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2018-09-07 
卡车之家【卡车之家 约稿】近几年来除了持续走低的运价，另一件让卡友们闹心的事情莫过于排放标准的升级了。尤其是国三车的卡友们，自己的老伙计可能还不到十年，过两年可能就面临法规上要求强制报废的尴尬境地。
对此我在后续的文章中会详细阐述我的观点，此处先略过，此文只讨论后处理技术。排放标准不断升级也是中国在努力兑现《京都议定书》中的承诺，长远来看也是还子孙后代一个蓝天，大的战略方向是没错的，只是过程是艰难甚至痛苦的。
柴油机燃烧时产生的废气主要有NOx（氮氧化物）、HC（碳氢化合物）、CO、CO2、PM（颗粒物）以及SO2等。由于柴油机一般来说是富氧燃烧，因此CO排放相对于汽油机来说要低。NOx（氮氧化物）和HC（碳氢化合物）是形成光化学烟雾的因素，PM（颗粒物）是造成雾霾的因素，过多吸入会严重危害人体的肺，这几种废气都有不同程度的致癌作用。
排放法规和后处理技术当然也是主要针对这些危害较大的“毒瘤”。下面用一张表格来看看重型柴油车从国三到国五的污染物排放限值。
*ESC——欧洲稳态循环
从表格中可以看到国Ⅳ相比国Ⅲ的各项指标的限值均有大幅下降，这也是后处理技术从国Ⅳ阶段起必须大量使用的原因。国Ⅴ阶段相对于国Ⅳ主要是NOx（氮氧化物）进一步降低，是一个过渡阶段，短时间内要达到国Ⅵ标准不现实，来看看各个阶段的实施时间就可知道：
下面来看看被称为史上最严的重型柴油车国Ⅵ阶段的排放限值：
*WHSC——全球统一重型发动机稳态测试循环
*WHTS——全球统一重型发动机瞬态测试循环
通过两个表格的对比，首先可以看到的是国Ⅵ标准的单位发生了变化，由g/kWh变成了mg/kWh，NOx（氮氧化物）、PM（颗粒物）的限值大幅降低，同时增加了PN（粒子总数）和NH3这两个指标。（PN在国Ⅵb阶段开始执行）
国Ⅵ相比之下增加的项目还有很多：
增加了非标准循环排放测试要求和限值；
增加了整车实际道路排放测试要求和限值；
增加了排气管口位置和朝向要求；
增加了新生产车达标监管要求；
增加了远程排放管理车载终端数据发送要求；
……等等。
要达到这些限值要求，发动机厂家只能从两个方面来着手，一个是通过优化喷油、改进燃烧技术、提高喷油压力等手段来降低发动机原机尾气排放，另一个就是今天要说的后处理技术。
▎国四——SCR初登场国四相对于国三标准在各项指标上均有大幅下降，但是在进行发动机标定的时候需要在动力性、油耗以及排放之间找到一个平衡，其中NOx（氮氧化物）的排放限值单纯依靠优化喷油、提高喷油压力等手段很难使发动机原机排放水平满足要求，所以只能靠后处理技术来帮忙了——SCR选择性催化还原技术。
SCR路线是在排气管后加装一个SCR处理器，NOx（氮氧化物）在SCR处理器中和喷射出的车用尿素在一定温度下发生化学反应转化成N2（氮气）和H2O（水）排入大气。SCR系统主要由SCR催化器、尿素泵、尿素罐、尿素喷嘴、油气分离器、NOx浓度传感器、温度传感器以及相应的管路和线路组成。
EGP集成了SCR处理器和消声器，有箱式和筒式两种，箱式应用较多。当前也很多采用尿素泵和尿素罐一体式结构，相对于分体式尿素泵来说结构紧凑，节省了安装空间。
SCR系统工作分为四个阶段：初始化、预注、计量喷射以及系统排空阶段。
初始化阶段
发动机点火开关打开但是不启动发动机，SCR系统初始化并自检（检查有无现行故障码、NOx浓度传感器以及排气温度传感器是否有信号等）。
预注阶段
SCR系统开始预注的条件是排气温度传感器测得的EGP进口温度超过标定值或者发动机运转超过一定时间。
预注阶段也是系统建压的过程（即尿素泵建压），尿素水溶液需要以一定压力从尿素喷嘴中喷射到EGP中。
计量喷射阶段
ECM根据NOx浓度传感器测得的氮氧化物浓度以及温度传感器测得的排气管温度来计算需要喷射的尿素的量。（在EGP温度没有达到标定温度之前，计量泵是不会喷射尿素到SCR催化器中的）
喷射尿素也要满足一定的条件：
EGP进口温度超过标定值、没有SCR系统的现行故障码、尿素罐液位高于一定值、空气压力和尿素压力高于标定值、环境温度高于标定值以及满足ECM内的算法。
系统排空阶段
点火开关关闭后，SCR系统自动进入排空阶段，将系统内残留的尿素水溶液带入排气系统，防止尿素水溶液结晶堵塞尿素泵、尿素喷嘴以及喷射管路。很多SCR系统发生堵塞的原因和系统没有完全排空有关。
说到SCR系统还有一个不得不说的就是尿素水溶液了，它才是降低NOx浓度的功臣。
车用尿素（AUS 32）可不是地里施肥用的尿素，它是一种高纯度尿素水溶液，用AUS 32专用尿素与纯水一起配制而成，尿素含量为32.5%（31.8%~33.2%都为合格）。
它无毒无污染并且很清澈，但是泄露出来的它很容易因为水分蒸发而变成白色的结晶，在-11℃时开始结冰，所以它对于存储温度是有一定要求的。
SCR系统故障不外乎传感器故障和尿素结晶将系统堵塞这两大类，相信各位卡友因为尿素结晶没少头疼吧。尿素结晶导致系统堵塞，因此NOx浓度超标，进而ECM对发动机进行限扭引起车辆动力不足。
国四阶段SCR系统初次应用，这个阶段SCR系统的效率只有70%~80%。由于用户和厂家都是第一次接触，因此期间出现了很多闹心的问题，相信各位卡友比我体会深刻。
国五——SCR升级，EGR初现，部分地区强制安装DPF
国五阶段作为一个过渡阶段，进一步降低了NOx的限值，此时部分厂家使用了EGR技术（废气再循环）来帮助降低原机NOx排放。
NOx在高温富氧情况下容易生成，EGR技术就是将排出的部分废气冷却后引入进气系统重新参与燃烧来降低峰值燃烧温度，以此来抑制燃烧时NOx的生成。
EGR阀分为冷端和热端两种，布置在冷却器之前的为热端EGR，布置在冷却器之后的为冷端EGR。下图就属于冷端EGR：
现阶段的EGR路线很多是为了给国六打基础，提前应用EGR积攒一些经验，当然也让用户提前接触EGR路线的发动机，
国五阶段，也就是现阶段，有部分地区甚至强制安装DPF（颗粒捕捉器动辄），加装费用动辄就要上万，这个对卡友可不是一笔小数目。DPF目前在轻卡和中卡上应用相对较多，重卡上目前装备的不多。
使用DPF的一个不方便的地方就是当DPF收集的颗粒物到达一定数量的时候会导致排气背压增高，所以需要定期进行循环再生将颗粒物去除。不论是主动式还是被动式循环再生式的DPF，都需要定期停车进行循环再生，只是主动式的DPF的循环再生的间隔周期要长一些，但是成本也相对较高。
另辟蹊径——EGR+DOC+DPF
对于部分轻型发动机来说，只用EGR路线就可以满足国五阶段对于氮氧化物的限值，也就没有了SCR系统尿素容易结晶的烦恼。
DOC（氧化催化器）的作用是净化尾气中HC和CO。
当然现阶段SCR系统的效率也有了一定提升，能达到80%~90%。
▎国六——DOC+DPF+SCR，有无EGR悄然分派李总理的“蓝天保卫战”让柴油机行业各大厂家都闻风而动，纷纷为备战国六忙得不亦乐乎，不少厂家的国六产品已经在跑路试和三高试验了。
由于国六标准对于NOx和PM的限值进一步降低了，因此DPF就成了必备，此外在优化喷油这方面还增加了后喷来抑制NOx的生成。国五阶段就打基础的EGR路线目前从实际使用情况来看，在高温高压条件下，EGR阀的故障率偏高，因此部分厂家在国六阶段放弃EGR路线，通过优化喷油、优化进排气、提高SCR系统的效率以及增加尿素消耗来满足NOx排放限值的要求。
从欧洲路线来看，欧六排放下已经有斯堪尼亚、依维柯等不使用EGR路线。康明斯也在不久前展示了其国六发动机，同样是不采用EGR路线。不采用EGR路线的情况下，SCR系统的尿素消耗是不可避免的，当然国六阶段SCR系统的效率在90%以上，能相应减轻卡友们的负担。
国六标准增加了PN（粒子总数）的限值，通过优化进排气以及喷油等手段难以让原机的PN和PM排放满足要求，因此DPF就成了必需品了，建议要买国六车的卡友提前学习DPF使用相关的知识，一定要严格按照使用规程来使用，一定要严格按照操作规程定期进行循环再生，切莫因小失大。
国六标准将HC变成了THC（总碳氢化合物数），净化CO和HC的DOC也成了必备品。
康明斯的无EGR路线，将后处理系统集成一体
由此国六形成了EGR+DOC+DPF+SCR和DOC+DPF+SCR两条路线，今后陆续会有厂家亮相自家的国六产品，大家拭目以待。
▎总结后处理技术是在原机排放无法满足要求或者要使原机排放满足要求付出的成本太高的情况下才使用的补救措施，当然也是打好“蓝天保卫战”的重要武器。
从国四起，绝大部分厂家的燃油系统都采用高压共轨这一路线，到了国六阶段重型柴油机将无一例外采用高压共轨路线，喷射压力相当高，喷油器孔径非常小，这对燃油品质会非常敏感。因此，要打好“蓝天保卫找”不只是后处理，还得喝上真正的国六油！
环保标准的升级是不可逆转的，随着后处理装置的不断增多，卡友们的购车成本以及使用成本都会增加，这也是不可避免的，只能说各位卡友要理性看待啦。后处理装置的不断增多也让系统更加复杂，这对维修保养人员的专业水平也提出了更高的要求，专业的事还得要专业的人来解决，不断学习才能适应电控时代。
共同打好“蓝天保卫战”，还子孙后代一片蓝天！（文/卡车之家特约作者：凌晨发车）
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