随着排放法规的逐步加严，仅依靠机内净化技术已不能满足要求，还必须使用排气后处理技术来控制排放。在国外绝大部分发动机制造商都是在改进欧Ⅲ排放发动机的基础上，增加SCR系统或EGR系统等的后处理装置来实现阶段性排放要求。

柴油发动机由于其良好的燃油经济性、可靠性以及大功率输出等优点，在商用车辆上有着越来越广泛的应用。随着国家关于机动车排放标准的不断颁布实施，不但有效地促进了机动车及发动机生产企业的技术进步，同时遏制了机动车尾气排放对大气环境的污染。2010年1月1日，根据GB17691-2005第11条规定，车用压燃式发动机与汽车第四阶段排放标准开始正式执行。除了采用机内净化技术以外，国Ⅳ机型在排放控制技术上有了较大的变化，主要体现在采用机外净化的手段即排气后处理系统上，而这一技术在达到国Ⅲ排放水平的机型上应用很少。本文主要讨论国内机型采用的后处理装置的功能及特点。

污染物控制装置的主要种类及结构特性

1.经过多年的发展演变，目前使用比较广泛的柴油机排放控制装置主要有如下几种：

·选择性催化还原器(SCR)

·颗粒捕集器(DPF、POC)

·氧化型催化转换器(DOC)

·废气再循环系统(EGR)

2.污染物控制装置的主要动能及优缺点(见表1)

3.污染物控制装置的主要结构特性描述

(1)SCR系统

SCR过程是利用氨作为还原剂注入含NOx的排气系统中，NOx在以贵金属、碱金属氧化物或沸石等催化剂的作用下被还原为N2分子和水，反应适宜的温度为285℃~400℃，反应方程式为：

4NO＋4NH3＋O2→4N2＋6H2O

6NO＋8NH3→7N2＋12H2O

同时也有可能发生氨的氧化反应：

4NH3＋8O2→4NO＋6H2O

4NH3＋3O2→2N2＋6H2O

除了催化剂本身的特性外，对转化效率影响较大的因素是反应速率和反应温度，因此要提高转化效率，可以从这两个方面着手考虑。

研究人员发现，若排气中NO和NO2的比例接近1∶1时，将有最佳的NOx转化效率，此时反应速率约为常规反应的17倍左右，其反应方程式为：

4NH3+2NO+2NO2→4N2+6H2O

为达到这一效果，可在SCR系统前端加装DOC，将NOx中部分NO氧化为NO2，使其比例接近1∶1。提高反应速率后，可以缩小SCR系统体积，大大节约氨的消耗量。

部分车辆(如城市公交)由于运行工况的固有特点，排气温度较低，SCR系统不能在合适的温度下工作，对转化效率影响极大。在SCR系统前增加电加热系统，可以将SCR系统的工作温度控制在300℃左右，从而解决这一问题。

(2)DPF系统

DPF系统的机构较复杂，且在国内未能得到广泛应用，产量较低，因此制造成本也随之增大。DPF系统采用过滤的方法来降低发动机尾气中的颗粒物含量，在使用过程中，随着颗粒物在过滤器中的不断累积，排气背压随之逐渐增大，从而造成发动机一定的性能损失。为保证发动机的性能损失不致过大，必须定期清除微粒，限制其最高阻力，微粒的清除的过程即为DPF的再生，再生是DPF实用化的关键技术。因此DPF的工作循环分捕捉阶段和再生阶段，如图3所示。

颗粒捕集器再生方法可以分为两大类，即断续加热再生和连续催化再生。

(3)POC系统

作为颗粒捕集器，与DPF相比，POC无论是原理还是效果都有很大的差异。POC一般与前端的DOC配合使用，DOC将尾气中的NO氧化成NO2，NO2可以有效降低颗粒物中的碳，反应方程式如下：

C+NO2→NO+CO2

其余的碳在POC中贵金属的催化作用下与O2反应，方程式如下：

C+O2→CO2

表2中几个关注度比较高的方面将DPF和POC进行了比较。

(4)DOC系统

DOC的主要作用是通过催化氧化来降低尾气中的碳氢(HC)和一氧化碳(CO)，效果可达50％~90%左右；同时DOC还能氧化颗粒物中的可溶性有机物(SOF)，约占颗粒物总量的20%~40%左右。

(5)EGR系统

EGR系统的作用是将发动机产生的废气的一小部分再送回气缸(第一步：降低排气绝对量)，因其不可燃，可以吸收燃烧产生的部分热量，从而延缓燃烧过程，导致燃烧室中的温度和压力降低，遏制NOx的生成(第二步：进一步遏制污染物产生)。

国内机型的主要技术路线

一般来说，除了SCR系统外，其他几种装置单独使用很难使发动机达到国IV排放水平，需与EGR系统配合使用来实现这一目标。因此，国内乃至全球范围内有SCR和EGR两种主流的技术路线，主要配置方式有如下几种：

·SCR单独使用

·EGR+DPF

·EGR+DOC

·EGR+DOC+DPF

·EGR+DOC+POC

以上几种型式，目前在国内应用最广泛的是SCR系统和EGR+DOC+POC组合。DPF由于造价昂贵且对燃料中的硫特别敏感，不适合中国国情，应用较少；而使用EGR+DOC对发动机机内净化要求很高，大大提高了开发成本，国内发动机生产企业应用很少。

总体来说，SCR与EGR两种技术路线各有优缺点，在全球范围内都得到了广泛应用，关于其优缺点的争论已持续多年，表3列出了其中主要的几个方面。

就目前国内应用最为广泛的SCR系统和EGR+DOC+POC组合两种配置来说，只要能够达到阶段性的排放水平，都是可以选择的技术路线。但是结合中国国情以及近年的发展来考虑，SCR系统就满足国IV排放要求有一定的技术余量，应该是今后的主要发展方向；而EGR+DOC+POC组合则会在国IV排放标准向国V排放切换时逐渐减少应用。