【国四来了 】实现国四排放主流技术路线 SCR系统简介

      从10月1日开始,全 国许多省市已经开始实行国四排放标准,国四时代已经到来!现在在小帕的带领下让我们继续认识下国四标准,以做好迎接国四准备!
国四标准简 介:
      国IV排放标准是 国家第四阶段机动车污染物排放标准,汽车排放污染物主要有HC(碳氢化合 物)、NOx(氮氧合物 )、CO(一氧化碳 )、PM(微粒)等 ,通过更好的催化转化器的活性层、二次空气喷射以及带有冷却装置的排气再循环系统等技术的应用,控制和减少汽车排放污染物到规定数值以下的标准。
     国内的汽车 排放标准主要是参考欧洲的标准。国III,国IV排放标准污 染物排放限值上与欧III、欧IV标准完全相 同,国四标准比国三对NOX和PM要求更为严 格。
国四排放标 准技术路线:
     在国四时代 有两种主要的升级方案,一类是通过使用选择性催化还原(SCR)技术,利用 尿素溶液对尾气中的氮氧化物进行处理;还有一类是通过微粒捕集器(DPF)或微粒催 化转换器(DOC),针对燃 烧产生的微粒进行处理的EGR(废气再循环 )技术。
     EGR和SCR两种技术路 线在欧美等国家都有被采用,它们都能够实现欧IV以及欧V的排放标准 ,那他们到底有什么区别呢?小编在这里做个简单的介绍。
1.原理不同
     先给大家简 单介绍一下两者的原理吧。由于NOX和PM是可以产生 互逆反应,在一定的条件下可以相互转换,EGR和SCR两者之间也 可以从它们处理这两种物质的方法上看出区别来。
     EGR的工作原理 是少部分废气经EGR阀进入进气 系统,将一部分排气循进气管与新鲜空气混合后进入汽缸燃烧,废气中的CO2可以增加混 合气的热容量,降低燃烧时的最高温度,抑制NOx的生成,从 而降低了废气中的NOx的含量,同 时,对于产生的PM(固体微粒 )则通过DPF(微粒捕集 器)或DOC等后处理方 法过滤掉。
     SCR相比EGR采用废气减 少NOX产生的环境 ,SCR则更多的把 功夫做在后头。首先通过调整喷射软件及其它措施,在发动机汽缸内让其充分燃烧,使本机PM排放达到国 四。对于产生的NOx,在车辆的 排气系统中加上一套电控尿素喷射系统,通过“选择性催化还原”过程,将废气中的NOx转化成氮气 和水排出车外。
2.结构区别
     SCR技术结构相 对更加简单,只需在发动机的基础上建立,需要增加一套尿素还原剂的系统,并且需要定期添加尿素水溶液。
     相比之下, EGR发动机则少 了这方面的麻烦,不需要添加任何东西。不过,EGR发动机的温 度对于燃烧的排放物影响较大,为了保证正常的EGR温度,在长 途运输的车辆上必须装配大流量、高效的冷却系统。这对于中国目前平头载重车驾驶室设计来讲,也是个严重的考验。
3.对燃油的要 求
     为了达到更 清洁的排放,发动机当然也要使用更为洁净的燃油。这两种系统对于燃油的要求都比较高,尤其是对燃油中的含硫量。
     EGR对燃油中的 硫比较敏感,参与燃烧后形成的SOx与水蒸气会 形成酸性腐蚀物,会引起发动机内部的增加腐蚀磨损,对发动机有着比较大的杀伤力。
     对于SCR系统而言, SCR系统中,废 气中的硫将会导致催化剂的活性下降,产生不可再生反应,从而排放不达标。
     考虑到成本 以及技术等问题,目前国内主流柴油机生产企业更多的将目光转向了SCR,将其作为 未来国内柴油机排放继续升级的主要技术方向。
●  SCR控制系统升 级
     SCR系统中的尿 素剂量最终由发动机管理系统控制,尿素的喷入量必须要与NOx的浓度相匹 配,在保证降低NOx的同时,不 能超过份量。尿素的喷人量过少,则达不到应有的处理水平,尿素的喷人量过多,则会使多余的氨气排入大气,导致新的污染。所以,必须有高灵敏度的NOx浓度传感器 以及相应的高精度尿素喷射装置。
     催化转换器 安置在排气气流当中。它的外表与消声器很像,只是明显大一些。在很多情况下,该催化转换器就安装在消声器中。在温度较低(-11℃)的情况 下,尿素水溶液会结冰,也使其在寒冷地区的推广使用受到限制,但可以通过加热措施来解决。
●  尿素溶液
     在SCR系统中,最 重要的就是还原剂——尿素溶液了。有人想这个尿素溶液是不是可以用我们常见的尿素化肥兑水就可以了呢?当然是不可以的,这里的尿素溶液其实是农用尿素提纯后形成的,呈淡蓝色液态的,在卡车上需要一个单独的容器来存 储,尿素溶液中不可再添加水和柴油了。车用尿素溶液也有着不同的叫法,在欧洲被成为Adbule,而在北美 则被成为DEF,"Diesel Exhaust Fluid"的缩写,中 文直译为“柴油机排放处理液”。
     当发动机开 始工作后,ECU根据柴油机 的工况、催化器温度和环境状态来精确计量尿素溶液的喷射量。尿素溶液被喷射到排气管中,与柴油机排气进行均匀混合并进行化学反应,净化排气。尿素的消耗量比较低,满足欧IV标准的消耗 量大约是燃油消耗的3.5%,满足欧V标准大约是 燃油消耗的5%。当尿素罐 内没有尿素后,发动机的排放就不会达标,车辆的自动诊断系统也会报警,提醒司机及时添加。
     每次排放升 级都会带来一系列的问题,升级国四之后用户还要面对跟升级国三类似的问题。
1.整车价格上 升。
     排放标准的 升级带来的首先就是成本的增加,对于SCR车型而言, 由于多了一套尾气后处理系统,购车成本将大幅增长,根据行业的平均水准,国IV车的价格将 比国Ⅲ车高3万到5万元,以5万元左右的 轻卡作为标准,则该类车终端售价可能上涨60%-100%。
2.使用成本变 化
     由于要达到 更为严格的排放水平,发动机采用了更精密的控制,对燃油的质量要求也更高了。广州地区将用粤IV标准用油来 代替国III标准用油。 国IV油肯定会比 国Ⅲ油贵,此前有媒体预测价格会上涨0.34-0.46元/升,涨幅约 5%-6%。另一项增 加的开销就是需要定期添加尿素溶液的价格。缺少尿素后车辆将无法正常运行,所以就要跟加油站一样,建立足够多的尿素站,但国内几乎没有这样的尿素站及相关的配套设施,如果要大力推广国四标准,国家也需要投入大量的 资金进行尿素站的建设。
     不过由于国 内的这些设备尚不健全,需要更多的时间去消化成本,用户的使用成本现在就还不好说了。这也就需要国家在政策上面给与补助和引导,毕竟在节能减排两方面都是有着优势的,在市场完善的情况下,用户的使用成本肯定是会减 少的。
3.使用变化不 大
     SCR主要的变化 就是增加的后处理系统,发动机主体与国三发动机并没有太多差别。除了需要添加尿素溶液,用户在使用操作和使用方法是和国三电控发动机基本一致的。
4.维修保养是 麻烦
     从机械泵升 级到电控发动机,修车难成了很多司机反映的问题,更多的电子控制结构不仅让车主遇到问题无法处理,就是到了维修站一些问题也让修理工手足无措。国四标准后结构会变得更加复杂,并且SCR系统在国内 技术发展还不完善,如果出现问题,如何保证能够及时处理,不影响用户行车,这也是一个很大的问题。
对厂家:是 机遇更是挑战
     排放标准的 升级必然还会带来产品的升级换代,对于厂家来说,既是机遇更是挑战。根据北京等地区升级国三标准的经验,在第一时间推出符合政策标准的车型,将有利于抢占市场,一旦获得了用户的认可,后来者要想分得一杯羹,就要付 出更多努力了。轻卡方面符合国四的车型倒不是很多,福田依靠康明斯在发动机领域强大的技术实力,推出的ISF系列发动机 可以满足排放要求,最多可以升级到欧VI标准。现在 广东珠三角地区提前实施国四标准,其他整车和发动机厂家肯定也都在暗自发力了。
     另外,卡车 不同于其他商品,售前售后服务同样非常重要,新技术的加入也需要厂家对售后服务水平进行升级,如果除了故障没有地方解决,用户肯定不买帐了。
●  编后语
     通过小编的 介绍,您是不是对国IV和SCR系统有了一 些了解呢?
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