前沿拓展：

近幾年，為了改善空氣的污染狀況，新能源汽車和混合動力汽車逐漸發展，但是由于電動汽車的發展時間較短，造成了很多的相關技術發展不成熟，在實際應用中不斷地出現題。由此可以推斷，在以后的時間里，甚至后續幾十年的時間中，燃油發動機還是占據著主導地位。根據我國生態環境部的調查分析指出，汽車排放的尾氣是大氣污染中污染物的主要來源。汽車尾氣中的 CO 和 HC 占空氣污染物總量的 80%，NOx 和 PM排放總量所占比例更是達到了驚人的 90%，機動車污染防治的緊迫性日益突出。在我國大部分的貨物運輸都需要依靠重型柴油車，這種車型雖然僅占全國機動車總數的 7.8%，但是其污染的排放量卻不容小視，因為這些車輛所用的發動機功率都比較大，因此產生的污染物數量都是非常多的。污染物的排放量中氮氧化物以及顆粒物的排放總量分別達到了我國機動車總排放量的 57%和 77%，所以說加強對柴油車輛的污染物排放量的控制是必須的。菲亞特公司 還開發出了高效選擇性催化還原系統（Hi-eSCR 技術路線）。在這個系統中應用的主要技術包括氧化催化器（DOC）、被動再生式顆粒捕集器（DPF）、柴油機尾氣處理液（AdBlue）計量模塊、噴嘴、AdBlue 混合器、選擇性催化還原（SCR）等。CO、HC、PM、NOx 是柴油發動機尾氣中的主要污染物，當這些有害成分進入氧化催化器時，會與其發生氧化反應，主要是氧化 CO、HC 和吸收可溶性有機成分和部分碳顆粒(碳煙)，變為無害無污染的化合物，并排放到大氣中。并且會使部分顆粒物（PM）的排放量得到減少，將 NOx氧化為 NO2。而采用 Hi-eSCR 技術排放后處理系統，其 DPF 的再生方式為被動再生。其原理是通過前級氧化產生的 NO2 與 DPF 上附著的含碳 顆粒發生化學反應，從而除掉附著在 DPF 上的顆粒物，使其再生。與主動再生方式相比，被動再生進行的條件要求相對較低，在溫度較低時就可以進行再生，而主動再生要靠附加加熱系統或者在排氣溫度達到一定高的溫度后，使顆粒物燃燒，才能完成再生。

DPF 被動再生發生的主要反應如下：

C(S)+NO2→CO+NO C(S)+NO2→CO2+NO

面對嚴格的國六排放標準，需要制定更為有效的排放控制技術，然而排放控制技術的應用會受到多方面因素的影響，包括燃燒方案配置、發動機標定策略和發動機的整體布局等因素。根據國內柴油品質的實際情況、排放法規所處的階段以及購買者的使用習慣等，總結出了三種應用較為廣泛的排放控制術路線。我國柴油機制造企業制造的國六標準的發動機及其所采用的排放后處理技術路線，由于各大發動機研發的發動機在性能上有所不同，因此分別采取了不同的后處理技術路線，這使得每種技術路線都有著各自的優勢，當然不可避免的也存在著一定的不足指出。以下是了解到的不同廠家所采用的排放后處理系統：

1、玉柴 Y 系列 高壓共軌+EGR+DOC+DPF+SCR

2、濰柴 WP13、WP10H、WP9H、WP8系列 EGR+DOC+DPF+SCR

3、錫柴 奧威 CA6DL3-35E6系列 電控高壓共軌+氣驅后處理系統

4、云內動力 D40TCIF、D25TCIF、D20TCIF系列 電控高壓共軌+EGR+DOC+DPF+SCR

5、華菱漢馬 CM6D18、CM6D28、CM6D30系列 電控燃油噴射+雙通道EGR+DOC+DPF+SCR

6、福田康明斯 ISF4.5、X12系列 DPF+DOC+SCR一體化技術

以下是對三種應用比較廣泛的技術路線的優缺點分析。

1、高壓共軌+EGR+DOC+DPF+SCR

優點：在整車上的布置較為方便，而且采用了 DPF 技術可以有效的將降低發動機PM 的排放量。

缺點：①由于采用 EGR 技術，使得發動機的設計更為復雜，而且 EGR 會對發動機的燃油經濟型和效率產生負面影響。② DPF 必須加裝相應的再生控制系統，需要額外的燃油消耗用于 DPF 再生，并且對燃油的含硫量有很高的要求（≤30ppm）。

2、電控高壓共軌+氣驅后處理系統

優點：該技術路線中，采用了氣壓驅動尿素的噴射形式，減少了電控加壓單元，可以減少一部分的電子控制系統的故障率，并且重型車輛大都配備壓縮機，該系統可以將壓縮氣進行合理的利用。

缺點：由于壓縮空氣中含有一定油份和水份，會造成尿素溶液污染，影響系統的工作率。

3、電控燃油噴射+雙通道 EGR+DOC+DPF+SCR

優點：①電控燃油噴射技術相對于電控高壓共軌的燃油噴射量更加精確。②采用雙通道EGR 技術，會使得 EGR 的工作效率得到提高，而且比較穩定。

缺點：①雙通道 EGR 的使用增加了整車制造成本，發動機的結構更為復雜。② DPF必須加裝相應的再生控制系統，需要額外的燃油消耗用于 DPF 再生，并且對燃油的含硫量有很高的要求（≤30ppm）

EGR+的技術路線中，最具代表性的 EGR+DOC+DPF+SCR 的技術路線，在該技術路線中分別有著高、中、低 EGR 率三種模式。在動力性方面，如果采用低 EGR 率，那么對動力性的影響不大，但是高 EGR 率對動力性的影響是非常大的，所謂的動力性就也就是 EGR 對缸內壓力的影響，，隨著 EGR 率的增高，燃燒室內的平均壓力和爆發壓力都在減小。在相同負荷下，也就是相同噴油量的狀態下，隨著 EGR率的升高，缸內壓力在降低，也就是做工能力在降低。這主要是因為缸內的廢氣增加，新鮮空氣減少，燃燒劇烈程度隨著 EGR 率的增加而降低。在經濟性方面，EGR+技術相比與非 EGR+技術，經濟型并不是很好，經濟性與動力性是存在著一定的關聯的，除了缸內爆發壓力降低之外，燃燒放熱效率也在降低，這導致最高燃燒溫度隨之降低，在柴油機的理想循環中可以看出溫度越高，效率越高。由于燃燒溫度有了下降，則經濟性也隨之降低。然而最高燃燒溫度的降低不但與缸內新鮮空氣的減少有關，還與 EGR 系統引入的二氧化碳和水蒸氣等有關，因為這些被引入氣體有著較高的質量分數，簡單來說三原子分子相對于二原子分子有更高的比熱，也就抑制了溫度進一步升高。以上是應用了 EGR 技術的缺點，當然應用 EGR 技術的優勢也有很多，有了 EGR 技術，最大的好

處就是 NOx 的排放量可以有效降低。裝用 EGR 技術的目的就是降低缸內燃燒溫度，使其不具備生成 NOx 的條件，進而使排放達標，這就使得后處理系統的工作壓力有所降低，對后處理的要求降低，無論是后處理的結構復雜性和成本都有一定程度的降低，還可以減少尿素的使用成本。使用EGR 技術的另一方面的優勢就是可以使柴油機工作粗暴的特性有所減緩，工作噪音得到降低。并且 EGR 技術在現階段應用已經非常成熟，所以進入“國六時代”使用 EGR技術是一種較為穩妥的方案，使用過程中會減少一些疑難故障。非 EGR 技術路線中，具有代表性的是康明斯研發的 DPF+DOC+SCR 一體式后處理系統。在非 EGR 的方案中，好處就是動力性和經濟性上更有優勢，減少了 EGR 系統，自然也就不會出現 EGR 故障所帶來的影響。由于該后處理技術的機型適用性不強，需要特定的匹配設計，這無疑增加發動機設計成本，最終導致售價提高，并且由于沒有了EGR 系統，使得排放出的污染物都需要經過后處理系統進行處理，導致尾氣后處理器的處理壓力加大，這就需要與 HiSCR 進行配合使用，精確控制尿素的噴射量，增加了尿素的使用量。并且由于后處理裝置的集成應用，使得排氣背壓升高，排氣阻力加大，排氣能量損失高，有效功率降低，導致發動機的動力性和經濟性也有所下降。 通過上述分析，使用 EGR 技術和不使用 EGR 技術都有著一定的優勢與劣勢，總體上還是要進行對比分析“得到”和“付出”值不值得。如果使用 EGR 技術的缺點大于使用 EGR 技術的優點，或者是有了新技術來代替 EGR，那么 EGR 技術就不得不被拋棄了。相反，如果優點大于缺點，則該技術還會被延續使用下去。

在國六標準下，無論是采用 EGR 技術和不采用 EGR 技術，都需要 DPF 系統來降低 PM 的排放量，該系統對燃油的品質有著很大的要求，影響最大的就是燃油中硫的含量。研究發現，當然有中的硫含量為 3ppm 時，DPF 可有效降低 95%的 PM 排放量。當硫含量為30ppm后DPF對PM的過濾效率將下降到70%。當燃油中的硫含量達到150ppm時，DPF 將會失效，PM 的排放量不減反增，主要是因為廢氣中大量的二氧化硫被氧化為硫酸鹽顆粒，導致 PM 排放量增加。所以我國應加快滿足國六排放的柴油供應，來解決這一問題。

以上內容是對重型柴油機滿足國六排放標準的排放控制技術路線所做的簡析，如果有不同的見解，可以一起探討一下，相互學習。謝謝大家。

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