科普 | 為何油耗更低的高效柴油發(fā)動(dòng)機(jī)尿素消耗會(huì)偏高？

隨著商用車在全國(guó)范圍內(nèi)全面實(shí)施國(guó)六排放標(biāo)準(zhǔn)，卡車、客車的老司機(jī)會(huì)關(guān)注到一個(gè)問題：一些油耗更低的高效柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，在實(shí)際使用中，尿素消耗量會(huì)偏高一些。為了解答用戶們的疑惑，商用汽車新聞傳媒特地請(qǐng)教業(yè)內(nèi)人士，予以解答。

一、柴油機(jī)消耗尿素的機(jī)理說明：

1、柴油機(jī)采用SCR技術(shù)滿足國(guó)六排放控制要求，尿素是凈化尾氣中NOx污染物必不可少的反應(yīng)劑；

2、尿素耗量的多少主要取決于尾氣中的NOx總量（排氣流量、NOx濃度）；

3、NOx是柴油機(jī)尾氣的主要污染物，其生成量受缸內(nèi)氧濃度、燃燒溫度的影響。

4、選擇性催化還原SCR（Selected Catalystic Reduction）技術(shù)原理：

選擇性催化還原NOx，該技術(shù)將濃度為32.5%的尿素水溶液噴入發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣中，尿素水解生成NH3與NOx在SCR催化器內(nèi)反應(yīng)生成N2和H2O。

1 尿素水解反應(yīng)：NH2CONH2 + H2O -> 2 NH3 +CO2

2 NOx在催化器中的還原反應(yīng)

NO+NO2+2NH3 -> 2N2+3H2O

4NO+O2+4NH3 -> 4N2+6H2O

2NO2+O2+4NH3 -> 3N2+6H2O

SCR技術(shù)工作原理示意圖

二、高效柴油發(fā)動(dòng)機(jī)尿素消耗增加的說明：

與采用EGR技術(shù)路線的發(fā)動(dòng)機(jī)相比，采用高效SCR技術(shù)路線的發(fā)動(dòng)機(jī)新鮮進(jìn)氣量增加、缸內(nèi)氧濃度升高，結(jié)合高壓縮比活塞、高爆壓等先進(jìn)燃燒技術(shù)應(yīng)用，柴油燃燒更充分從而降低油耗，更充分的缸內(nèi)燃燒伴隨更高的缸內(nèi)溫度，NOx生成量大幅增加（缸內(nèi)燃燒溫度在約1600℃以上，通常每增加100℃，NOx生成增加1倍）,滿足國(guó)六排放法規(guī)要求需要消耗更多的尿素處理NOx。因此，高效柴油發(fā)動(dòng)機(jī)尿素耗升高是先進(jìn)燃燒技術(shù)降低油耗帶來的結(jié)果，屬于正常現(xiàn)象。

三、高效柴油發(fā)動(dòng)機(jī)燃油尿素綜合使用成本明顯降低

對(duì)于采用SCR技術(shù)路線的柴油機(jī)，油耗與尿素耗是一對(duì)矛盾體，油耗降低會(huì)導(dǎo)致尿素耗升高，兩者共同構(gòu)成了柴油機(jī)的日常液耗。國(guó)六高效柴油發(fā)動(dòng)機(jī)并非單一指標(biāo)的提升，而是通過對(duì)油耗、尿素耗的耦合優(yōu)化降低其綜合液耗，提升產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。高效柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的尿素消耗雖然增加，但是油耗降低的成本要遠(yuǎn)高于尿素耗增加的成本，日常使用中的綜合液耗成本會(huì)顯著下降。高效柴油發(fā)動(dòng)機(jī)相比EGR技術(shù)路線發(fā)動(dòng)機(jī)的油耗下降4%~7%，燃油尿素綜合成本下降3%~5%。

四、影響尿素消耗的因素

與發(fā)動(dòng)機(jī)油耗一樣，尿素耗并不是一個(gè)穩(wěn)定的數(shù)值，受駕駛習(xí)慣、行駛工況等諸多因素影響，尿素消耗是否合理需要結(jié)合具體的影響因素分析才能判斷。常見的尿素耗高、尿素消耗低甚至不消耗等情況分析如下：

（1）導(dǎo)致尿素消耗高的因素

①駕駛習(xí)慣：頻繁急加速會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)噴油量驟增，缸內(nèi)燃燒溫度升高造成NOx排放升高，尿素噴射量隨之增加；平穩(wěn)駕駛能讓尿素消耗更穩(wěn)定。

②行駛工況：長(zhǎng)期重載、爬坡或高速行駛時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)處于高負(fù)荷狀態(tài)，燃燒充分且溫度高，NOx排放量大，尿素消耗自然更高。

③加注劣質(zhì)尿素：劣質(zhì)尿素通常濃度低，催化器反應(yīng)處理相同的NOx需要會(huì)加大尿素噴射量，消耗更多的尿素。

④加注高硫含量的劣質(zhì)柴油造成催化器中毒，導(dǎo)致催化器的轉(zhuǎn)化效率下降，為滿足排放控制要求，控制系統(tǒng)會(huì)加大尿素噴射量，造成尿素消耗的升高。

（2）導(dǎo)致尿素消耗低或不消耗的因素

①SCR系統(tǒng)故障：尿素泵、噴嘴、氮氧傳感器故障或者尿素罐濾芯堵塞，導(dǎo)致系統(tǒng)無法正常噴射尿素，此時(shí)儀表可能會(huì)亮起故障燈，長(zhǎng)期不處理會(huì)導(dǎo)致尾氣NOx排放超標(biāo)，甚至觸發(fā)發(fā)動(dòng)機(jī)限扭，影響車輛行駛。

②輕載/怠速工況：車輛長(zhǎng)期怠速、低速行駛或輕載運(yùn)行時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)溫度低、NOx排放總量少，所需消耗的尿素少；當(dāng)溫度低于設(shè)定的限值時(shí)，尿素不能完全熱解，就會(huì)停噴尿素。

五、國(guó)六柴油機(jī)尿燃比正常水平

六、降低尿素消耗的建議：

1、保證良好的車輛維護(hù)與保養(yǎng)

①堅(jiān)持使用正規(guī)渠道，符合國(guó)六標(biāo)準(zhǔn)的柴油和合格的車用尿素溶液；

②定期規(guī)范保養(yǎng)，按時(shí)更換機(jī)油、機(jī)油濾清器、柴油濾清器及空氣濾清器等，確保柴油機(jī)處于正常的工作狀態(tài)；

③定期對(duì)SCR系統(tǒng)的尿素罐、尿素泵等零部件進(jìn)行清洗保養(yǎng)。

2、優(yōu)秀的駕駛習(xí)慣

①在駕駛車輛過程中，盡量降低整車急加速的頻率，控制車輛在平穩(wěn)的狀態(tài)下運(yùn)行；

②避免車輛長(zhǎng)時(shí)間怠速，怠速工況下燃燒不完全產(chǎn)物堆積在催化劑上，導(dǎo)致催化劑性能下降；

③嚴(yán)禁車輛超速超載，車輛運(yùn)行在大負(fù)荷工況，發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)排出來的NOx總量增加，尿素消耗相對(duì)增加。

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