柴油车为什么加尿素液?起什么作用

01-09

柴油车添加尿素就是为处理氮氧化物、从而提高排放质量,实际上针对排放(无论是汽油机、还是柴油机)可以采取源头处理、或者是末端处理的方式;上世纪90年代时,柴油车还无需添加尿素、因为那时候电控内燃机正在逐渐普及,电控内燃机可以利用高压共轨、以及精确的喷油及对进气的控制,可以在源头上改善燃烧!

柴油车为什么加尿素液?起什么作用

从而是尾气直接达标、而无需末端处理,所以早期的柴油车是不添加尿素的;只不过排放标准是在不断进行更新的,新的标准变得更加严格、更加难以实现,所以柴油机只利用电控内燃机技术上的改良已经没办法达到标准了;从国四排放标准开始,选择了SCR技术作为提高排放到国四的方式,所以从国四开始、绝大部分的柴油车开始添加尿素,因为SCR技术必须依靠尿素的辅助、才能完成对氮氧化物的催化还原

柴油车为什么加尿素液?起什么作用

柴油机为什么不用三元催化器

柴油机氮氧化物排放与汽油机相差不大(即便存在差异、也属于一个量级),汽油机转化尾气含有的一氧化碳、碳氢化物、氮氧化物依靠的是三元催化器内的贵金属,贵金属铑在一定温度下可以转化氮氧化物为氮气,只不过铑的转化浓度会受到氧浓度抑制、当氧浓度过高时铑的转化能力严重下降,所以富氧燃烧的柴油机、排放气体中氧浓度太大,会导致贵金属铑失效、从而失去对氮氧化物的转化,所以柴油机配三元催化器的理念是行不通的,这也是扩散燃烧存在的劣势!

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柴油车为什么加尿素液?起什么作用


汽油机是预混合燃烧,也就是在压缩冲程进行之前、就完成喷油,随着活塞压缩、空气与油气有足够的时间与空间形成均质(接近),形成均质混合气之后、火花塞进行点燃;因为汽油机根据进气量、决定喷油量,所以很难出现富氧燃烧状态(空燃比偏高);因为不是富氧状态,尾气中一氧化碳、碳氢化物、氮氧化物都存在,但哪个也不多;而柴油机不会根据进气量决定喷油量,而各做各的、进气量永远是越大越好!

柴油车为什么加尿素液?起什么作用



柴油机的燃烧方式是扩散燃烧、也就是接近于家庭燃气灶的燃烧方式,柴油机的压缩冲程不会压缩混合气、压缩的仅仅是空气,当活塞快到顶端时喷油、利用压缩空气的温度点燃喷出的柴油;要知道一点,汽油机火花塞跳火时油气、空气已经完成均质混合,而柴油机喷油时的那一瞬间、根本完成不了扩散,所以就是一种空气浓度低、燃油浓度大的状态,结果就是冒黑烟(柴油机冒黑烟的原因就是在于扩散燃烧,但国三以后就没冒黑烟的车子了),随着燃烧的产生、加速燃烧室内油气的扩散,从而又使得空燃比大幅度上升!

柴油车为什么加尿素液?起什么作用



空燃比大幅度上升、促使柴油机达到了富氧燃烧状态,所以柴油机的一氧化碳、碳氢化物排放很低,因为富氧燃烧、燃烧的全面,所以这两种排放物质在柴油机上很少;不过富氧燃烧却造成了氮氧化物大量产生、以及导致贵金属铑的失效,所以柴油机氮氧化物排放的处理就成为了重点;所以柴油机自然不能使用三元催化器去处理氮氧化物,因为根本处理不了柴油机富氧的尾气;这才有了开头遇到的利用SCR技术通过尿素辅助还原氮氧化物,当然但凡是氨类成分都可以作为SCR系统中氮氧化物的转化剂,只不过选择尿素最为合理罢了!

柴油车为什么加尿素液?起什么作用

SCR系统利用压缩空气进行喷射,当系统工作时尿素(或氨水)会从喷嘴喷出、与废气进行混合,从而将那氧化物转化成氮气和水;这就是SCR系统的转化原理、这也是为什么现在的柴油车需要添加尿素;可以说柴油车添加尿素是从国四排放开始的产物,因为对尾气中氮氧化物含量的要求大幅度提高,依赖源头处理的方式已经无济于事,如果从调整燃烧方面入手则容易导致颗粒排放增加、反而有会导致新的问题,所以只能选择末端处理、通过SCR系统利用尿素对尾气中的氮氧化物进行还原,从而提高排放水平,所以柴油车就必须得定期添加尿素了!

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