歐Ⅳ及之后中重型柴油機排放控制技術對比
為了滿足歐Ⅳ到歐Ⅵ排放法規，歐美中重型商用車及柴油機企業主要采用了兩條排放控制技術路線：其一是“優化燃燒+SCR (選擇性催化還原)”技術路線，簡稱SCR路線，它是通過優化噴油和燃燒過程，盡量在機內控制微粒PM的產生，而在機外后處理過程中，采用尿素溶液對氮氧化物NOx進行選擇性催化還原，這一技術路線在歐洲占主流，歐洲長途載貨車幾乎全部采用這一方案，相關生產企業主要有康明斯、馬克、底特律柴油機、戴姆勒-克萊斯勒、沃爾沃、達夫、依維柯等；其二是“EGR+DOC/DPF/POC(廢氣再循環+柴油氧化催化器/柴油顆粒過濾器/顆粒氧化催化器)”技術路線，其中以“EGR+DPF”應用最廣泛，簡稱EGR+路線，它以廢氣再循環為基礎，在機內抑制NOx的產生，在機外后處理過程中采用柴油氧化催化器、或柴油顆粒過濾器(當今主流)、或顆粒氧化催化器對PM進行氧化催化或過濾捕捉，這一技術路線在北美市場占主流(歐洲短途運輸和城市公交車也主要選擇此方案)，相關生產企業主要有康明斯、卡特彼勒、萬國、斯堪尼亞、曼等。
兩種技術路線各有優缺點，采用SCR方案，對發動機不須做進一步的強化處理；燃油中的硫含量對于系統的影響較小，可回避燃油含硫量高的難題，而硫含量高是中國國產柴油短期內難以克服的技術問題；采用SCR方案還可通過調整噴油特性而節省燃油消耗約5%；其缺點是必須在加油站設立相關的尿素溶液補充設備，整車也需增加一套尿素貯存和轉化裝置而使成本增加。采用EGR+方案則需對原發動機進行強化，提高噴油壓力和增壓中冷能力，此外，還有DPF的再生問題、燃油含硫量要求嚴格的問題、燃油消耗增高的問題等；其優點是不增加額外的裝置和費用，用戶只要定期更換DPF即可。
主流技術路線之一——優化燃燒+SCR
采用催化還原后處理器是降低汽車發動機NOx排放的主要技術措施之一。目前研究開發中的柴油機NOx催化還原后處理技術有：選擇性非催化還原(SNCR)；選擇性催化還原(SCR);非選擇性催化還原(NSCR)等3種。這3種方法都已在治理發電廠鍋爐的NOx排放中得到了成功的應用，對固定工況運轉的大型柴油機也有不少應用實例。作為車用柴油機NOx后處理方法，其中SCR技術則得到了廣泛應用并且在不斷發展中。
SCR裝置的催化劑作用使NH3迅速還原為N2和H2O，隨煙氣排入大氣。在SCR中設有兩層由一塊塊催化磚整齊排列的催化層。催化磚是將催化劑拌入耐溫材料中，做成有透氣小孔的磚塊，保證排氣流通順暢，盡量減少阻力，降低排氣背壓。同時又擴大了流通面積，保證混有NH3的廢氣在通過催化層時，能更多地接觸到催化劑，使排氣中的NOx得到充分還原。
在有些SCR裝置中，每個催化層都設有壓縮空氣吹洗管，定時排出壓縮空氣，將附著在催化磚中的塵土及煙灰吹走，隨煙氣排至大氣。在這里，保持催化磚干凈，保證催化磚不被堵塞，使煙氣能順暢地通過催化磚，并在催化劑的作用下，使NOx被迅速還原，這幾點無疑至關重要。
1.影響SCR性能的主要因素
(1)溫度的影響
SCR還原反應過程中必須有O2存在并且有適宜的溫度。溫度過高時，NH3可能自行燃燒而不與NOx起反應；溫度太低，則反應速度可能太慢，由此產生的冷凝還將損壞催化劑。
(2)柴油品質的影響
柴油品質的好壞也間接影響了SCR的工作效能。柴油中的硫含量將會使裝置里的催化劑中毒，進而使SCR的工作效率大大降低。所以，燃油品質的提高與SCR的廣泛使用有著密切的聯系。
(3)PM及粉塵的影響
柴油機排放物中的一個主要污染成分就是PM。如果過多的PM堆積在催化器中就會使排氣不暢通，增加阻力，混合氣不能充分與催化劑接觸，裝置的效率將會大大降低。因此，如果在SCR裝置進行催化還原反應前，先讓排氣通過顆粒過濾器DPF，既可以降低柴油機PM的排放，同時也解決了SCR中PM粉塵的影響，當然，這樣做成本將會大大增加。
SCR技術是一種能有效降低車用柴油機NOx排放的機外控制措施，在國外已進入實用階段數年。但是，SCR作為一種新近發展的后處理技術，由于初期投資高、操作和保養費用高、需要加一套較復雜的調節尿素霧噴射量的控制系統等原因，在我國車用柴油機上還沒有得到大范圍的應用推廣。而且SCR技術還受到溫度、柴油品質、PM等諸多因素的影響，因此對SCR技術的進一步開發研究也顯得尤為重要。
2.SCR技術應用面臨的主要挑戰
SCR技術路線在歐洲采用較多，故又簡稱歐洲路線。目前歐洲市面上銷售的尿素溶液(AdBlue)，它無毒、潔凈、無氣味、不易著火、無爆炸危險，但有一點點腐蝕性，必須使用特殊的儲存容器。
實踐證明，這種技術方案的發動機燃油消耗率比較低，油耗可節省5%~7%，若扣除因尿素所增加的費用，還將有節油2%~3%的優勢。此外，這一路線對于燃油品質相對不敏感，戴姆勒-克萊斯勒公司稱即使采用含硫量350ppm以上的歐Ⅲ燃油也可以滿足要求。
至今為止，從歐洲的使用情況看，采用SCR路線主要面臨以下幾大挑戰：
(1)SCR裝置本身不僅要增加約150~300kg的質量，另外還要增加1個AdBlue溶液箱。按100L尿素溶液運行7000km計算，一輛汽車損失的有效載荷在400kg左右。SCR系統中的尿素劑量最終由發動機管理系統控制，尿素的噴入量必須要與NOx的濃度相匹配，在保證降低NOx的同時，不能超過份量。尿素的噴入量過少，則達不到應有的處理水平，尿素的噴入量過多，則會使多余的氨氣排入大氣，導致新的污染。所以，必須有高靈敏度的NOx濃度傳感器以及相應的高精度尿素噴射裝置。而且尿素消耗較快，定期添加尿素的責任也必須由用戶來完成，這就加大了裝置的復雜性和保養的難度，而且這種裝置的價格也是較為昂貴的。目前歐洲市場每升尿素溶液現價為0.40歐元，每升柴油現價為0.42歐元，大致相當。
(2)SCR作為先進的后處理技術，系統成本較高(對中重型車而言，大約是車輛成本的3%~5%)，故初期投資高，且操作和保養費用也高，還需要加一套較復雜的調節還原劑噴射量的控制系統。
(3)SCR路線要求行駛區域內對尿素的供應，并需要車載診斷(OBD)，同時要求車輛使用者有較高的環保意識，自覺及時地添加尿素。
(4)在溫度較低(-11℃以下)的情況下，尿素-水溶液會結冰，這使其在寒冷地區的推廣使用受到限制，不過，現已可以通過尿素計量系統的適當加熱措施來解決。
總之，在SCR技術路線的應用方面，目前歐洲已經基本解決尿素的儲存、注入和噴射策略等技術問題，其使用耐久性好，已有數年在柴油機上應用的經驗，但還需進一步解決降低SCR裝置成本以及尿素加注站的布局等問題。隨著對SCR技術的開發研究深入和排放法規的日趨嚴格，相信SCR技術在我國很快會得到推廣。
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