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解读东莞江淮汽车EGR与SCR的区别

         当今业内众所周知，为了满足欧Ⅳ～欧Ⅵ排放法规，欧美中重型商用车及柴油机企业主要采用了两条排放控制技术路线：

   其一是“优化燃烧+SCR (选择性催化还原)”技术路线，简称SCR路线。

   它是通过优化喷油和燃烧过程，尽量在机内控制微粒PM的产生，而在机外后处理过程中，采用尿素溶液对氮氧化物NOx进行选择性催化还原，这一技术路线在欧洲占主流，欧洲长途载货车几乎全部采用这一方案；

    其二是“EGR+DOC/DPF/POC (废气再循环+柴油氧化催化器/柴油颗粒过滤器/颗粒氧化催化器)”技术路线，其中以“EGR+DPF”应用最广泛，简称EGR+路线。

   它以废气再循环为基础，在机内抑制NOx的产生，在机外后处理过程中采用柴油氧化催化器、或柴油颗粒过滤器（当今主流）、或颗粒氧化催化器对PM进行氧化催化或过滤捕捉，这一技术路线在北美市场占主流（欧洲短途运输和城市公交车也主要选择此方案）。
　　两种技术路线各有优缺点，笔者在此就两种技术路线的研发生产和应用成本进行对比分析。

发动机本身

   采用SCR技术路线的发动机，相对于原发动机，发动机结构不需要进行任何变化就能达标。而EGR+路线，发动机结构需要进行重新设计，主要因为EGR发动机需要较高的喷油压力，所以需要升级燃油喷射系统，同时EGR发动机需要更高的散热要求，需要增大散热器来满足，从这一角度来看，EGR的成本高于SCR。发动机本身的改变不但增加了前期开发成本，发动机生产过程中，还需要对配套供应链进行重新整合，这也会增加成本。

后处理系统

   SCR系统除了开发SCR净化技术外，还增加了尿素储藏容器和尿素喷射系统，而EGR系统除了开发EGR净化技术外，还需要增加DOC、DPF或者POC装置，由此可见，两种技术路线的后处理系统开发成本差别不大。对于EGR+DPF系统，为了有效降低背压，有时我们还需要采用DPF主动再生系统，如图表1所示，主动再生系统需要额外增加燃油喷射部分，所以，EGR+主动再生DPF系统的开发成本略高于SCR。
　　SCR系统的发动机体积较小，EGR系统的发动机体积较大，但是SCR发动机对封装要求较高，而EGR发动机要求较低，所以，从这一方面看，两者成本相差不大。　

两种路线的升级可行性及成本

   鉴于目前中国正在实施国Ⅲ、试行国Ⅳ（型式认证），而国Ⅴ标准即将在未来不久于全国实施，因此，面向国Ⅳ水平的发动机不得不朝着与国Ⅴ接轨的方向发展、升级。

SCR技术

    国Ⅲ发动机可作为向欧IV/欧V进一步发展的基础机。在这个过程中，发动机主要系统的以下领域将是重点发展和考虑对象。

（1）燃油喷射系统
    国Ⅲ基础的燃油喷射系统采用电子控制式直接燃油喷射，喷油压力可达到1600bar，这样的喷油系统同样能够满足欧Ⅳ、欧Ⅴ的排放要求。
    通过喷油提前角的设置和轨压的调节，可以使燃烧标定工作达到低颗粒排放和高效率燃烧水平，峰值燃烧压力将略高于欧Ⅲ运行状况。
（2）进气系统
    进气系统必须应用支持低颗粒排放的先进技术，一般包括四气门技术，低涡流率技术以及国Ⅲ以上涡轮增压技术。

（3）尾气后处理系统
    SCR后处理系统包括了SCR催化剂，有时还结合氧化催化剂（DOC）和氨催化剂（AMOX），以避免操作中多余氨的排放。此外，还需要一个单独的尿素（AdBlue）供给系统和尿素喷射控制系统。
（4）标定策略和方法
    对发动机原始排放的标定工作，国Ⅳ与国Ⅲ的标定策略相同，只是国Ⅳ发动机对排放要求更高。但国Ⅳ发动机要增加对后处理SCR系统的标定，该标定是通过调整尿素（AdBlue）喷射控制策略来实现的。同时要在标准要求的所有测试循环状态下进行标定，包括稳态循环和瞬态循环。
    从国Ⅳ到未来的国Ⅴ（欧Ⅴ），发动机原始排放的标定策略与国Ⅳ相同，只是对后处理SCR系统的标定工作要求更高。

EGR+DPF技术

（1）燃油喷射系统
    满足国Ⅲ标准的燃油喷射系统的喷射压力一般不超过1600bar，国Ⅳ标准使用1600bar的喷油系统也有可能达到，而满足未来国Ⅴ标准的燃油系统则需要更高级的电控喷油系统及更高的喷射压力。
    通过设置喷射正时延时，轨压调整和EGR标定，可以控制燃烧过程以保证较低的NOx排放水平，发动机效率低于采用SCR技术的发动机。与国Ⅲ应用情况相比，峰值燃烧压力将会增加。
（2）进气系统
    满足国Ⅲ标准无需采用EGR废气再循环中冷技术，满足国Ⅳ和国Ⅴ标准需采用带中冷的EGR技术以降低NOx排放。为使排放从国Ⅳ标准进一步提升至国Ⅴ标准，空气系统需要升级，例如用可变喷嘴增压器（VNT）技术甚至二级涡轮增压来尽可能提高废气再循环率和进气压力。
（3）尾气后处理系统
    在大多数欧Ⅳ排放应用中，大多会采用柴油机氧化催化剂（DOC）和通透式颗粒过滤器（DPF）的组合系统。该系统是被动再生，需要定期进行清洁和人工主动再生维护。同时，该系统对燃油中的硫敏感，硫含量不能超过50ppm。当升级到未来的国Ⅴ（欧Ⅴ）后，通透式颗粒过滤器的过滤效率已经不能满足要求，需要过滤效率更高的壁流式颗粒捕捉器系统，该系统同时需要进行主动再生的标定。对油品中的硫含量更为敏感。
（4）标定策略及方法
    满足国Ⅳ和国Ⅴ排放法规的发动机原始排放标定需采用更加先进的标定技术。在国Ⅳ阶段，大部分情况下采用通透式颗粒过滤器系统，因而并不需要对排放系统进行额外的标定工作。而到未来的国Ⅴ阶段，大部分需要采用主动再生的壁流式颗粒捕捉器技术，因而需要对排放系统进行再生标定。再生标定工作可以通过标定发动机ECU或者标定单独的再生控制单元来完成。发动机冷却液的温度控制可以通过喷油系统的ECU来完成，并且可能因EGR的高冷却能力而在国Ⅴ标准实际应用中起到相当显著的作用。