一方面，对于一台普通国Ⅲ发动机，如果此前没有采用外部EGR，那么新增的EGR部件，包括EGR阀门、管路、冷却器和控制系统，其成本也不会比SCR系统低多少。
另一方面，EGR系统对润滑油要求更高，需要使用更高级润滑油，并且换油周期更短，这也会增加升级成本。