从大众排放门事件聊聊柴油“后处理技术”

如果汽车业也有一个头条客的话，那么大众如果自称了第二恐怕没有哪家企业敢去称第一。最近一段时间以来，大众汽车真是头条不断，作为其最大利润来源的中国市场这边速腾（参配、图片、询价） 断轴案是闹得个沸沸扬扬。可谁知一方还未唱罢另一方又强势登场，作为大众要全面拓展的美国市场又在近日闹出了一个柴油车排放造价的事件，如果一切指控成立，按照美国环保法的要求，大众汽车最高将被处以180亿美元的罚款，而2014年大众全球利润总和也不过123亿美元。

先来看看大众这次到底犯了什么事。根据美国环境保护局（EPA）发布的公告称，大众集团旗下的大众品牌以及奥迪品牌部分搭载了2.0L TDI柴油发动机的新车在测试软件中加入了可用于降低排放标准的失效模块，以作弊的方式保证了在EPA检测中能够以较高的排放水平过关。而在日常使用中，该模块会自动关闭后处理系统以提供更高的动力表现，同时这也使得大众旗下的几款涉案车型在日常使用过程中的氮氧化物排放量是实验室标准的四十倍以上。涉案车型包括大众甲壳虫（参配、图片、询价） 、高尔夫（参配、图片、询价） 、美版速腾、奥迪A3以及在2009年到2015年期间所投产的美版帕萨特（参配、图片、询价） ，共计48.2万辆。根据美国联邦法律，美国环境保护局可向法院申请每辆车3.75万美元的巨额罚款，这也就意味着大众集团有可能面临180亿美元的罚款。原来如此。

柴油动力一直以来都是欧洲汽车企业所大力推崇的一项清洁能源技术，同时也是欧洲企业正极力向美国市场推广的一项就似乎。毫无疑问的，大众的这一次作弊行为将会为乘用车柴油动力技术的推广蒙上一层阴影。那么，乘用车用的清洁柴油技术到底是什么样的？都有哪些形式？

简单点说，清洁柴油技术就是指的柴油发动机的排放后处理技术。柴油发动机采用压燃式的点火方式，燃烧的方式则是以扩散的方式进行燃烧。那么在这种方式下，燃料的燃烧速度取决于燃料和空气的混合速度，所以柴油发动机可以以稳定的状态实现稀薄燃烧。柴油发动机稀薄燃烧排放的特点就是碳氧化合物的排放量较低。相比于汽油发动机，柴油发动机温室气体的排放量要地上45%左右。这对于把降低碳排放作为第一关注要点的欧洲各国而言，柴油发动机的这种优势不言而喻，所以欧洲企业更注重于柴油发动机的推广。当然，有利就有弊，从另一个角度来看，稀薄燃烧就是富氧燃烧，那么富氧燃烧的特点就是氮氧化物的排放量和颗粒物的排放量会比汽油发动机的预混合式燃烧高上不少。所以，传统柴油车也就有个了冒黑烟的形象。而清洁柴油柴油技术说的就是这个氮氧化物和颗粒物的后处理方式。

一般来说，目前国际上通行的降低柴油发动机氮氧化物排放和颗粒物排放的后处理方式主要有SCR（选择性催化还原）和EGR+DPF（废气再循环加颗粒捕捉器）两条路线。这两条路线根据车型的不同也有所区别，一般来说，中重型的柴油发动机所采用的是SCR技术，而轻型的柴油发动机则更多的选择EGR+DPF技术。当然，这也有例外，比如奔驰的Bluetec技术就采用的是SCR选择性催化还原的方式。

简单点说，SCR技术首先是通过对柴油发动机喷油和燃烧过程进行优化，将颗粒物的产生降低在发动机内部，然后通过尿素溶液对尾气中的氮氧化物进行选择性的催化还原，其原理就是在含有氮氧化物的尾气中喷入氨，尿素或者其它含氮化合物，使其中的氮氧化物还原成氮气和水，由此降低氮氧化物的排放。所以采用SCR技术的柴油车都有一个额外的用于盛放尿素溶液的尿素液罐。对于乘用车而言，这个尿素罐对于整车的结构布置会带来一定的困难，所以，在乘用车上采用SCR技术的并不是多数。绝大多数的车型采用的还是EGR+DPF的技术，此次大众涉案的2.0L TDI柴油发动机也是采用的这一项技术。

分开来看，EGR技术的全称是废气再循环技术，是将发动机燃烧后排出的气体中的一部分分离出来，然后重新导入进气系统再度进行燃烧的技术。废气再循环技术是汽车用小型内燃机的一种降低氮氧化物排放的重要手段，不仅仅是柴油发动机，汽油发动机上也有所配备。由于再循环废气的惰性，所以当这一部分气体进入到气缸重新燃烧的时候必然要延缓燃烧的过程。由于燃烧过程的放慢，也就降低了富氧燃烧的情况，同时也降低了燃烧室的压力，继而直接降低了氮氧化物的产生。另一方面，由于尾气中的部分被重新导入到燃烧室内进行燃烧，所以废气的再循环也使得废气排放的总量有所减少。

俗话说有矛就有盾，事物都是具有两面性的，从EGR系统的运作原理就不难看出，废气再度进入气缸进行燃烧必然会导致空气进入量的减少，那么空气的减少以及发动机燃烧室压力的降低必然就会导致动力的缺失。这就好像是给正在长跑的马拉松运动员带上一个口罩。所以，EGR系统的设计就需要在动力性和排放总量上找到一个平衡。所以EGR系统就是保证废气的再循环量在发动机的每一个工况下都能够得到排放最优，而其中最重要的一个执行机构就是EGR阀，通过EGR阀的开闭，可以实现废气循环量的多少，当EGR阀全部关闭的情况下，车辆的动力性最好，但是排放性能也就是最差，反之亦然。

EGR阀的开闭则是通过包括氧传感器在内的一系列传感器采集的信息提供ECU进行判断来控制的。说到这里，就可以很清楚的了解大众2.0L TDI柴油发动机涉嫌排放造假的问题了，就是通过设定ECU的控制程序，加入一个实验室的测试工况，将EGR阀全开，让更多的废气进入到气缸进行燃烧。而在正常工况下，EGR阀则更多趋向于闭合的情况以保证绝对的动力输出。事实上，在网上随便一搜就可以找到很多堵住不同型号柴油发动机EGR阀的土方法，二者并没有本质的区别，只不过大众的方法更高端一些。

至于DPF技术，则是广泛安装在柴油车排气系统中用于过滤颗粒物的装置，当尾气通过DPF时，颗粒物被滤网所吸附，继而降低了颗粒物的排放。所以现在的乘用柴油车不见冒黑烟的情况更多的得益于DPF技术的运用。

虽然这一次大众的排放门事件不可避免的会对清洁柴油技术的推广蒙上一层阴影，但是从根本上来讲，清洁柴油技术依旧是降低汽车尾气排放，提高汽车燃油经济性的一条重要的技术路线，不能因为大众的造假而因噎废食。