国四的热闹与爱科的门道（一）

柴油机鼻祖（左）柴油机之父-鲁道夫?狄塞尔（右）

1892年，狄塞尔（Diesel）成功发明内燃式柴油机，这也就是1000多年前的唐朝有位狄大人一直说的“必有隐情”的引擎。为了表彰狄塞尔的伟大功勋，不仅多国发行了他的人物邮票，也更是直接以他的名字代表了“柴油”，以此纪念。

100多年一来，柴油机的技术水平不断提高，这为人民生活水平的不断提高，可谓是发挥了巨大贡献。时至今日，制约柴油机的好像不再是功率、热效率、压缩比等等问题，而偏偏是排气，你说此事蹊跷不蹊跷。

环境污染问题日益凸显，那么为了我们赖以生存的大气环保，对排放作出限制就势在必行。凡事要实行也必须有个标准，那么我们就从标准看起。

非道路移动机械用柴油机排气污染物排放指南（部分）

在说国几之前，我们先看看全球，站的高才能看的远。目前全球主流的排放有三种：

第一种欧洲，这也是我们一直的主要参照。

第二种美国，他们执行自己的一套标准，强大到一定程度自己就是标准了。

第三种还处于奔放状态几乎无标准，比如非洲。

从上面的表上大家看阿拉伯数字能简单的看出来，我们的国四≈欧四，但加入了PN这一项呢又是在向欧五靠拢了。欧洲从2019年开始实行欧五，有消息称我们2027年会有国五，争取逐步赶上。不过目前我们的邻居韩日实行的还是欧四，所以至少在这一块的排放上，我们国四后对韩日马上就硬气了，不像现在的世界杯，我们只能做纯看客。

阿拉伯数字看完以后，就该看英文字母了，事物总是这么的循序渐进，然后方能渐入佳境。先进行名词解释：

CO：这个大家应该都认识，一氧化碳是煤气的主要成分，可以使人窒息中毒。

HC：烃（tīng ），碳氢化合物，它也是柴油本身的重要组成部分。它不是一种物质，是一类物质的统称。既然是一类物质，那么它的危害也是多种多样，主要是会致癌。

NOx：氮氧化物，于环境来说它会形成酸雨或者和HC结合形成光化学烟雾。对人直接来说，主要会引起呼吸系统疾病。有时候我们听到的“笑气”也属于氮氧化物。
PM：这个一直比较热门，于柴油机来讲主要就是碳烟微粒。如果小时候烧过灶头的会有直观感受，危害也就不用讲了。

PN：这个说的是上面PM的数量，就是有多少个微小颗粒。不仅要以质量来控制颗粒的总量，还要要求颗粒数量也不能超，两手抓，两手硬。这也是欧五和欧四的最主要区别，我们一步到位在国四上直接享受了。

既然有这么多的东西有这么多的危害，那怎么办呢。无非两点，要么发动机本身少排要么排出来后再进行处理，而国四的后处理系统就是在这样的背景下应运而生的。

上图是目前常规的全套后处理方案，并且顺序不能乱，一定是1234，但并不是说所有的发动机都一定同时用上了这四个方式。

目前主要是两种路线，马力稍微小一点的采用123，马力大点的就得是234。我们可以再回上去看下标准表，毕竟不同马力段国四排放还是有差异的，比如小于130KW的排放中NOx的标准相对还是要低一些的。

既然是两种方案，那肯定是有区别的。我们先看下123这个方案，其中采用中的EGR模块，俗称废气再循环，循环这个词比较好听，但我觉得不甚恰当，这里叫做废气再回炉可能更直观。简单讲就是让燃烧后的废气其中一部分继续进入缸套再次参与燃烧。这样的话，对排放污染物肯定有帮助，也就是排气管肯定开心些。有人开心就有人不开心，对发动机本身而言，就难说了。

首先，它会增加油耗，一般来讲5%左右肯定是有的。另外也会一定程度上影响性能，有动态响应试验表明，在加载1S后，EGR车型输出扭矩要比普通车型低16%。其次，由于其没有采用SCR，那么为了防止产生过多的NOx，必须控制燃烧温度不能过高。因为温度越高、压力越大，氧气越充分，NOx越多。

可问题是，地球人都知道，在一定工况条件下，温度越高、压力越大，氧气越充分，功率才越大。不管是柴油机还是飞机火箭都是如此。不仅仅如此，如果排气温度相对偏低，也不利于DOC和DPF的工作，如下图能明显看到，红色区域为DOC的高效率区，而这些区域都在相对的高温区。DPF也是如此，其被动再生的温度必须维持在250以上，如果不能维持温度，那么较容易被碳烟微粒堵塞。之前沸沸扬扬某汽车的堵塞有很大因素可能就是温度不够。

DOC的工作效率与温度关系图（纵轴为效率/横轴为温度）

最后，凡事有弊也必有利，只在权衡间。由于123方案，没有SCR这个装置，也就不存在这个部件的故障，整车价格会相对低些。另外不需要加尿素，心理上的使用成本会低些，请注意“心理上”。毕竟人的认知除了客观上，心理上有时候会占据上风。就像歌里唱的“明明知道不可以，却偏偏自己骗自己”。大家要多做“明明”，少做“偏偏”，因为输不起。