一、國Ⅳ階段：尾氣處理（機外凈化）必不可少

      與汽油機不同，柴油機的主要污染物為PM 顆粒物和NOx，這兩種污染物生成機理不同，且相互制約，即在減少PM 顆粒物的同時又增加了NOx 的排放，而NOx 減少的同時又使得PM 顆粒物的排放升高。正是由于柴油機污染物生成機理相互制約的影響，為使柴油機達到國Ⅳ及更高排放水平，傳統的機內凈化（優化燃燒）技術已無能為力，必須與機外凈化（即加裝尾氣處理系統）技術相結合來降低污染物排放量。

      柴油車實現國Ⅳ排放標準的技術路線可分為兩種：

      1）通過優化燃燒，先降低PM 顆粒物的生成量（機內凈化重點解決PM），再加裝轉化NOx 的尾氣后處理裝置（機外凈化重點解決NOx），即SCR 技術路線；

      2）通過降低燃燒溫度，從而降低NOx 的生成量（機內凈化重點解決NOx），然后再加裝吸收PM 顆粒物的尾氣后處理裝置（機外凈化重點解決PM），即EGR+（DOC/POC/DPF）技術路線。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兩條排放控制技術路線：

      其一是“優化燃燒+SCR”技術路線，簡稱SCR 路線，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雷諾、沃爾沃、達夫、依維柯等；其二是“EGR+DOC/POC / DPF”技術路線，其中以“EGR+DOC+DPF”應用最為廣泛，簡稱EGR+路線，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、納威司達、斯堪尼亞、曼等。

德國博世推薦的柴油機排放升級技術方案

 降低柴油機排放的后處理技術（機外凈化）

       EGR+（DOC/POC/DPF）技術路線

      EGR+技術路線降低污染物的思路：控制氣缸內的燃燒溫度，抑制NOx 生成量，然后加裝尾氣處理裝置（DOC/POC/DPF）吸收PM 顆粒物（EGR+技術路線也需要升級前端燃油噴射系統，柴油機普遍使用的直列泵已無法達到要求，需要使用高壓共軌等電控高壓燃油噴射系統）。

      EGR+路線工作原理是：將部分廢氣經過冷卻后，再次引入氣缸與新鮮空氣混合降低缸內氧氣濃度，從而在燃燒過程中有效降低最高溫度，可有效降低NOx 排放，缸內較低的氧氣濃度又會增加PM 的排放，使發動機排放的廢氣中PM 增加，于是需要使用DPF 等尾氣處理裝置來降低PM 排放量。

      氧化催化轉化器（DOC）：最經濟實惠，但降低PM 能力較低

      氧化催化轉化器（DOC）可用于降低柴油車尾氣中的HC、CO 和SOF（可溶性有機成分）及部分

      SOOT（碳顆粒）微粒。柴油發動機排出的廢氣通過DOC 后，HC 和CO 氧化生成無毒的H2O 和CO2。由于可溶性有機物中含有大量的HC，于是DOC 也可吸收可溶性有機微粒。DOC 可以降低20%-50%的PM 排放，及60%以上的HC 和CO 排放。

      HC/CO + O2 → H2O + C O2（氧化HC 和CO）

      NOx + O2 → N O2（氧化氮氧化合物）

      SOF + O2 → C O2+ H2O（氧化可溶性有機物SOF）

      S O2 + O2 → SO3（氧化形成硫酸鹽）

      SOOT + O2 → C O2（氧化顆粒物中部分碳顆粒）

      由于燃油中的硫會氧化生成硫酸鹽，從而增加了尾氣中顆粒物排放量并容易使DOC 堵塞失效，于是DOC 需要含硫量較低的燃油配合。DOC 對處理尾氣中的碳顆粒作用不大，同時DOC 中氧化反應可以提高廢氣溫度，提高后續系統處理污染物的效率，于是大多數情況下DOC 是加裝在POC 或DPF之前，兩者結合使用降低污染物排放量。

      DOC 是柴油機尾氣處理中價格最低及維護最為方便的系統，單套系統價格約為800-1000 元，其主要用于降低HC 和CO，降低顆粒物能力較低，需與POC、DPF 結合使用（部分輕型柴油機僅使用EGR+DOC 達到國Ⅳ排放標準）。

      顆粒氧化催化轉化器（POC）：性能和價格均處于中等水平

      顆粒氧化催化轉化器（POC）可用于降低柴油車尾氣中的顆粒物，屬于氧化催化轉換器范疇，顆粒物轉換效率高于DOC，但低于DPF 系統。其原理是使廢氣通過一個多褶皺而不阻塞的通道，顆粒物被吸附在POC 內，并通過氧化燃燒來清除積累下來的微粒。

      由于POC 要求的工作溫度較高，因此需要與DOC 配合使用，歐洲重卡企業曼稱之為PM-Kat 系統即為DOC 與POC 集于一體。在前面DOC 催化器的氧化作用下，廢氣中一氧化氮與氧氣結合生成二氧化氮，加上廢氣中的原有N O2 一起進入POC。在催化劑的作用下，N O2 分子鍵在較低溫時斷裂，產生的O 與被捕捉到的C 顆粒燃燒，生成C O2，從而有效去除捕捉下來的顆粒物。

      POC 只能過濾較大顆粒的碳顆粒，對PM2.5 以下的碳顆粒無能為力，降低PM 效率為30%-80%，優于DOC，低于DPF。POC 耐硫性更強，價格低于DPF，高于DOC，價格約為3000-5000 元/套。

      微粒捕集器（DPF）：性能和價格最高，對硫較敏感

      微粒捕集器的壁面是多孔陶瓷，相鄰的兩個通道中，一個通道的出口側被堵住，而另一通道的進口側被堵住，這樣尾氣從一個通道進來以后，必須穿過多孔陶瓷壁面進入相鄰的出口，而微粒就被過濾在通道壁面（參見DPF 微粒捕集器工作示意圖）。在捕集了一定量的顆粒物粒子以后，DPF 系統通過燃燒堆積的炭顆粒達到清洗過濾器的效果。為了提高DPF 工作效率，一般也需在前端加裝一個DOC。

      DPF 對硫比較敏感，硫會使顆粒捕集系統中毒失效。如果采用此方案，必須使用國Ⅳ標準以上的柴油（燃油中的硫含量低于50ppm，理想情況是15ppm 以下），才能達到國Ⅳ及以上標準的顆粒物排放要求。

      綜上所述，國Ⅳ標準柴油機EGR+技術路線有：EGR+DOC、EGR+DOC+DPF、EGR+DOC+POC三種技術路線。