科普 | 为何油耗更低的高效柴油发动机尿素消耗会偏高?
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2025-10-23 16:21:36
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随着商用车在全国范围内全面实施国六排放标准,卡车、客车的老司机会关注到一个问题:一些油耗更低的高效柴油发动机,在实际使用中,尿素消耗量会偏高一些。为了解答用户们的疑惑,商用汽车新闻传媒特地请教业内人士,予以解答。

一、柴油机消耗尿素的机理说明:

1、柴油机采用SCR技术满足国六排放控制要求,尿素是净化尾气中NOx污染物必不可少的反应剂;

2、尿素耗量的多少主要取决于尾气中的NOx总量(排气流量、NOx浓度);

3、NOx是柴油机尾气的主要污染物,其生成量受缸内氧浓度、燃烧温度的影响。

4、选择性催化还原SCR(Selected Catalystic Reduction)技术原理:

选择性催化还原NOx,该技术将浓度为32.5%的尿素水溶液喷入发动机的排气中,尿素水解生成NH3与NOx在SCR催化器内反应生成N2和H2O。

1 尿素水解反应:NH2CONH2+ H2O -> 2 NH3+CO2

2 NOx在催化器中的还原反应

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

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

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

SCR技术工作原理示意图

二、高效柴油发动机尿素消耗增加的说明:

与采用EGR技术路线的发动机相比,采用高效SCR技术路线的发动机新鲜进气量增加、缸内氧浓度升高,结合高压缩比活塞、高爆压等先进燃烧技术应用,柴油燃烧更充分从而降低油耗,更充分的缸内燃烧伴随更高的缸内温度,NOx生成量大幅增加(缸内燃烧温度在约1600℃以上,通常每增加100℃,NOx生成增加1倍),满足国六排放法规要求需要消耗更多的尿素处理NOx。因此,高效柴油发动机尿素耗升高是先进燃烧技术降低油耗带来的结果,属于正常现象。

三、高效柴油发动机燃油尿素综合使用成本明显降低

对于采用SCR技术路线的柴油机,油耗与尿素耗是一对矛盾体,油耗降低会导致尿素耗升高,两者共同构成了柴油机的日常液耗。国六高效柴油发动机并非单一指标的提升,而是通过对油耗、尿素耗的耦合优化降低其综合液耗,提升产品竞争力。高效柴油发动机的尿素消耗虽然增加,但是油耗降低的成本要远高于尿素耗增加的成本,日常使用中的综合液耗成本会显著下降。高效柴油发动机相比EGR技术路线发动机的油耗下降4%~7%,燃油尿素综合成本下降3%~5%。

四、影响尿素消耗的因素

与发动机油耗一样,尿素耗并不是一个稳定的数值,受驾驶习惯、行驶工况等诸多因素影响,尿素消耗是否合理需要结合具体的影响因素分析才能判断。常见的尿素耗高、尿素消耗低甚至不消耗等情况分析如下:

(1)导致尿素消耗高的因素

①驾驶习惯:频繁急加速会导致发动机喷油量骤增,缸内燃烧温度升高造成NOx排放升高,尿素喷射量随之增加;平稳驾驶能让尿素消耗更稳定。

②行驶工况:长期重载、爬坡或高速行驶时,发动机处于高负荷状态,燃烧充分且温度高,NOx排放量大,尿素消耗自然更高。

③加注劣质尿素:劣质尿素通常浓度低,催化器反应处理相同的NOx需要会加大尿素喷射量,消耗更多的尿素。

④加注高硫含量的劣质柴油造成催化器中毒,导致催化器的转化效率下降,为满足排放控制要求,控制系统会加大尿素喷射量,造成尿素消耗的升高。

(2)导致尿素消耗低或不消耗的因素

①SCR系统故障:尿素泵、喷嘴、氮氧传感器故障或者尿素罐滤芯堵塞,导致系统无法正常喷射尿素,此时仪表可能会亮起故障灯,长期不处理会导致尾气NOx排放超标,甚至触发发动机限扭,影响车辆行驶。

②轻载/怠速工况:车辆长期怠速、低速行驶或轻载运行时,发动机缸内温度低、NOx排放总量少,所需消耗的尿素少;当温度低于设定的限值时,尿素不能完全热解,就会停喷尿素。

五、国六柴油机尿燃比正常水平

六、降低尿素消耗的建议:

1、保证良好的车辆维护与保养

①坚持使用正规渠道,符合国六标准的柴油和合格的车用尿素溶液;

②定期规范保养,按时更换机油、机油滤清器、柴油滤清器及空气滤清器等,确保柴油机处于正常的工作状态;

③定期对SCR系统的尿素罐、尿素泵等零部件进行清洗保养。

2、优秀的驾驶习惯

①在驾驶车辆过程中,尽量降低整车急加速的频率,控制车辆在平稳的状态下运行;

②避免车辆长时间怠速,怠速工况下燃烧不完全产物堆积在催化剂上,导致催化剂性能下降;

③严禁车辆超速超载,车辆运行在大负荷工况,发动机缸内排出来的NOx总量增加,尿素消耗相对增加。

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