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汽车的尿素,汽车尿素起什么作用?

2023-04-08来源:萧翱瘁编辑:佚名标签:

文章导读
随着汽车制造行业对车辆排放标准要求的逐步提升,以及检测环节的标准细化;车辆的颗粒物排放要求越来越高,柴油车因尾气中的颗粒物较多,在IV-V阶段中就陆续装备了DPF(颗粒物捕捉器),

随着汽车制造行业对车辆排放标准要求的逐步提升,以及检测环节的标准细化;车辆的颗粒物排放要求越来越高,柴油车因尾气中的颗粒物较多,在IV-V阶段中就陆续装备了DPF(颗粒物捕捉器),汽油车升级到VI-b(6b)阶段之后也不得不加上了GPF,也就是针对汽油机的颗粒物捕捉器。

如果车辆使用主动和被动再生功能标准足够高的后置GFP,堵塞的概率还会比较低;但如果使用cGPF-集成式四元催化器或前置颗粒物捕捉器的话,捕捉器的陶瓷滤芯就比较容易堵塞了。比如某些知名的欧系汽车就出现了这个问题,其他车企引以为鉴当然会提前预防与克服;然而最大的问题是汽油车会不会被要求“加尿素”呢?这个问题需要分析一下。


什么是汽车“加尿素”

解析这个问题首先要说明什么是「尿素」,因为真的有些司机认为尿素是“高温环境中风干的尿碱”……

这样的理解就像是以为“玻尿酸”是往脸上“打泡尿”一样可爱,这只是个段子;尿素是一种有机化合物,由碳、氮、氧、氢组成,分子式为NH4N2O,外形特征是白色的晶体,可以非常理想的与水溶合。尿素是一种中性的肥料,农村的朋友应当都很熟悉;它的特点是对土壤的破坏程度低,很多花草爱好者使用的氮肥也就是尿素溶液,土壤显然也没有问题。


不过这些都不重要,重点在于尿素有气味吗?——尿素本身无味道,需要在受热分解或遇到碱性物分解时才会产生氨气,氨气则是一种有非常强的恶臭的气味。巧合的是尿液中含有尿素,粑粑里含有很多氨基有机物,分解之后也会释放氨气……更多的就不描述了。

尿素本身并没有气味,使用过程中也不用担心;因为尿素的分解温度是160℃,所以SCR系统的启动温度也得在200℃左右,再低一些就不能对尾气进行净化了。所以加注尿素时不用担心被异味刺激,柴油车使用的尿素溶液并不难闻,其比例是32.5%的高纯度尿素和67.5%的去离子水和蒸馏水。


SCR系统的概念是【选择性催化还原技术】,也就是分解尾气中的「氮氧化物」。

在高温环境中将尿素溶液喷到SRC硬件中,高温环境中尿素自然会分解反应,生成物包括「NH3」(氨气);而氨气除了有讨厌的刺鼻恶臭以外,还能够与SCR的催化还原NOX(氮氧化物),生成的物质是N2——氮气,空气中78%都是氮气,所以转化为氮气排放就没有问题了。

这就是SCR系统的功能,只是为什么柴油车会“先”使用这套尿素还原系统呢?


尾气成分差异

柴油燃烧不充分燃烧之后的物质有很多种,影响最大的有三种。

NOXHCCO

气体部分是氮氧化物、碳氢化合物和一氧化碳,其次还有烟尘微粒(颗粒物),成分包括重金属化合物、铅化合物和黑烟油雾;其中氮氧化物如果任由其排放的话,在空气中分解会产生形成酸性雨水的主要酸分,其次是CO。

内燃机不论汽柴油机都做不到充分燃烧,所以柴油机会排放出大量的NOX;不加强氮氧化物的处理的话,空气质量、土壤和植物都可能受到相当程度的影响。当然工业生产也存在NOX等物质的排放,所以这一领域的控制也是非常严格的。


汽油不充分燃烧的主要位置也是三种,分别为:

COHCNOx

6-b标准要求车辆的氮氧化物排放标准必须控制在35mg/km之内,那么为什么汽油机究竟需不需要SCR呢?

理论上是没有必要性的,因为氮氧化物的产生主要是因为做功温度过高;柴油的燃烧火焰温度本就高于汽油,压缩比也普遍超过汽油机很多,所以运行中会产生更多的NOX。而汽油机采用的是点燃式的点火方式,汽油的火焰温度也有明显优势;那么对于氮氧化物的控制能力本就更理想,所以在第五排放标准的阶段中,汽油机的标准是60mg/km,柴油机的标准放宽到180mg/km,由此可见两种发动机的NOX排放量有很大的差距,新规提高要求也主要是强化柴油车。


结语:汽油车预计99%不会要求使用SRC系统, 因为通过传统的三元催化器,面对排放量本就不大的汽油机,已经可以有效解决汽油车的尾气中的氮氧化物了;柴油机只是因为氮氧化物排放量过大,所以才需要单独的选择性催化系统来处理这种气体。

所以汽油车最多是需要GPF,但柴油乘用车(以越野车和皮卡为主)的爱好者也不用担心;尿素溶液的成本并不高,一桶大致要三四十元,且尿素与燃油的百公里消耗比例最多是1:10,也就是消耗10升柴油才会消耗一升尿素溶液,对于省油的柴油发动机而言还是可以接受的。


编辑:天和Auto-汽车科学岛

天和MCN发布,保留版权保护权利

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随着汽车制造行业对车辆排放标准要求的逐步提升,以及检测环节的标准细化;车辆的颗粒物排放要求越来越高,柴油车因尾气中的颗粒物较多,在IV-V阶段中就陆续装备了DPF(颗粒物捕捉器),汽油车升级到VI-b(6b)阶段之后也不得不加上了GPF,也就是针对汽油机的颗粒物捕捉器。

如果车辆使用主动和被动再生功能标准足够高的后置GFP,堵塞的概率还会比较低;但如果使用cGPF-集成式四元催化器或前置颗粒物捕捉器的话,捕捉器的陶瓷滤芯就比较容易堵塞了。比如某些知名的欧系汽车就出现了这个问题,其他车企引以为鉴当然会提前预防与克服;然而最大的问题是汽油车会不会被要求“加尿素”呢?这个问题需要分析一下。


什么是汽车“加尿素”

解析这个问题首先要说明什么是「尿素」,因为真的有些司机认为尿素是“高温环境中风干的尿碱”……

这样的理解就像是以为“玻尿酸”是往脸上“打泡尿”一样可爱,这只是个段子;尿素是一种有机化合物,由碳、氮、氧、氢组成,分子式为NH4N2O,外形特征是白色的晶体,可以非常理想的与水溶合。尿素是一种中性的肥料,农村的朋友应当都很熟悉;它的特点是对土壤的破坏程度低,很多花草爱好者使用的氮肥也就是尿素溶液,土壤显然也没有问题。


不过这些都不重要,重点在于尿素有气味吗?——尿素本身无味道,需要在受热分解或遇到碱性物分解时才会产生氨气,氨气则是一种有非常强的恶臭的气味。巧合的是尿液中含有尿素,粑粑里含有很多氨基有机物,分解之后也会释放氨气……更多的就不描述了。

尿素本身并没有气味,使用过程中也不用担心;因为尿素的分解温度是160℃,所以SCR系统的启动温度也得在200℃左右,再低一些就不能对尾气进行净化了。所以加注尿素时不用担心被异味刺激,柴油车使用的尿素溶液并不难闻,其比例是32.5%的高纯度尿素和67.5%的去离子水和蒸馏水。


SCR系统的概念是【选择性催化还原技术】,也就是分解尾气中的「氮氧化物」。

在高温环境中将尿素溶液喷到SRC硬件中,高温环境中尿素自然会分解反应,生成物包括「NH3」(氨气);而氨气除了有讨厌的刺鼻恶臭以外,还能够与SCR的催化还原NOX(氮氧化物),生成的物质是N2——氮气,空气中78%都是氮气,所以转化为氮气排放就没有问题了。

这就是SCR系统的功能,只是为什么柴油车会“先”使用这套尿素还原系统呢?


尾气成分差异

柴油燃烧不充分燃烧之后的物质有很多种,影响最大的有三种。

NOXHCCO

气体部分是氮氧化物、碳氢化合物和一氧化碳,其次还有烟尘微粒(颗粒物),成分包括重金属化合物、铅化合物和黑烟油雾;其中氮氧化物如果任由其排放的话,在空气中分解会产生形成酸性雨水的主要酸分,其次是CO。

内燃机不论汽柴油机都做不到充分燃烧,所以柴油机会排放出大量的NOX;不加强氮氧化物的处理的话,空气质量、土壤和植物都可能受到相当程度的影响。当然工业生产也存在NOX等物质的排放,所以这一领域的控制也是非常严格的。


汽油不充分燃烧的主要位置也是三种,分别为:

COHCNOx

6-b标准要求车辆的氮氧化物排放标准必须控制在35mg/km之内,那么为什么汽油机究竟需不需要SCR呢?

理论上是没有必要性的,因为氮氧化物的产生主要是因为做功温度过高;柴油的燃烧火焰温度本就高于汽油,压缩比也普遍超过汽油机很多,所以运行中会产生更多的NOX。而汽油机采用的是点燃式的点火方式,汽油的火焰温度也有明显优势;那么对于氮氧化物的控制能力本就更理想,所以在第五排放标准的阶段中,汽油机的标准是60mg/km,柴油机的标准放宽到180mg/km,由此可见两种发动机的NOX排放量有很大的差距,新规提高要求也主要是强化柴油车。


结语:汽油车预计99%不会要求使用SRC系统, 因为通过传统的三元催化器,面对排放量本就不大的汽油机,已经可以有效解决汽油车的尾气中的氮氧化物了;柴油机只是因为氮氧化物排放量过大,所以才需要单独的选择性催化系统来处理这种气体。

所以汽油车最多是需要GPF,但柴油乘用车(以越野车和皮卡为主)的爱好者也不用担心;尿素溶液的成本并不高,一桶大致要三四十元,且尿素与燃油的百公里消耗比例最多是1:10,也就是消耗10升柴油才会消耗一升尿素溶液,对于省油的柴油发动机而言还是可以接受的。


编辑:天和Auto-汽车科学岛

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