為了滿足歐Ⅳ到歐Ⅵ排放法規(guī)，歐美中重型商用車及柴油機(jī)企業(yè)主要采用了兩條排放控制技術(shù)路線：其一是“優(yōu)化燃燒+SCR (選擇性催化還原)”技術(shù)路線，簡(jiǎn)稱SCR路線，它是通過(guò)優(yōu)化噴油和燃燒過(guò)程，盡量在機(jī)內(nèi)控制微粒PM的產(chǎn)生，而在機(jī)外后處理過(guò)程中，采用尿素溶液對(duì)氮氧化物NOx進(jìn)行選擇性催化還原，這一技術(shù)路線在歐洲占主流，歐洲長(zhǎng)途載貨車幾乎全部采用這一方案，相關(guān)生產(chǎn)企業(yè)主要有康明斯、馬克、底特律柴油機(jī)、戴姆勒-克萊斯勒、沃爾沃、達(dá)夫、依維柯等；其二是“EGR+DOC/DPF/POC(廢氣再循環(huán)+柴油氧化催化器/柴油顆粒過(guò)濾器/顆粒氧化催化器)”技術(shù)路線，其中以“EGR+DPF”應(yīng)用最廣泛，簡(jiǎn)稱EGR+路線，它以廢氣再循環(huán)為基礎(chǔ)，在機(jī)內(nèi)抑制NOx的產(chǎn)生，在機(jī)外后處理過(guò)程中采用柴油氧化催化器、或柴油顆粒過(guò)濾器(當(dāng)今主流)、或顆粒氧化催化器對(duì)PM進(jìn)行氧化催化或過(guò)濾捕捉，這一技術(shù)路線在北美市場(chǎng)占主流(歐洲短途運(yùn)輸和城市公交車也主要選擇此方案)，相關(guān)生產(chǎn)企業(yè)主要有康明斯、卡特彼勒、萬(wàn)國(guó)、斯堪尼亞、曼等。

　　兩種技術(shù)路線各有優(yōu)缺點(diǎn)，采用SCR方案，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)不須做進(jìn)一步的強(qiáng)化處理；燃油中的硫含量對(duì)于系統(tǒng)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(guó)國(guó)產(chǎn)柴油短期內(nèi)難以克服的技術(shù)問(wèn)題；采用SCR方案還可通過(guò)調(diào)整噴油特性而節(jié)省燃油消耗約5%；其缺點(diǎn)是必須在加油站設(shè)立相關(guān)的尿素溶液補(bǔ)充設(shè)備，整車也需增加一套尿素貯存和轉(zhuǎn)化裝置而使成本增加。采用EGR+方案則需對(duì)原發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行強(qiáng)化，提高噴油壓力和增壓中冷能力，此外，還有DPF的再生問(wèn)題、燃油含硫量要求嚴(yán)格的問(wèn)題、燃油消耗增高的問(wèn)題等；其優(yōu)點(diǎn)是不增加額外的裝置和費(fèi)用，用戶只要定期更換DPF即可。

　　主流技術(shù)路線之一——優(yōu)化燃燒+SCR

　　采用催化還原后處理器是降低汽車發(fā)動(dòng)機(jī)NOx排放的主要技術(shù)措施之一。目前研究開發(fā)中的柴油機(jī)NOx催化還原后處理技術(shù)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(fā)電廠鍋爐的NOx排放中得到了成功的應(yīng)用，對(duì)固定工況運(yùn)轉(zhuǎn)的大型柴油機(jī)也有不少應(yīng)用實(shí)例。作為車用柴油機(jī)NOx后處理方法，其中SCR技術(shù)則得到了廣泛應(yīng)用并且在不斷發(fā)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(shè)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(shí)又?jǐn)U大了流通面積，保證混有NH3的廢氣在通過(guò)催化層時(shí)，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(gè)催化層都設(shè)有壓縮空氣吹洗管，定時(shí)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(guò)催化磚，并在催化劑的作用下，使NOx被迅速還原，這幾點(diǎn)無(wú)疑至關(guān)重要。

　　1.影響SCR性能的主要因素

　　(1)溫度的影響

　　SCR還原反應(yīng)過(guò)程中必須有O2存在并且有適宜的溫度。溫度過(guò)高時(shí)，NH3可能自行燃燒而不與NOx起反應(yīng)；溫度太低，則反應(yīng)速度可能太慢，由此產(chǎn)生的冷凝還將損壞催化劑。

　　(2)柴油品質(zhì)的影響

　　柴油品質(zhì)的好壞也間接影響了SCR的工作效能。柴油中的硫含量將會(huì)使裝置里的催化劑中毒，進(jìn)而使SCR的工作效率大大降低。所以，燃油品質(zhì)的提高與SCR的廣泛使用有著密切的聯(lián)系。

　　(3)PM及粉塵的影響

　　柴油機(jī)排放物中的一個(gè)主要污染成分就是PM。如果過(guò)多的PM堆積在催化器中就會(huì)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(huì)大大降低。因此，如果在SCR裝置進(jìn)行催化還原反應(yīng)前，先讓排氣通過(guò)顆粒過(guò)濾器DPF，既可以降低柴油機(jī)PM的排放，同時(shí)也解決了SCR中PM粉塵的影響，當(dāng)然，這樣做成本將會(huì)大大增加。

　　SCR技術(shù)是一種能有效降低車用柴油機(jī)NOx排放的機(jī)外控制措施，在國(guó)外已進(jìn)入實(shí)用階段數(shù)年。但是，SCR作為一種新近發(fā)展的后處理技術(shù)，由于初期投資高、操作和保養(yǎng)費(fèi)用高、需要加一套較復(fù)雜的調(diào)節(jié)尿素霧噴射量的控制系統(tǒng)等原因，在我國(guó)車用柴油機(jī)上還沒(méi)有得到大范圍的應(yīng)用推廣。而且SCR技術(shù)還受到溫度、柴油品質(zhì)、PM等諸多因素的影響，因此對(duì)SCR技術(shù)的進(jìn)一步開發(fā)研究也顯得尤為重要。

　　2.SCR技術(shù)應(yīng)用面臨的主要挑戰(zhàn)

　　SCR技術(shù)路線在歐洲采用較多，故又簡(jiǎn)稱歐洲路線。目前歐洲市面上銷售的尿素溶液(AdBlue)，它無(wú)毒、潔凈、無(wú)氣味、不易著火、無(wú)爆炸危險(xiǎn)，但有一點(diǎn)點(diǎn)腐蝕性，必須使用特殊的儲(chǔ)存容器。

　　實(shí)踐證明，這種技術(shù)方案的發(fā)動(dòng)機(jī)燃油消耗率比較低，油耗可節(jié)省5%~7%，若扣除因尿素所增加的費(fèi)用，還將有節(jié)油2%~3%的優(yōu)勢(shì)。此外，這一路線對(duì)于燃油品質(zhì)相對(duì)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(zhàn)：

　　(1)SCR裝置本身不僅要增加約150~300kg的質(zhì)量，另外還要增加1個(gè)AdBlue溶液箱。按100L尿素溶液運(yùn)行7000km計(jì)算，一輛汽車損失的有效載荷在400kg左右。SCR系統(tǒng)中的尿素劑量最終由發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)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(shí)，不能超過(guò)份量。尿素的噴入量過(guò)少，則達(dá)不到應(yīng)有的處理水平，尿素的噴入量過(guò)多，則會(huì)使多余的氨氣排入大氣，導(dǎo)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(yīng)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(zé)任也必須由用戶來(lái)完成，這就加大了裝置的復(fù)雜性和保養(yǎng)的難度，而且這種裝置的價(jià)格也是較為昂貴的。目前歐洲市場(chǎng)每升尿素溶液現(xiàn)價(jià)為0.40歐元，每升柴油現(xiàn)價(jià)為0.42歐元，大致相當(dāng)。

　　(2)SCR作為先進(jìn)的后處理技術(shù)，系統(tǒng)成本較高(對(duì)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(yǎng)費(fèi)用也高，還需要加一套較復(fù)雜的調(diào)節(jié)還原劑噴射量的控制系統(tǒng)。

　　(3)SCR路線要求行駛區(qū)域內(nèi)對(duì)尿素的供應(yīng)，并需要車載診斷(OBD)，同時(shí)要求車輛使用者有較高的環(huán)保意識(shí)，自覺及時(shí)地添加尿素。

　　(4)在溫度較低(-11℃以下)的情況下，尿素-水溶液會(huì)結(jié)冰，這使其在寒冷地區(qū)的推廣使用受到限制，不過(guò)，現(xiàn)已可以通過(guò)尿素計(jì)量系統(tǒng)的適當(dāng)加熱措施來(lái)解決。

　　總之，在SCR技術(shù)路線的應(yīng)用方面，目前歐洲已經(jīng)基本解決尿素的儲(chǔ)存、注入和噴射策略等技術(shù)問(wèn)題，其使用耐久性好，已有數(shù)年在柴油機(jī)上應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)，但還需進(jìn)一步解決降低SCR裝置成本以及尿素加注站的布局等問(wèn)題。隨著對(duì)SCR技術(shù)的開發(fā)研究深入和排放法規(guī)的日趨嚴(yán)格，相信SCR技術(shù)在我國(guó)很快會(huì)得到推廣。