“国五”时代的现实选择

今年1月，随着环境保护部、工业和信息化部发布2016年第4号公告，对汽车行业影响深远的“国五”时代即将到来。

根据油品升级进程，中国将在不同地区实施第五阶段国家机动车污染物排放标准，即“国五”标准。

从4月1日起，中国东部11个省所有进口、销售和注册的轻型汽油车、轻型柴油公交车和重型柴油车（仅用于公共交通、卫生和邮政目的）必须符合国家五项标准的要求。

自2017年1月1日起，所有在全国制造、进口、销售和注册的轻型汽油车和重型柴油车（仅用于公共交通、卫生和邮政目的）必须符合国五标准的要求。

自2017年7月1日起，全国范围内生产、进口、销售和注册的所有柴油-汽油汽车必须符合国五标准的要求。自2018年1月1日起，所有在中国制造、进口、销售和注册的轻型柴油车必须符合国五标准。

如何实现国五排放标准？

与第四排放标准相比，第五排放标准将氮氧化物排放限值降低了25%-28%，颗粒物排放限值收紧了82%。

在节能减排已成为大趋势的前提下，除了发展新能源汽车外，从汽油转向柴油的趋势也更加明显。与汽油发动机相比，柴油发动机节省了30%的燃料，二氧化碳排放量降低了30%-45%，已成为汽车行业的重要发展方向。

然而，柴油发动机的排放也面临困难：发动机通过排气筒排放的颗粒物、氮氧化物和其他排放物在废气排放中仍然对大气环境造成严重污染。是否有办法确保其排放量达到最低水平，并符合环境保护、国家排放标准甚至更高标准的要求？

答案是肯定的。面对几乎严格的国家排放标准，有必要综合利用排气后处理技术来控制排放。目前，实现柴油机国五排放标准有两种途径：

一种是SCR技术，它优化了燃料喷射和燃烧过程，控制了颗粒的产生，提高了燃烧温度，从而增加了NOx，然后添加尿素来减少NOx。

第二种是EGR+DPF技术，这实际上是一个废气再循环的过程。通过抑制NOx的产生，降低了燃烧温度，并且通过DOC（柴油氧化催化剂）或DOC+DPF（颗粒捕集器）将总颗粒物（TPM）降低到排放标准以下。

两种技术路线的比较

SCR和DPF实际上是柴油机排气后处理的两种主要技术路线，每种技术都有自己的特点和优缺点。

就性能而言，就DPF而言，废气通过DPF系统，导致排气背压增加和严重的功率损失。由于排气背压低，SCR系统具有强大的功率输出。例如，DPF系统需要补偿EGR造成的功率损失才能达到国五排放标准，还需要两级涡轮增压。SCR由于其结构简单，可以满足国五排放标准，并保持与国三相同的涡轮增压系统。

在可靠性方面，在DPF系统的废气再循环过程中，高废气温度、催化剂侵蚀和额外的燃料喷射促进了二次再生，容易造成颗粒物堵塞和安全隐患；由于需要补偿EGR系统中的压力损失，涡轮增压器一直在高负载下运行，并且容易损坏；

同时，由于废气温度高，冷却系统的可靠性也会降低。相反，由于没有DPF堵塞、高负载涡轮增压和增加的冷却系统等问题，SCR系统具有相对更好的可靠性。

在使用成本方面，评估数据显示，DPF的油耗比SCR系统高10%，这是由高排气背压和功率损失共同造成的；一旦DPF管路堵塞，就必须更换DPF总成，这很昂贵；DPF级润滑油需要CI-4级，与SCR所需的CF-4级润滑油相比，这更昂贵。

事实上，SCR系统的工作原理是向排气管中注入还原剂，废气中的氮氧化物在催化剂的作用下与还原剂反应后被还原为氨和水。SCR系统中目前使用的还原剂是尿素，但尿素是一种消耗品，必须定期添加，因此使用车辆的成本会增加。但事实上，SCR需要添加的尿素水溶液的消耗量仅为1:20，而且购买起来很方便。

以东风御风国五车型为例，其尿素罐可容纳10公斤，油箱容积为80升。每次添加对应2.5箱柴油，相当于0.016元/公里，每2500公里只需添加一次尿素。

SCR成为主流

然而，SCR技术在国IV排放标准的实施阶段已接近成熟。升级国V排放标准只需要调整技术参数，发动机不需要进行进一步的技术升级。开发成本相对较低，这将大大降低汽车制造商的升级成本和周期。如果采用EGR+DOC+DPF技术，将需要重新设计主机，并且复杂的校准过程将需要巨大的工作量。

毫无疑问，在目前中国第三和第四主机技术还不是很成熟的情况下，SCR技术的优势非常明显，市场认可度也相对较高。因此，SCR仍然是符合第五排放标准的主流技术。

从国外的实际情况来看，欧洲大多数国家选择SCR作为主流技术路线，而在美国，主要选择EGR+DOC+DPF技术路线。这是由于欧洲的成本考虑，那里的燃料价格相对较高。SCR技术良好的燃油经济性使其成为欧洲的首选。

目前，国内各家厂商正在为国五排放时代的到来做准备，并将陆续推出自己的国五产品。据统计，今年即将推出的国五产品中，大部分柴油发动机都采用了SCR技术。

例如，将于7月16日上市的东风御风国五系列产品使用ZD30和ZD25发动机，并根据日产的研发模式进行开发。它们具有高可靠性、低油耗、轻量化、超静音和低排放。东风御风国五车型采用了较为成熟的SCR技术路线。与同类产品国五车型相比，东风御风国五车型具有更好的燃油经济性、更好的适应性、更强的车辆动力、更低的维护和维修成本以及更好的可靠性。经过实验验证，东风御风国五产品的油耗与国四相比有所降低。相同排量的机油采用SCR技术路线，比DPF路线低约10%。

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