为什么柴油车需要加尿素，而汽油车则不需要？

SCR·选择性催化还原技术选择的是「柴油车」

问：

为什么柴油车需要加尿素，汽车却不需要？

似乎柴油车总是被“特殊对待”，先是要配备颗粒物捕捉器，后又要强制车辆“烧尿素”，可是汽油车却没有这些要求；似乎柴油车有些“低一等”的感觉，为什么会被针对呢？

原因很简单，柴油不充分燃烧会产生两种有害物质，分别为：

1. 颗粒物
2. 氮氧化物

主体部分还是二氧化碳，其次有油烟和碳氢化合物等；而汽油不充分燃烧的主要产物是二氧化碳，其次是一氧化碳、氮氧化物和碳氢化合物，对应的缩写为CO/NOx/HC，后两种物质的占比很低。所以只需要通过三元催化器对这三种物质进行分解，分解出氮气、二氧化碳和水就行，虽然不能做到绝对还原，但也能保证尾气对环境影响的可控。

柴油的氮氧化物排放量过高，只依靠三元催化器并不能有效控制尾气对环境的影响，氮氧化物又是造成酸性雨水的主要酸分之一，如不加控制必然会对生态环境造成相当程度的破坏；于是柴油车就必须使用“选择性催化还原系统”，即SCR，也就是所谓的“烧尿素”，参考下图，尿素并不是喷射到发动机里与燃油混合，尿素水溶液是不能燃烧的。

尿素溶液是喷射到排气的SCR系统里，通过高温催化与氮氧化物进行反应，而反应的前提条件是温度足够高，一般要超过200℃才能开始反应；所以尿素的消耗量并不算大， 一般为5:100，即消耗100升柴油才会消耗5升尿素溶液。商用车型的消耗量会显得大一些，以重型卡车为例，百公里油耗是在30~40L之间的；但柴油越野车和皮卡的消耗量就不会很大了，因为偶尔的短途通勤时并不消耗尿素，温度没有达到阈值即便喷射也没有作用，所以开这类车的司机并不用担心。

DPF·颗粒物捕捉器曾经只用于柴油车，现在连汽油车也要使用了，但还没有作为强制标准；汽油车的捕捉器叫做GPF，运行原理与DPF相同，都是在日常用车过程中收集储存颗粒物，在长时间的驾驶中通过尾气高温加热捕捉器，从而还原掉颗粒物。

不过关于还原的方式还是有所差异的，正常方式有两个。

• 行驶中再生
• 原地再生

如果车辆以长时间短途驾驶为主的话，颗粒物是无法在行驶中再生的，因为温度不够；可是过多的颗粒物堵塞捕捉器之后会造成排气背压的升高，导致发动机进气量缩减，扭矩会严重下滑；扭矩的下滑直接造成功率和马力的下降，动力减弱只能通过拉升转速补偿，这会让油耗升高数倍。所以在堵塞后还需要能原地再生，一般卡车都有这种功能。

原地再生大多是自动的，在堵塞严重后，只要启动发动机就能通过仪表盘进行提醒，随后自动升高转速至2000转左右；通过高转速产生的高温加热捕捉器，持续20~30分钟同样能有效清理掉颗粒物。

然而某些汽油车不具备原地再生的设定，需要人工控制并拉高转速清理，或者是拆卸掉捕捉器进行清理，前者不好控制、后者成本很高；所以这些车才会成为投诉的重点对象，在选择汽车时要避开这些问题车才好。

编辑：天和Auto-汽车科学岛

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为什么柴油车需要加尿素，而汽油车则不需要？

为什么柴油车需要加尿素，而汽油车则不需要？

这主要是因为：柴油机的尾气中含有大量的、对大气有严重污染的氮氧化合物，这些物质必须用尿素来让它还原成无害的物质；而汽油机的尾气中氮氧化物含量很少，使用三元催化器就可以处理干净了。

下面我们详细的解释一下。

柴油机在工作时，会让大量的空气进入燃烧室，再将其强力压缩，形成高温高压的空气。在压缩上止点附近，喷油器开始向高温高压的空气中喷射适量的柴油。由于柴油粘度大，所以喷入气缸的柴油并不会完全汽化，而是以一个个的小颗粒存在的，在燃烧室中与空气混合后形成的可混合气也不是均匀的。为了让柴油充分燃烧，通常是让空气的量远大于柴油的量，空燃比一般都超过了20（标准是15左右）。

这样柴油和空气组成的可燃混合气在燃烧时，就形成了富氧燃烧。由于空气的主要成分是氮气，氮气在高温高压的燃烧室中，与空气中的氧气发生反应，生成了氮氧化物（一氧化氮、二氧化氮等）。氮氧化物是一种有毒有害的气体，在空气中会与水结合形成亚硝酸，形成酸雨，进而导致土壤酸化以及水体富营养化，所以氮氧化物对大气的污染是比较严重的。

那么如何降低柴油机氮氧化物的排放呢？

一方面，是通过改善可燃混合气的燃烧，让柴油机尽可能的少生成氮氧化物，比如降低燃烧室温度、改善燃烧室形状、改善喷油器喷油规律、采用废气再循环技术（EGR）等。这些方法统称为“机内净化”。

但是机内净化对降低氮氧化物的生成量作用很小，并且需要极高的成本和较长的时间。在日益严苛的排放法规面前，人们只能另辟蹊径，用机外净化的方法来处理柴油机尾气中的氮氧化物。

所谓的机外净化，就是对柴油机的尾气直接进行净化处理。这个机外净化其实是一个综合性的措施，不仅仅要降低氮氧化物的排放，还要降低颗粒物的排放，主要的措施有氧化催化转换器（DOC）、颗粒捕集器（POC）、颗粒过滤器（DPF）以及选择性催化还原技术（SCR）。其中的前三项主要是针对颗粒物的排放，而后面的选择性催化还原技术（SCR）主要针对氮氧化物排放。

这个选择性催化还原系统（SCR）的工作介质就是尿素，它一般用32.5%的高纯尿素和67.5%的去离子水配置而成，学名叫做“柴油机尾气处理液”。在柴油机工作时，将一定量的尿素水溶液喷入排气管，与高温高压尾气相混合；随后尿素在高温下发生水解和热解反应，生成氨气（NH3）；然后氨气与尾气一起进入SCR催化器，在催化剂的高温表面（300~500°C），氨气将氮氧化物还原为无毒无害的氮气和水，而多余的氨气也被还原为氮气。这样就使尾气中的氮氧化物含量大大降低，只排出氮气、二氧化碳和水，这样就达到了降低尾气中氮氧化物含量的目的。

这就是柴油机需要加尿素的原因。如果不使用尿素来还原氮氧化物，柴油机的尾气是很难达标的。至于说为什么只能使用尿素而不使用其它的物质，只能说迄今为止还没有找到比尿素还原氮氧化物效率更高的物质。

那为什么汽油机不使用尿素呢？这主要是因为，汽油机燃烧过程与柴油机有很大的区别，尾气中物质的成分也不同。汽油机是标准燃烧，汽油与空气的混合比一般是标准的1：14.7，汽油与空气几乎同等消耗完毕。尾气中的主要成分是一氧化碳、碳氢化合物和少量的氮氧化物。

这些物质对大气也是有害的，所以也要进行处理。不过汽油机尾气中的主要成分是碳氢化合物，所以处理掉碳氢化合物才是主要任务。对此，汽油机使用的尾气处理装置是三元催化器，它是一种含有铂(Pt)、铑(Rh)、钯(Pd)三种金属氧化物的蜂窝状陶瓷体。当汽油机尾气流经这里时，会进行一系列复杂的氧化-还原化学反应：一氧化碳在高温下氧化成为无色、无毒的二氧化碳，碳氢化合物在高温下氧化成水和二氧化碳，氮氧化物还原成氮气和氧气。就这样三种有害气体都变成了无毒无害的常见气体，汽车尾气就这样得以净化。

由于汽油机尾气中的氮氧化物含量是极少的，三元催化器就足以完成净化作用了，所以汽油机并不需要专门清除氮氧化物的尿素。不过现在的国六排放汽油机，对颗粒物的排放有很高的要求，所以很多发动机都需要在排气管中安装一个颗粒捕捉器，这个东西非常容易堵塞，将来会是一个大麻烦。