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四、EGR+DPF系统
EGR+DPF系统是一种柴油机国IV技术路线的典型代表，它通过牺牲柴油机一定的燃油经济性来达到国IV排放标准。与之相类似的系统还有EGR+DOC、EGR+POC、EGR+DOC+POC以及EGR+DOC+DPF。DOC是柴油氧化催化器，主要用于处理柴油机废气排放中的HC和CO. POC是微粒氧化催化器，主要用于处理柴油机废气排放中的PM。
EGR即废气再循环，主要用于降低汽车废气中的NOx排放。EGR的原理是将冷却后的柴油机废气引入进气管内，通过降低汽缸内氧气浓度及燃烧温度，来达到破坏NOx的生成环境，减缓燃烧速度，降低NOx排放的目的。根据控制方式的不同，EGR阀分为真空动作EGR阀、排气背压EGR阀及电控EGR阀。EGR系统设计的关键是使足够的废气回流到进气管中，并根据柴油机不同的工况找到与之相匹配的最佳EGR率。实验证明，随着EGR率的增加，不仅NOx排放量明显降低，空燃比、涡前压力及中冷后压力也逐渐降低。当EGR率过高时，HC、 CO及PM排放量增加，燃油经济性恶化，DPF对废气的处理负担增大。如果EGR率过小，NOx排放达不到国IV排放法规的要求，柴油机也容易产生爆震现象。因此，EGR率必须根据柴油机工况要求进行控制。与此同时，能感知单位时间内空气进气总量的空气流量计也被广泛用于加强ECU对EGR率的控制。为达到国IV排放标准，柴油机一般采用15％以内的EGR率与DPF组合。EGR+DPF系统原理图如图4所示。
DPF是柴油微粒捕捉器的英文缩写，英文全称为：DieselParticle Filter。它的过滤技术机理主要为：当柴油机废气通过DPF时，微粒经过扩散、截流、惯性碰撞及重力沉降等原理被滤体捕捉。PDF的捕捉效率主要受到微粒粒径、过滤体微孔孔径、排气流速及气流温度等因素影响。再生技术是DPF能否在后处理系统上正常工作的关键。一种好的再生系统应具有成本低廉、对柴油机性能影响小以及不对环境产生二次污染等特点。根据DPF的再生原理的不同，DPF的再生可分为被动再生和主动再生。被动再生要求DPF在设计上应满足微粒的总燃烧速度必须要大于微粒的总积累速度，它是利用燃油添加剂或催化剂等降低微粒的着火温度，使微粒在柴油机正常的排气温度下燃烧，从而实现再生。被动再生方式目前主要有催化涂层再生和燃油添加剂再生等。主动再生是利用外加能源，使DPF内的排气温度达到微粒的着火温度（500℃～600℃），然后通过燃烧微粒来实现再生。主动再生方式主要有电加热再生、微波加热再生、红外加热再生及喷油或燃气助燃再生等。为判断DPF是否存在失效现象，通常在PDF上安装用于检测其两端压力差的压差传感器。DPF失效主要存在堵塞和烧漏（或烧结）两种情况，前者会因排气阻力大而影响柴油机的动力性，后者会因无法正常捕捉微粒而导致排放超标。当压差传感器检测到DPF两端的压差值超出正常范围时，控制器会立即激活故障灯。
五、两种柴油机国IV技术路线的差异
由于柴油机废气中的PM与NOx的生成条件存在互逆性，因此在满足国IV排放的技术上出现了两种路线。从国外情况看，欧洲主要选择SCR技术路线，而美国主要选择EGR+DPF技术路线。目前，国内两种技术路线都有运用，中重型车辆主要采用SCR技术路线，轻型车辆主要采用EGR+DPF技术路线。出于成本考虑，部分中型车也采用了EGR+DPF技术路线。在柴油机燃油喷射系统方面，高压共轨系统与单体泵系统在两种技术路线上都有运用，其中高压共轨系统将可能成为国IV柴油机配套的主流系统，单体泵系统借助其对油品清洁度的不敏感性被配套于一些使用环境比较恶劣的国VI排放车辆（比如自卸车）上。两种柴油机国IV技术路线的区别如表1所示。
六、结束语
SCR后处理系统和DPF都是废气处理装置，它们与柴油机在降低PM与NOx排放上存在不同的分工。使用哪种机外废气净化处理装置不仅取决于市场需求及中国的国情，还受到发动机本体结构及配套成本的影响。柴油品质及添蓝溶液的供给是实施柴油机国IV排放升级的基础。如果油品含硫量过高，后处理系统中的催化剂很容易中毒，废气净化效果将大打折扣，甚至导致排放不达标。此外，低廉的排放违法成本以及地方保护主义也将会使行业秩序遭到破坏。因此，要想使国IV排放标准广泛推广，国家需要做好相关配套工作，并严格执法。
