行業(yè)動(dòng)態(tài)
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【國(guó)四來(lái)了】實(shí)現(xiàn)國(guó)四排放主流技術(shù)路線 SCR系統(tǒng)簡(jiǎn)介
從10月1日開(kāi)始，全國(guó)許多省市已經(jīng)開(kāi)始實(shí)行國(guó)四排放標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)四時(shí)代已經(jīng)到來(lái)！現(xiàn)在在小帕的帶領(lǐng)下讓我們繼續(xù)認(rèn)識(shí)下國(guó)四標(biāo)準(zhǔn)，以做好迎接國(guó)四準(zhǔn)備！國(guó)四標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介：
國(guó)IV排放標(biāo)準(zhǔn)是國(guó)家第四階段機(jī)動(dòng)車(chē)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，汽車(chē)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(guò)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(chē)排放污染物到規(guī)定數(shù)值以下的標(biāo)準(zhǔn)。
國(guó)內(nèi)的汽車(chē)排放標(biāo)準(zhǔn)主要是參考?xì)W洲的標(biāo)準(zhǔn)。國(guó)III，國(guó)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(guó)四標(biāo)準(zhǔn)比國(guó)三對(duì)NOX和PM要求更為嚴(yán)格。
國(guó)四排放標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)路線：
在國(guó)四時(shí)代有兩種主要的升級(jí)方案，一類(lèi)是通過(guò)使用選擇性催化還原(SCR)技術(shù)，利用尿素溶液對(duì)尾氣中的氮氧化物進(jìn)行處理；還有一類(lèi)是通過(guò)微粒捕集器（DPF）或微粒催化轉(zhuǎn)換器（DOC），針對(duì)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(guó)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(gè)簡(jiǎn)單的介紹。
1.原理不同
先給大家簡(jiǎn)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(lái)。
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(shí)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(shí)，對(duì)于產(chǎn)生的PM（固體微粒）則通過(guò)DPF（微粒捕集器）或DOC等后處理方法過(guò)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(guò)調(diào)整噴射軟件及其它措施，在發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸內(nèi)讓其充分燃燒，使本機(jī)PM排放達(dá)到國(guó)四。對(duì)于產(chǎn)生的NOx，在車(chē)輛的排氣系統(tǒng)中加上一套電控尿素噴射系統(tǒng)，通過(guò)“選擇性催化還原”過(guò)程，將廢氣中的NOx轉(zhuǎn)化成氮?dú)夂退懦鲕?chē)外。
2.結(jié)構(gòu)區(qū)別
SCR技術(shù)結(jié)構(gòu)相對(duì)更加簡(jiǎn)單，只需在發(fā)動(dòng)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(dòng)機(jī)則少了這方面的麻煩，不需要添加任何東西。不過(guò)，EGR發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度對(duì)于燃燒的排放物影響較大，為了保證正常的EGR溫度，在長(zhǎng)途運(yùn)輸?shù)能?chē)輛上必須裝配大流量、高效的冷卻系統(tǒng)。這對(duì)于中國(guó)目前平頭載重車(chē)駕駛室設(shè)計(jì)來(lái)講，也是個(gè)嚴(yán)重的考驗(yàn)。
3.對(duì)燃油的要求
為了達(dá)到更清潔的排放，發(fā)動(dòng)機(jī)當(dāng)然也要使用更為潔凈的燃油。這兩種系統(tǒng)對(duì)于燃油的要求都比較高，尤其是對(duì)燃油中的含硫量。
EGR對(duì)燃油中的硫比較敏感，參與燃燒后形成的SOx與水蒸氣會(huì)形成酸性腐蝕物，會(huì)引起發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部的增加腐蝕磨損，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)有著比較大的殺傷力。
對(duì)于SCR系統(tǒng)而言，SCR系統(tǒng)中，廢氣中的硫?qū)?huì)導(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(wèn)題，目前國(guó)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(lái)國(guó)內(nèi)柴油機(jī)排放繼續(xù)升級(jí)的主要技術(shù)方向。
●? SCR控制系統(tǒng)升級(jí)
SCR系統(tǒng)中的尿素劑量最終由發(fā)動(dòng)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(shí)，不能超過(guò)份量。尿素的噴人量過(guò)少，則達(dá)不到應(yīng)有的處理水平，尿素的噴人量過(guò)多，則會(huì)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(huì)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(guò)加熱措施來(lái)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(gè)尿素溶液是不是可以用我們常見(jiàn)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(shí)是農(nóng)用尿素提純后形成的，呈淡藍(lán)色液態(tài)的，在卡車(chē)上需要一個(gè)單獨(dú)的容器來(lái)存儲(chǔ)，尿素溶液中不可再添加水和柴油了。車(chē)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(xiě)，中文直譯為“柴油機(jī)排放處理液”。
當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)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(lái)精確計(jì)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(méi)有尿素后，發(fā)動(dòng)機(jī)的排放就不會(huì)達(dá)標(biāo)，車(chē)輛的自動(dòng)診斷系統(tǒng)也會(huì)報(bào)警，提醒司機(jī)及時(shí)添加。
每次排放升級(jí)都會(huì)帶來(lái)一系列的問(wèn)題，升級(jí)國(guó)四之后用戶(hù)還要面對(duì)跟升級(jí)國(guó)三類(lèi)似的問(wèn)題。
1.整車(chē)價(jià)格上升。
排放標(biāo)準(zhǔn)的升級(jí)帶來(lái)的首先就是成本的增加，對(duì)于SCR車(chē)型而言，由于多了一套尾氣后處理系統(tǒng)，購(gòu)車(chē)成本將大幅增長(zhǎng)，根據(jù)行業(yè)的平均水準(zhǔn)，國(guó)IV車(chē)的價(jià)格將比國(guó)Ⅲ車(chē)高3萬(wàn)到5萬(wàn)元，以5萬(wàn)元左右的輕卡作為標(biāo)準(zhǔn)，則該類(lèi)車(chē)終端售價(jià)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(dòng)機(jī)采用了更精密的控制，對(duì)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(lái)代替國(guó)III標(biāo)準(zhǔn)用油。國(guó)IV油肯定會(huì)比國(guó)Ⅲ油貴，此前有媒體預(yù)測(cè)價(jià)格會(huì)上漲0.34-0.46元/升，漲幅約5%-6%。另一項(xiàng)增加的開(kāi)銷(xiāo)就是需要定期添加尿素溶液的價(jià)格。缺少尿素后車(chē)輛將無(wú)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(guó)內(nèi)幾乎沒(méi)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(guó)四標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)家也需要投入大量的資金進(jìn)行尿素站的建設(shè)。
不過(guò)由于國(guó)內(nèi)的這些設(shè)備尚不健全，需要更多的時(shí)間去消化成本，用戶(hù)的使用成本現(xiàn)在就還不好說(shuō)了。這也就需要國(guó)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(shì)的，在市場(chǎng)完善的情況下，用戶(hù)的使用成本肯定是會(huì)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(dòng)機(jī)主體與國(guó)三發(fā)動(dòng)機(jī)并沒(méi)有太多差別。除了需要添加尿素溶液，用戶(hù)在使用操作和使用方法是和國(guó)三電控發(fā)動(dòng)機(jī)基本一致的。
4.維修保養(yǎng)是麻煩
從機(jī)械泵升級(jí)到電控發(fā)動(dòng)機(jī)，修車(chē)難成了很多司機(jī)反映的問(wèn)題，更多的電子控制結(jié)構(gòu)不僅讓車(chē)主遇到問(wèn)題無(wú)法處理，就是到了維修站一些問(wèn)題也讓修理工手足無(wú)措。國(guó)四標(biāo)準(zhǔn)后結(jié)構(gòu)會(huì)變得更加復(fù)雜，并且SCR系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)技術(shù)發(fā)展還不完善，如果出現(xiàn)問(wèn)題，如何保證能夠及時(shí)處理，不影響用戶(hù)行車(chē)，這也是一個(gè)很大的問(wèn)題。
對(duì)廠家：是機(jī)遇更是挑戰(zhàn)
排放標(biāo)準(zhǔn)的升級(jí)必然還會(huì)帶來(lái)產(chǎn)品的升級(jí)換代，對(duì)于廠家來(lái)說(shuō)，既是機(jī)遇更是挑戰(zhàn)。根據(jù)北京等地區(qū)升級(jí)國(guó)三標(biāo)準(zhǔn)的經(jīng)驗(yàn)，在第一時(shí)間推出符合政策標(biāo)準(zhǔn)的車(chē)型，將有利于搶占市場(chǎng)，一旦獲得了用戶(hù)的認(rèn)可，后來(lái)者要想分得一杯羹，就要付出更多努力了。輕卡方面符合國(guó)四的車(chē)型倒不是很多，福田依靠康明斯在發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域強(qiáng)大的技術(shù)實(shí)力，推出的ISF系列發(fā)動(dòng)機(jī)可以滿足排放要求，最多可以升級(jí)到歐VI標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)在廣東珠三角地區(qū)提前實(shí)施國(guó)四標(biāo)準(zhǔn)，其他整車(chē)和發(fā)動(dòng)機(jī)廠家肯定也都在暗自發(fā)力了。
另外，卡車(chē)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(duì)售后服務(wù)水平進(jìn)行升級(jí)，如果除了故障沒(méi)有地方解決，用戶(hù)肯定不買(mǎi)帳了。
●? 編后語(yǔ)
通過(guò)小編的介紹，您是不是對(duì)國(guó)IV和SCR系統(tǒng)有了一些了解呢？
