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【國四來了】實現(xiàn)國四排放主流技術(shù)路線 SCR系統(tǒng)簡介
從10月1日開始，全國許多省市已經(jīng)開始實行國四排放標(biāo)準(zhǔn)，國四時代已經(jīng)到來！現(xiàn)在在小帕的帶領(lǐng)下讓我們繼續(xù)認(rèn)識下國四標(biāo)準(zhǔn)，以做好迎接國四準(zhǔn)備！國四標(biāo)準(zhǔn)簡介：
國IV排放標(biāo)準(zhǔn)是國家第四階段機(jī)動車污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，汽車排放污染物主要有HC（碳?xì)浠衔铮?、NOx（氮氧合物）、CO（一氧化碳）、PM（微粒）等，通過更好的催化轉(zhuǎn)化器的活性層、二次空氣噴射以及帶有冷卻裝置的排氣再循環(huán)系統(tǒng)等技術(shù)的應(yīng)用，控制和減少汽車排放污染物到規(guī)定數(shù)值以下的標(biāo)準(zhǔn)。
國內(nèi)的汽車排放標(biāo)準(zhǔn)主要是參考?xì)W洲的標(biāo)準(zhǔn)。國III，國IV排放標(biāo)準(zhǔn)污染物排放限值上與歐III、歐IV標(biāo)準(zhǔn)完全相同，國四標(biāo)準(zhǔn)比國三對NOX和PM要求更為嚴(yán)格。
國四排放標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)路線：
在國四時代有兩種主要的升級方案，一類是通過使用選擇性催化還原(SCR)技術(shù)，利用尿素溶液對尾氣中的氮氧化物進(jìn)行處理；還有一類是通過微粒捕集器（DPF）或微粒催化轉(zhuǎn)換器（DOC），針對燃燒產(chǎn)生的微粒進(jìn)行處理的EGR(廢氣再循環(huán))技術(shù)。
EGR和SCR兩種技術(shù)路線在歐美等國家都有被采用，它們都能夠?qū)崿F(xiàn)歐IV以及歐V的排放標(biāo)準(zhǔn)，那他們到底有什么區(qū)別呢？小編在這里做個簡單的介紹。
1.原理不同
先給大家簡單介紹一下兩者的原理吧。由于NOX和PM是可以產(chǎn)生互逆反應(yīng)，在一定的條件下可以相互轉(zhuǎn)換，EGR和SCR兩者之間也可以從它們處理這兩種物質(zhì)的方法上看出區(qū)別來。
EGR的工作原理是少部分廢氣經(jīng)EGR閥進(jìn)入進(jìn)氣系統(tǒng)，將一部分排氣循進(jìn)氣管與新鮮空氣混合后進(jìn)入汽缸燃燒，廢氣中的CO2可以增加混合氣的熱容量，降低燃燒時的最高溫度，抑制NOx的生成，從而降低了廢氣中的NOx的含量，同時，對于產(chǎn)生的PM（固體微粒）則通過DPF（微粒捕集器）或DOC等后處理方法過濾掉。
SCR相比EGR采用廢氣減少NOX產(chǎn)生的環(huán)境，SCR則更多的把功夫做在后頭。首先通過調(diào)整噴射軟件及其它措施，在發(fā)動機(jī)汽缸內(nèi)讓其充分燃燒，使本機(jī)PM排放達(dá)到國四。對于產(chǎn)生的NOx，在車輛的排氣系統(tǒng)中加上一套電控尿素噴射系統(tǒng)，通過“選擇性催化還原”過程，將廢氣中的NOx轉(zhuǎn)化成氮?dú)夂退懦鲕囃狻?br>2.結(jié)構(gòu)區(qū)別
SCR技術(shù)結(jié)構(gòu)相對更加簡單，只需在發(fā)動機(jī)的基礎(chǔ)上建立，需要增加一套尿素還原劑的系統(tǒng)，并且需要定期添加尿素水溶液。
相比之下，EGR發(fā)動機(jī)則少了這方面的麻煩，不需要添加任何東西。不過，EGR發(fā)動機(jī)的溫度對于燃燒的排放物影響較大，為了保證正常的EGR溫度，在長途運(yùn)輸?shù)能囕v上必須裝配大流量、高效的冷卻系統(tǒng)。這對于中國目前平頭載重車駕駛室設(shè)計來講，也是個嚴(yán)重的考驗。
3.對燃油的要求
為了達(dá)到更清潔的排放，發(fā)動機(jī)當(dāng)然也要使用更為潔凈的燃油。這兩種系統(tǒng)對于燃油的要求都比較高，尤其是對燃油中的含硫量。
EGR對燃油中的硫比較敏感，參與燃燒后形成的SOx與水蒸氣會形成酸性腐蝕物，會引起發(fā)動機(jī)內(nèi)部的增加腐蝕磨損，對發(fā)動機(jī)有著比較大的殺傷力。
對于SCR系統(tǒng)而言，SCR系統(tǒng)中，廢氣中的硫?qū)?dǎo)致催化劑的活性下降，產(chǎn)生不可再生反應(yīng)，從而排放不達(dá)標(biāo)。
考慮到成本以及技術(shù)等問題，目前國內(nèi)主流柴油機(jī)生產(chǎn)企業(yè)更多的將目光轉(zhuǎn)向了SCR，將其作為未來國內(nèi)柴油機(jī)排放繼續(xù)升級的主要技術(shù)方向。
●? SCR控制系統(tǒng)升級
SCR系統(tǒng)中的尿素劑量最終由發(fā)動機(jī)管理系統(tǒng)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。尿素的噴人量過少，則達(dá)不到應(yīng)有的處理水平，尿素的噴人量過多，則會使多余的氨氣排入大氣，導(dǎo)致新的污染。所以，必須有高靈敏度的NOx濃度傳感器以及相應(yīng)的高精度尿素噴射裝置。
催化轉(zhuǎn)換器安置在排氣氣流當(dāng)中。它的外表與消聲器很像，只是明顯大一些。在很多情況下，該催化轉(zhuǎn)換器就安裝在消聲器中。在溫度較低（-11℃）的情況下，尿素水溶液會結(jié)冰，也使其在寒冷地區(qū)的推廣使用受到限制，但可以通過加熱措施來解決。
●? 尿素溶液
在SCR系統(tǒng)中，最重要的就是還原劑——尿素溶液了。有人想這個尿素溶液是不是可以用我們常見的尿素化肥兌水就可以了呢？當(dāng)然是不可以的，這里的尿素溶液其實是農(nóng)用尿素提純后形成的，呈淡藍(lán)色液態(tài)的，在卡車上需要一個單獨(dú)的容器來存儲，尿素溶液中不可再添加水和柴油了。車用尿素溶液也有著不同的叫法，在歐洲被成為Adbule，而在北美則被成為DEF，"Diesel Exhaust Fluid"的縮寫，中文直譯為“柴油機(jī)排放處理液”。
當(dāng)發(fā)動機(jī)開始工作后，ECU根據(jù)柴油機(jī)的工況、催化器溫度和環(huán)境狀態(tài)來精確計量尿素溶液的噴射量。尿素溶液被噴射到排氣管中，與柴油機(jī)排氣進(jìn)行均勻混合并進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，凈化排氣。尿素的消耗量比較低，滿足歐IV標(biāo)準(zhǔn)的消耗量大約是燃油消耗的3.5%，滿足歐V標(biāo)準(zhǔn)大約是燃油消耗的5%。當(dāng)尿素罐內(nèi)沒有尿素后，發(fā)動機(jī)的排放就不會達(dá)標(biāo)，車輛的自動診斷系統(tǒng)也會報警，提醒司機(jī)及時添加。
每次排放升級都會帶來一系列的問題，升級國四之后用戶還要面對跟升級國三類似的問題。
1.整車價格上升。
排放標(biāo)準(zhǔn)的升級帶來的首先就是成本的增加，對于SCR車型而言，由于多了一套尾氣后處理系統(tǒng)，購車成本將大幅增長，根據(jù)行業(yè)的平均水準(zhǔn)，國IV車的價格將比國Ⅲ車高3萬到5萬元，以5萬元左右的輕卡作為標(biāo)準(zhǔn)，則該類車終端售價可能上漲60%-100%。
2.使用成本變化
由于要達(dá)到更為嚴(yán)格的排放水平，發(fā)動機(jī)采用了更精密的控制，對燃油的質(zhì)量要求也更高了。廣州地區(qū)將用粵IV標(biāo)準(zhǔn)用油來代替國III標(biāo)準(zhǔn)用油。國IV油肯定會比國Ⅲ油貴，此前有媒體預(yù)測價格會上漲0.34-0.46元/升，漲幅約5%-6%。另一項增加的開銷就是需要定期添加尿素溶液的價格。缺少尿素后車輛將無法正常運(yùn)行，所以就要跟加油站一樣，建立足夠多的尿素站，但國內(nèi)幾乎沒有這樣的尿素站及相關(guān)的配套設(shè)施，如果要大力推廣國四標(biāo)準(zhǔn)，國家也需要投入大量的資金進(jìn)行尿素站的建設(shè)。
不過由于國內(nèi)的這些設(shè)備尚不健全，需要更多的時間去消化成本，用戶的使用成本現(xiàn)在就還不好說了。這也就需要國家在政策上面給與補(bǔ)助和引導(dǎo)，畢竟在節(jié)能減排兩方面都是有著優(yōu)勢的，在市場完善的情況下，用戶的使用成本肯定是會減少的。
3.使用變化不大
SCR主要的變化就是增加的后處理系統(tǒng)，發(fā)動機(jī)主體與國三發(fā)動機(jī)并沒有太多差別。除了需要添加尿素溶液，用戶在使用操作和使用方法是和國三電控發(fā)動機(jī)基本一致的。
4.維修保養(yǎng)是麻煩
從機(jī)械泵升級到電控發(fā)動機(jī)，修車難成了很多司機(jī)反映的問題，更多的電子控制結(jié)構(gòu)不僅讓車主遇到問題無法處理，就是到了維修站一些問題也讓修理工手足無措。國四標(biāo)準(zhǔn)后結(jié)構(gòu)會變得更加復(fù)雜，并且SCR系統(tǒng)在國內(nèi)技術(shù)發(fā)展還不完善，如果出現(xiàn)問題，如何保證能夠及時處理，不影響用戶行車，這也是一個很大的問題。
對廠家：是機(jī)遇更是挑戰(zhàn)
排放標(biāo)準(zhǔn)的升級必然還會帶來產(chǎn)品的升級換代，對于廠家來說，既是機(jī)遇更是挑戰(zhàn)。根據(jù)北京等地區(qū)升級國三標(biāo)準(zhǔn)的經(jīng)驗，在第一時間推出符合政策標(biāo)準(zhǔn)的車型，將有利于搶占市場，一旦獲得了用戶的認(rèn)可，后來者要想分得一杯羹，就要付出更多努力了。輕卡方面符合國四的車型倒不是很多，福田依靠康明斯在發(fā)動機(jī)領(lǐng)域強(qiáng)大的技術(shù)實力，推出的ISF系列發(fā)動機(jī)可以滿足排放要求，最多可以升級到歐VI標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)在廣東珠三角地區(qū)提前實施國四標(biāo)準(zhǔn)，其他整車和發(fā)動機(jī)廠家肯定也都在暗自發(fā)力了。
另外，卡車不同于其他商品，售前售后服務(wù)同樣非常重要，新技術(shù)的加入也需要廠家對售后服務(wù)水平進(jìn)行升級，如果除了故障沒有地方解決，用戶肯定不買帳了。
●? 編后語
通過小編的介紹，您是不是對國IV和SCR系統(tǒng)有了一些了解呢？
