目前國四車為了符合排放標準，一般采用SCR系統，所以需要用到車用尿素溶液，它是一種無味無毒的溶液，存儲在卡車上特別的儲存容器內。當廢氣從發動機排出后，它會與廢氣一起到達卡車催化轉化器，然后將氮氧化物轉化為無害的氮和水，從而大大減低廢氣排放量。

　　柴油發動機的排氣后處理技術是柴油發動機技術發展的核心。SCR處理系統是當前柴油機排氣后處理技術之一，它能有效地去除柴油機排氣中的NOx。通過將SCR處理系統與共軌柴油發動機結合并合理匹配，可滿足更高排放標準的要求。

　　柴油發動機的排放控制主要是對排放中的PM和NOx的處理�？刂芇M排放的措施有氧化催化器（可溶性顆粒物）、顆粒捕集器（固體顆粒物）。而研究開發中的柴油機NOx后處理方法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和吸附還原催化劑以及最新提出的等離子體-催化轉化技術——低溫等離子體技術具有同時去除NOx和顆粒物PM的潛力。目前，國內的幾家大型柴油機廠大都通過機內凈化降低碳煙，然后利用SCR系統降低NOx排放的方法來滿足國Ⅳ排放法規對碳煙和NOx的限制。

　　一、高壓共軌柴油發動機的SCR系統

　　1、SCR系統的構成

　　SCR系統的作用是去除柴油發動機排氣中的NOx。系統采用尿素作還原劑（又名添藍），在選擇性催化劑的還原作用下，NOx被還原成氮氣和水。SCR系統包括：尿素水溶液儲罐、輸送裝置、計量裝置、噴射裝置、催化器以及溫度和排氣傳感器等。

　　共軌柴油發動機的催化消聲器可以是箱式或桶式，內部裝有SCR催化器和消聲器管路，表層的不銹鋼板下的隔熱材料，保證使用過程中的邊面溫度不會過高。

　　尿素溶液儲存罐用于儲存尿素溶液，集成有液面高度和溫度傳感器。其內部裝有化冰熱交換裝置，利用柴油機冷卻水的熱量進行化冰。出液口內部裝有粗濾器，以防大于0.1mm的大顆粒進入噴射系統。

　　計量噴射泵總成包括計量噴射泵和控制器。泵的作用是以一定的壓力輸送尿素溶液�？刂破鞯淖饔檬峭ㄟ^CAN總線與柴油機ECU通訊，獲取柴油機運行狀態信息和SCR系統上的各種傳感器的數值，根據事先標定好的各種脈譜，適時計算柴油機實際工作情況下SCR系統的尿素噴射量，從而使柴油發動機排氣中的NOx成分被精確還原。由于泵的吸力和自動排空能力有限，泵的進液口距罐底面垂直距離不能超過700mm，平面距離不能超過10m。

　　尿素噴嘴的作用是按照控制器的指令來進行尿素溶液的噴射。噴嘴的主體由不銹鋼材料制成，安裝在排氣管上。

　　冷卻液電磁閥是為系統化冰服務的。當電控單元通過尿素溫度傳感器感應到尿素溫度較低，可能會出現結冰的情況，那么控制器將打開加熱水電磁閥。熱的柴油機冷卻液就會順著管道流向儲存罐和泵內置的熱交換器，這些地方的冰就會迅速融化。閥體上一般標有流動方向，安裝時請注意安裝方向。

　　2、SCR系統的工作原理

　　在SCR系統中發生的復雜的物理和化學反應包括：尿素水溶液的噴射、霧化、蒸發、尿素的水解和熱解氣相化學反應以及NOx在催化劑表面與NH3發生的催化表面化學反應。其主要化學方程式如下：

　　NO+NO2+2NH3→2N2+3H2O

　　4NO+O2+4NH3→4N2+6H2O

　　2NO2+O2+4NH3→3N2+6H2O

　　SCR系統的工作過程是：當車輛的鑰匙開關打到ON擋的時候，控制器（ECU）開始通電，與此同時尿素計量泵開始轉動，從尿素儲存罐中抽吸尿素溶液，前期計量泵以最大工作壓力進行工作，目的是快速建立壓力，當泵腔中的壓力達到5bar后，計量泵將由ECU進行閉環控制，保持泵腔的壓力，用于尿素噴嘴的冷卻和噴射。當轉速和排氣溫度達到預先標定好條件后，尿素噴嘴才會噴射尿素溶液。尿素溶液的噴射量由ECU根據柴油機的工況、催化器溫度和環境狀態來精確計量。尿素溶液被噴射到排氣管中，與柴油機排氣進行均勻混合并進行化學反應，凈化排氣。由于尿素溶液在氣溫低于-11℃的時候會結冰，為了保證系統在低溫時候的正常使用，系統配置有化冰功能，化冰的熱源來源于柴油機的冷卻水。當電控單元通過尿素溫度傳感器感應到尿素溶液溫度較低，可能會出現結冰的情況，那么ECU將打開加熱水電磁閥。熱的柴油機冷卻液就會順著管道流向尿素儲存罐和尿素計量泵內置的換熱器，這些地方的冰就會迅速融化。由于冷卻液管道和尿素膠管扎在一起，外套保溫管，所以尿素管道內部的冰也會同時融化。

　　3、SCR系統的布置設計

　　SCR系統混和管的布置設計對SCR載體內的化學反應有很大的影響。在國Ⅳ柴油機的開發過程中，相當多的工作是對混和管進行優化設計，包括管道的幾何形狀、尿素噴射裝置的位置和噴射角度等。對管道的幾何形狀、尿素噴射裝置的位置及噴射角度進行優化設計，從而保證在混和管路不出現粒子撞壁后的結晶。通過對SCR載體入口速度均勻性和整個載體的壓力損失情況進行計算分析，保證載體入口速度分布均勻，整個系統產生較小的壓力損失。

　　通過計算優化排氣管道形狀以及噴射位置和噴射角度，避免尿素水溶液撞壁出現沉積，堵塞管路。利用數值模擬研究這些過程，可以優化混和管路的設計和尿素噴射裝置的布置，從而優化SCR系統的布置，預測催化效率，減少試驗成本。

　　二、應用SCR技術的優缺點分析

　　柴油發動機的排放控制主要是對排放中的PM和NOx的處理。處理方案一是先在發動機內處理NOx，再處理PM；或者兩種都進行后處理。最后這種方法存在一個污染源回收的處理問題。沒有EGR系統，在發動機內處理NOx是非常困難的，并且燃油消耗更高。因此，一般多采用在發動機機內減少PM排放，在廢氣中處理NOx。

　　1、目前在廢氣中處理NOx采用的是SCR處理技術，即：利用尿素溶液（水溶液濃度為32.5%±0.5%），在排氣中噴入尿素、氨水等還原性物質，將NOx（主要是NO）還原為N2和H2O。它無毒、潔凈、無氣味、不易著火、無危險，但有腐蝕性，必須使用特殊的容器儲存。

　　2、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，必須要有高靈敏度的NOx濃度傳感器以及相應的高精度的尿素噴射裝置。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。

　　3、使用SCR后不但要增加SCR本身裝置的重量，另外還要增加一個尿素溶液箱和尿素溶液。汽車會損失一部分的有效載荷。

　　4、SCR作為一個新的后處理技術，因購置、操作和保養費用高、需要加一套較為復雜的調節還原劑噴射量的控制系統等等原因，在車用柴油機上還沒有得到大范圍的推廣。

　　5、必須保證行駛區域內對尿素需求的供應，需要車載診斷，并需要自覺及時地加尿素。

　　在SCR技術的應用方面，目前已基本解決尿素的儲存、注入和噴射策略等技術問題，使用耐久性好，但還需進一步解決降低SCR裝置以及尿素加注站的成本等問題。

　　三、SCR系統使用注意事項

　　SCR系統是一個自動控制的系統，當車輛的鑰匙開關處于ON擋，車輛電壓正常，相關管路連接正確，系統將在控制器的指揮下自動排空、自動化冰、自動噴射等，不需人為干預。SCR系統基本免維護，只要加注符合標準要求的尿素，系統內部終身免維護。用戶只要做的就是保持系統外表干凈，電器接頭干燥即可。

　　避免尿素儲存罐中尿素溶液液位低于最低液位的情況下工作，因為噴嘴需要使用尿素溶液來冷卻，所以儲存罐中的尿素溶液過少的話會使噴嘴冷卻不足，從而導致噴嘴損壞。

　　SCR系統在發動機停機后，計量噴射系統要抽干管道中的殘液，以防結晶堵塞，所以點火開關關閉一分鐘后再斷開蓄電池總開關。

　　SCR系統的故障暫時不影響發動機的正常工作，但不能故障持續時間過長。因為SCR系統不正常工作或停止運行時，車輛排放將不能達到標準而污染環境。如果故障持續時間過長，電控系統將降低發動機的功率。SCR系統出現故障時，SCR故障指示燈會點亮。