排放法规日趋严格，因而后处理系统已成为当今发动机不可或缺的组成部分。 唐纳森公司欧洲开发经理 Korneel De Rudder 博士说道：“在过去的十年中，我们的全球 OEM 客户所用的后处理系统日益复杂化， 包装也日益密集。”
他表示，为了符合美国、欧洲和世界其他地区正实施的日益严格的排放标准，有必要提升后处理系统的复杂程度。 De Rudder 解释说：“因此，给定的封装尺寸中包含了更多的催化剂和传感器。” “对于许多非公路机器而言，由于发动机罩下的空间有限，我们需要发挥创造力，将这些新部件安装到机器上，而且需采用更密集的方式包装组件。”
De Rudder 表示，为了解决这一问题，唐纳森一直专注于开发能够缩小后处理系统内“死角”空间的组件和系统。 他说：“在前一代系统中，‘死角’空间通常用于延长 DEF（柴油机尾气处理液；也称为 AdBlue）的停留时间，这会增强其在废气中的分解和混合。” “然而，现代系统的‘死角’空间较小，因而停留时间也较短，所以需要改进混合器性能。 唐纳森开发了一系列全面的紧凑型先进 DEF/AdBlue 混合系统，这些系统经过专门设计，可在较小的空间内更加高效地实现有效混合。”
唐纳森公司北美工程总监 Gary Simons 表示，将 SCR 和 DPF 功能结合到单一的滤芯上 SCR 基底 (SCRoF) 中来应对系统封装挑战，这种手段在业界变得越来越普遍。 “较之于 DPF 和 SCR，SCRoF 基底的孔隙率更高，因此也更加脆弱。 对这种基底进行罐装时需要谨慎把握安装力量和基底垫的保压压力。”
随着后处理系统封装尺寸越来越大且程序越来越复杂，De Rudder 还指出，后处理系统的表面积往往更大。 外表面过大可能会导致散热出现问题。 适当采取隔热措施将更为关键，那些已经采用的设计将需要进一步完善。
De Rudder 表示，DEF/AdBlue 混合也是后处理系统的一个重要方面。 “据普遍预计，氨 (NH3) 均匀性要求需要超过 0.990 才能达到排放标准。 预计在微量或没有 DEF/AdBlue 结晶的情况下方可达到这一性能水平。”
他说，对于许多后处理系统而言，这种结晶是反复出现的挑战。 虽然存在结晶是合理的，但尽量限制结晶的形成和影响是所有设备制造商的目标。 De Rudder 表示，该行业目前正在努力制定一致的结晶测试规范。 但是，唐纳森已自行开发了测试周期来测量结晶，因此可以应用适当的混合器解决方案来最大限度地限制结晶形成。
De Rudder 说道：“由于在具有挑战性的工作周期中更有可能形成结晶/沉积物，所以在唐纳森，我们经常建议混合器所采用的设计应确保即使在高要求的工作周期中也能有效发挥作用，而不是采用未经优化的系统，这种系统会带来更大的沉积物风险。”
新法规催生了新的设计需求
尽管美国和欧洲尚未推出与非公路设备相关的书面排放法规，但加州空气资源委员会 (CARB) 已提出一项潜在的 Tier 5 法规。 许多国家/地区都希望限制所有行业的排放，因此未来可能会制定更严格的法规。
尽管拟议的 CARB Tier 5 排放法规尚未被正式接受，但唐纳森的 De Rudder 和 Simons 表示，最终规则中可能包含的变更可能会影响后处理系统的设计。 预计该法规中将涵盖减少 NOx、颗粒物 (PM)、二氧化碳 (CO2) 的排放以及延长使用寿命/提升保修限制，在更加寒冷的条件下测试工作周期等内容。 他们说：“标准污染物和二氧化碳的减少将推动排放战略的改变。” “双芯 DEF/AdBlue 喷射系统，后处理系统与发动机更紧密耦合，这都是有可能出现的。”
此外，De Rudder 和 Simons 表示，越来越多的业内人士一致认为，使用 EGR 将是满足下一代排放限制的必要条件。 他们解释道：“也就是说，针对极高的原始 Nox 和低 PM 进行校准的发动将日渐式微。” “这将减轻 DEF/Adblue 混合器的负担，也将带来其他权衡要求/挑战，如需要优化 DPF 再生性能。”
De Rudder 和 Simons 补充道：“当今的非公路发动机往往依赖于 DPF 被动再生，并在需要时进行离线主动再生，而许多公路发动机可以在正常运行期间进行主动再生，将对用户的影响降至最低。”
他们接着说，重新引入 EGR 导致原始 PM 含量增高，因而对提高主动再生频率的需求也更加迫切。 这可能需要 OEM 开发公路发动机所采用的类似再生策略。
Korneel De Rudder 博士，欧洲开发经理
需要进一步开发技术
De Rudder 说：“在过去的 15 年中，全球排放法规发展迅速。” “该行业的相关法规层出不穷，可能导致存在过度设计现象，业内企业很少有时间可以投入到成本节约和产品优化上。”
但是，他说，如今实施排放法规的时间间隔延长，因而该行业能够更好地优化后处理系统并在不同平台之间进行协调。 OEM 也能够更好地将设计工作的重心放在优化产品和功能上，而不是穷于应对严格的排放法规期限，整个行业因此受益，而且未来可能会继续如此。
此外，许多业内人士认为乘用车和重型公路标准将合并为 EURO 7/VII 级别。 De Rudder 和 Simons 表示：“如果发生这种情况，将会出现关于下一项 Stage/Tier 非公路标准如何与公路 EURO VII 限制相协调的问题。”
总的来说，无论是为了满足客户要求还是为了符合未来的排放法规，后处理系统设计都需要进一步进行技术开发。
De Rudder 总结道：“我们预计市场的低功耗方面也将发生重大变化。” “具体而言，电气化设备将取代部分柴油发动机，从而发挥重要作用，发动机和机器混合作用将使得大功率电力在排气的加热阶段可供使用，”这将有助于增强后处理系统的性能。
