摘要：针对我国颁布的国IV排放要求，介绍商用车柴油发动机的后处理技术中的SCR技术和EGR+DPF技术，探讨二者之间的性能差异，提出发动机SCR后处理技术中的电气系统的验证项目，以达到提高排放性能、完善发动机控制系统控制策略的方法。

    我国目前已成为世界上汽车发展潜力巨大的国家，汽车需求不断增长，随着社会的发展，人们的环境保护意识也在不断提高，对汽车发动机的品质也提出了越来越高的要求。国家相继颁布了GB18352.3-2005《轻型汽车污染物排放限值及测量方法（国III, IV阶段）》、GB 17691-2005《车用压燃式、气体燃料点燃式发动机与汽车排气污染物排放限值及测量方法（国III, IV, V阶段）》和GB14762-2008《重型车用汽油发动机与汽车排气污染物排放限值及测量方法（国III, IV阶段）》。这些标准对装有汽油、柴油、CNG（Compressed NaturalGas，压缩天然气）、LNG （Liquefied Natural Gas,液化天然气）气体燃料发动机的各类轻型、重型汽车的排放污染物进行了有效的控制，降低了汽车排放污染，改善了环境空气品质。

    柴油机的排放污染物成分很多，但根据技术控制标准需要控制的污染物有：颗粒(PM)、氮氧化物NOX、一氧化碳CO和碳氢化物HC 4种。一般柴油机的CO和HC排放容易控制，但PM和NOx排放比较难控制，而且PM排放与NOx排放、NOx排放与燃油经济性之间又相互矛盾，因此降低NOx和PM的排放、降低燃料消耗是柴油机开发中的重点。

    减少柴油机排放的技术方法有机内净化控制方法和机外后处理方法。机内净化方法指采用先进的燃烧控制技术实现发动机缸内清洁燃烧，降低排放量。在国III排放阶段主要采用机内净化方法，一般不需要采用机外后处理方法；对国IV排放，通常考虑采用后处理方式。

    由于NOx主要在高温富氧情况下产生，影响其的关键因素是燃烧温度。控制燃烧温度的方法有增压中冷技术，降低进气温度，降低压缩比，推迟喷油时间；采用废气再循环EGR来控制燃烧速度和温度，降低氧浓度等。减少NOx排放的后处理装置主要由采用尿素溶液作为还原剂的SCR（尿素选择性催化还原反应）系统、被动型的De NOx（去氮氧化物）氧化催化器等。

    PM排放物是一种复合物，主要有机油消耗产生的可溶挥发性有机颗粒物、燃油消耗产生的可溶有机颗粒物、硫酸盐、水及不可溶的有机颗粒物等成分。因此，控制PM排放的有效措施是采用高压喷射、控制机油消耗、选择好的油品等。

    自2003年欧洲主要商用车制造商，如VOLVO,MAN, DAF等都选择SCR技术减少NOx排放，并且达到欧盟标准。在实际使用中，长途载货车一般采用SCR技术，短途运输或公交车一般采用EGR（废气再循环反应）和DPF（柴油颗粒捕捉器）技术。对长途载货车来说，燃油经济性是最关健的因素。用户在考虑燃油成本后，一般选择添加尿素的SCR技术柴油车，同时，柴油颗粒捕捉器必须经常清洁，对长途使用者来说这种维护困难并且无法保证。对于短途运输或公交车，燃油成本不再是关键因素，并且颗粒捕捉器也容易维护，所以使用者考虑EGR\DPF技术的柴油车。

1    SCR技术
1.1  SCR工作原理
    图1为SCR喷射系统电气原理图。SCR的工作原理是利用还原尿素在尾气管道中经过加热和水解成氨气NH3,氨气和NOx在催化剂的作用下，反应生成无毒的氮气N2和水。

    SCR系统由催化剂系统、尿素供应系统、尿素喷射及控制系统3部分组成，见图2。

    催化剂系统安装在排气管上，是将一种化学物质涂敷在载体表面，当有氨气的情况下，可以将NOx转化成无毒的物质。

    尿素供应系统是将32.5％水溶液的尿素存储在尿素罐内，但在-20℃时，该尿素溶液会冻结。

    尿素喷射及控制系统要对尿素喷射量进行精确控制，以保证NH3和NO,,有适当的比例。尿素喷射条件如下：①空气压力：0.2～0.5 MPa ;②尿素罐液位：≥5%;③ EGP（尿素喷射泵）温度：200 ℃;④发动机冷却液温度：≥70 ℃;⑤尿素液溶液温度：-7～40 ℃;⑥海拔高度：<1 600 m ;⑦发动机工作在排放区。

1.2 SCR后处理的电控单元DCU（后处理单元）
    图3为SCR后处理电控单元原理。DCU通过CAN总线和发动机ECU通信，获取发动机运行状态数据，同时采集催化器前后温度信号，根据事先标定好的各种脉谱，适时计算发动机实际工作情况下SCR系统的喷射量，从而使发动机排气中的NOx成分被精确还原。

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