SCR技术详解

SCR技术详解

工信部2014年第27号公告，适用于国三柴油车产品《公告》将于2014年12月31日全部废止，2015年1月1日起国三柴油车产品将不得销售。尽管目前国四尚未全面推行，但是目前已经有不少地方已经开始执行国四标准，可以说国四标准随着趋势在不可挡地持续推行着。

在国四时代也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。

SCR系统主要由车用尿素罐、SCR催化器、尿素计量模块、传感器等组成，SCR技术结构简单，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。

SCR系统原理

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，SCR采用废气减少NOX产生的环境，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，其运行过程如图所示，尾气从涡轮出来后进入排气管，排气管上安装有尿素计量喷射装置，喷入尿素水溶液，尿素溶液和尾气中的氮氧化合物在SCR反应罐中发生氧化还原反应，生成氮气和水排出车外。

SCR系统图

SCR系统结构

对于国内的重卡，新增加后处理和排放诊断功能，是国三升级到国四车型的典型技术特征。因此，国四SCR车型必有电控发动机+后处理系统+OBD诊断系统。平时，可以从车型外观和发动机铭牌信息，快速识别出一款国四车型。

SCR系统主要有车用尿素罐、SCR催化器、尿素计量模块、传感器等组成。其中，SCR催化器与排气管消音器集成为一体，因此SCR后处理器最容易一眼辨别的就是它有尿素罐。

国内尿素罐基本都是独立放置在车架侧面，如下图所示。

国外尿素罐的布置，分为独立式和集成式两种。独立式跟国内差不多，集成式布置，尿素罐和油箱并列在一起，从外面看就像是放在油箱里一样，这样的布局可能是为了整体美观、节省空间。

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。国四车型在排气连接管处有尿素喷嘴。

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。

排气管附近有排气温度传感器、NOx传感器、环境温度传感器等，检测尾气是否达到排放标准。

SCR技术的实现需要添加尿素溶液，因此车辆上也都加装了尿素液位仪表及AdBlue指示灯等。指针式仪表是最常见的，指针式尿素液位指示表和我们常见的燃油表基本上一样，不同的在于尿素液位指示表的表示除了一个小油箱的标识外还有一个ADBLUE的字样，以区分尿素液位指示表与燃油表，指针式仪表的显示较为直观。

中国重汽SITRAK的C7H牵引车就采用的是指针式尿素液位指示表，位置仪表板的右下方，旁边紧挨着燃油表。

沃尔沃FH16牵引车上，仪表也采用数段式仪表进行显示，与冷却液温度表和燃油表一起位于仪表盘左侧，信息显示简介明了。

欧曼的GTL牵引车的尿素液位指示表采用数段式显示，该表与燃油表集成在一起，燃油量通过指针显示，尿素液位则通过与燃油表指针同轴的5段发光条来显示。同时在该仪表的中部下方还有蓝色的ADBLUE指示灯。

很多车上都集成了多功能液晶显示屏，很多信息可以通过该屏幕进行显示传递，也有一些车辆则没有了尿素液位指示表，仪表上有一个ADblue的指示灯。

尿素溶液

SCR系统中最重要的就是还原剂——尿素溶液。

车用尿素溶液其实是农用尿素提纯后形成的无色、透明、清澈的的液体，浓度在31.8%-33.2%之间，用于还原氮氧化合物。目前使用的车用尿素溶液一般由32.5%高纯尿素和67.5%的去离子水组成。

车用尿素溶液最早在欧洲使用，称为Adblue，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”，在国内称为车用尿素溶液或“车用脱硝剂”。

● 工作原理

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。

● 注意事项

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。

车用尿素必须在-5度—25度之间储存。并且储存温度的不同其保质期也不一样，当温度超过35度时，车用尿素使用前必须进行检测。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。

● 生产厂家

车用尿素溶液技术门槛较低，国内很多厂家都具备生产能力。受国四的影响，很多企业也都在纷纷布局，想在车用尿素市场分一杯羹。现阶段比较大的有三家，雅苒（Yara）、可兰素、美丰化工。

雅苒是来自欧洲的公司，在欧洲拥有车用尿素的生产工厂。Air1是雅苒公司在车用尿素产品上使用的国际品牌，Air1车用尿素在欧洲、澳洲广泛使用。可兰素作为国内第一家将Adblue出口到国际市场的企业，其规模在国内也是屈指可数，其生产基地在江苏南京。美丰化工是国内大型上市企业，其技术实力也很雄厚，生产基地在四川德阳。

● 购买渠道

目前国内尿素溶液大致分为两条购买渠道。

1、服务站、备品站、网上商城等桶装供应。

桶装尿素溶液这种方式类似于机油加注，特点就是易于分销、携带方便。可以在尿素溶液用罄时及时添加，保证国四车不被限制功率正常行驶。2014年，国内桶装尿素溶液普及率已经有了很大的提升，平时用户可以在汽配城、高速服务区、卡车服务站、备品站甚至网上购买。

目前国内桶装尿素溶液规格为10kg/200kg/1000kg等。方便尿素罐容积为10-60L等各类规格的车型添加使用和用量估算。

针对网购渠道，要提一下，成功进军电子商务领域的欧曼旗舰店。欧曼配件天猫旗舰店除了直接邮寄尿素溶液，还提供先取货后补货的服务。只要在所需服务站有尿素溶液备货的前提下，用户用电脑、手机在天猫店下单付款直接去欧曼服务站取尿素，便宜又方便的同时，也进一步拓宽了尿素溶液的供应渠道。

2、车队、加油站等车用尿素加注站添加。

这类方式类似于柴油加油机加注，它的特点在于可以实现车辆就近添加尿素溶液，减少桶装尿素溶液的携带。一般加油站以及大型车队会设立尿素溶液加注站，尿素来源为厂家直销。

另外，各大尿素企业也针对车队公司等尿素用量较多企业，提供200L移动式加装设备和1吨装IBC尿素加注机。

欧洲地区采用由桶装尿素溶液到车用尿素加注站推广，这种逐步过渡的方式完成了汽车尿素溶液的供应。而且现如今欧洲车用尿素溶液加注的形式也更加多样了，其中配备了搭载车用尿素溶液加注设备的卡车进行移动加注，进一步解决了司机用户尿素溶液供应问题。

● 市场售价

目前市场上的国产尿素溶液售价多为70-75元/桶，每桶容量为10L。网购车用尿素在一定程度上会有一些优惠。以欧曼配件天猫旗舰店为例，在近日的开业促销优惠活动期间，原价58元的10升车用尿素在打折包邮后只卖49.3元。

尿素与柴油的消耗量一般为3%-5%。因此，用户在一千公里长途运行后，也会消耗上百元的尿素溶液，在日常行车中，这笔开支明显不可忽略不计。司机用户在使用尿素溶液的时候不要一味求便宜减成本。特别是选择网购的用户看到与市场价相差甚大的尿素溶液就要提高警惕，避免买到不合格车用尿素，对行车带来不必要的麻烦以及给尾气后处理器造成伤害。

SCR系统升级的烦恼

排放标准的升级带来的首先就是成本的增加，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。

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%。同时，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。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，国家需要在政策上面给与补助和引导，也需要投入大量的资金进行尿素站的建设。

国四标准后汽车结构会变得更加复杂，从机械泵升级到电控发动机，更多的电子控制结构会带来维修不便，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。

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。

目前，主要的重卡厂家都已经有了国四技术储备，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。

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。

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