For at noen dieselbiler skal oppfylle utslippsstandarder, er det som må legges til noe folk flest ikke kan tenke seg. På grunn av utslippsproblemer må nitrogenoksider håndteres. Det er to måter å løse utslippsproblemet på. Den ene er forebygging, som innebærer å dempe forekomsten av problemer i det tidlige stadiet av deres utvikling. Én tilnærming er styring, som involverer effektiv avslutning-etter at et problem oppstår. Disse to metodene kalles henholdsvis forbehandling og etterbehandling. For-behandling behandler grunnårsaken, mens etter-behandling behandler symptomene. Utslippene fra dieselmotorer består hovedsakelig av nitrogenoksider (NOx) og svevestøv (PM) (inkludert sot (DS)), etterfulgt av HC. Sammenlignet med bensinmotorer har dieselmotorer mye mindre CO og HC, men mye mer PM.
De europeiske utslippsstandardene for dieselmotorer er som følger: På begynnelsen av 1990-tallet utviklet mange teknologier seg raskt ved hjelp av elektronisk kontroll (for eksempel startet Denso fra Japan høytrykks-common rail). Gjennom forbedringer i forbrenningskammeret, regler for drivstoffinnsprøytning, inntak og eksos osv., var det mulig å fullføre rensingen inne i maskinen. Men enten det var i Europa eller Kina, ble et vendepunkt i utgangspunktet fullført i den fjerde fasen av utslippsstandardene. Å stole utelukkende på forbehandling for å oppfylle gjeldende standarder er ikke lenger mulig. CO tjener som bevis på fullstendig forbrenning eller ikke.
Standardene forble uendret i de påfølgende stadiene, noe som i utgangspunktet indikerer at det å fortsette å optimalisere forbrenningen for å håndtere utslipp er en ganske vanskelig oppgave. Som nevnt tidligere er de mest avgjørende utslippene fra dieselmotorer NOx og PM. Behandlingen av svevestøv er hovedsakelig avhengig av partikkelfiltre (DPF), mens NOx hovedsakelig behandles gjennom katalytisk reduksjon. NOx er også et relativt avgjørende utslipp for bensinmotorer. NOx-utslippene fra bensinmotorer og dieselmotorer er ikke mye forskjellig. Selvsagt er styringen av dieselmotorer vanskeligere, men de er i utgangspunktet i samme størrelsesorden. Det var først i tredje trinn av de europeiske utslippsstandardene at NOx-utslipp ble offisielt oppført som en egen post.
Hovedbetingelsene for dannelse av NOx er høy temperatur og rik oksygen. Eksostemperaturen til en bensinmotor er litt 100 til 200 grader høyere enn for en dieselmotor, men den er i utgangspunktet den samme når den passerer gjennom en seksjon av rørledningen til etter-behandlingsseksjonen. Den påfølgende behandlingen for å kontrollere NOx utføres hovedsakelig gjennom en treveiskatalysator. Blant de tre edle metallene kan rhodium og Rh katalysere reduksjonen av NOx til nitrogengass med et reduksjonsmiddel ved en relativt lav temperatur. Reduksjonsmidlet kan være enten H2 eller CO.
Imidlertid er denne typen reduksjonsreaksjon svært avhengig av oksygenkonsentrasjonen i miljøet. Når oksygenkonsentrasjonen overstiger en viss grense, er denne REDOX-reaksjonen vanskelig å gjennomføre effektivt. Dette er forutsetningen. Enten det er en bensinmotor eller en dieselmotor, kan forbrenningsprosessen i utgangspunktet deles inn i etterslepperioden (tenningsforberedelse), den raske tenningsperioden (rask frigjøring av energi), og etterforbrenningsperioden (drivstoff som ikke har blitt fullstendig brent i den raske tenningsperioden fortsetter å frigjøre energi). Men før etterforbrenningsperioden til en dieselmotor, antas det generelt at det er en langsom-brenningsperiode. I denne perioden er forbrenningen fortsatt rask, og trykket inne i sylinderen fortsetter å øke. Men stempelet har passert øvre dødpunkt og begynt å bevege seg nedover, og sylindervolumet fortsetter å øke. Forbrenningen må være rask nok til at trykkøkningen motvirker effekten av sylindervolumutvidelsen. Derfor er trykkøkningshastigheten totalt sett langsommere enn under den raske-brenningsperioden.
I løpet av etterforbrenningsperioden, på grunn av tilstedeværelsen av avgasser og mellomprodukter generert under den raske forbrenningen og langsomme forbrenningsperioder, har oksygenkonsentrasjonen allerede begynt å synke. Hvis oksygenkonsentrasjonen er utilstrekkelig, vil det føre til en kraftig forringelse av forbrenningen av det gjenværende drivstoffet, noe som resulterer i ufullstendig forbrenning, redusert økonomisk effektivitet, økte partikkelutslipp og andre effekter. Dette fenomenet med dieselmotorer er ganske alvorlig. Effekten av superlading vil gi mange fordeler her (faktisk er turboladere nesten standard for dieselmotorer i dag), så dieselmotorer trenger oksygen-beriket forbrenning. Oksygenberiket-forbrenning er imidlertid grunnen til at NOx-kontroll i dieselmotorer er vanskeligere. Gitt den tidligere nevnte avhengigheten av tre-katalysatorer av oksygenkonsentrasjon, er det urealistisk for dieselmotorer å bruke treveiskatalysatorene til bensinmotorer.
Selvfølgelig er det også en motsetning i å regulere forbrenningen i sylinderen, det vil si vanskeligheten med å forene NOx og PM, hvor den ene stiger og den andre faller. Metoden for å behandle NOx med urea kalles SCR (Selective Catalytic Reduction), som har en ekstremt sterk katalytisk selektivitet. Reduksjonsmidlene som brukes i SCR kan være forskjellige ammoniakk-baserte stoffer, som ammoniakkgass (NH3), ammoniakkvann (NH4OH), urea (NH2) (2CO), og til og med noe HC. Ved bruk av ammoniakk bør arbeidstemperaturen være innenfor området 250 til 500 grader C. De relevante reaksjonene er som følger: Hvis temperaturen er for lav, kan ikke reaksjonen fortsette effektivt; hvis den er for høy, vil den skade katalysatoren og føre til at reduksjonsmidlet oksiderer direkte, noe som resulterer i mer forbruk av reduksjonsmidlet og dannelse av ny NOx.
Hvis ammoniakkvann brukes som reduksjonsmiddel, er effekten enestående. Det kan redusere NOx-utslippene med mer enn 95 %. Hele maskinen krever imidlertid et svært komplekst kontrollsystem, og lukten av ammoniakkvann er ekstremt vanskelig å akseptere. Så generelt sett er det mer praktisk å bruke urea. Når den vandige løsningen av urea er over 200 grader, vil NH3 produseres. På denne måten kan NOx effektivt behandles gjennom injeksjons- og kontrollsystemet.
ECU-en beregner NOx-utslippskonsentrasjonen basert på dieselmotorens rotasjonshastighet og drivstoffinjeksjonsvolum, estimerer NOx-konverteringshastigheten gjennom urea-teori og temperaturen til SCR-katalysatoren, og beregner den nødvendige NH3-mengden. Til slutt oppnås det nåværende nødvendige ureainjeksjonsvolumet gjennom forholdet mellom NH3 og urea.
Effektiviteten er ganske betydelig. Konverteringsfrekvensen som kreves av Euro IV er bare 50 %.
Når det gjelder utslipp, er kombinasjonen av for-behandlings- og etterbehandlingsteknologien også ganske spesiell, og det må inngås et kompromiss mellom ytelse og kostnad.
