【票友說車番外篇】國四減排系統(tǒng)“葵花寶典”

這是日本特定特殊車輛排放規(guī)制，大家都見過吧？國四=日本14年排放規(guī)制=歐洲Stage IV=美國Tier IV Final。只是國內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)更寬松，對37千瓦以下沒有限制。非道路移動(dòng)機(jī)械國四其實(shí)就是玩卡車的人所熟悉的“國五”。所以咱們可以以此為基準(zhǔn)來聊聊國四。

ZX200-6

  萬萬沒想到，一紙公文，竟如晴天霹靂般讓全國工程機(jī)械的相關(guān)行業(yè)為之震動(dòng)！我相信，這所謂的“非道路第四階段標(biāo)準(zhǔn)”一下來想必把工程機(jī)械相關(guān)行業(yè)從業(yè)者們嚇到了。論壇里面天天充斥著各種亂七八糟的問題：國四排放什么時(shí)候開始實(shí)施？國四的機(jī)器有什么區(qū)別？國三的機(jī)器會不會淘汰？
  別人咱先不管，但操作手的問題咱得解答。奈何大家對于這件事兒根本沒概念。很不幸，我也沒有。但好在咱們還有國外排放標(biāo)準(zhǔn)的“成功經(jīng)驗(yàn)”，這回咱們就聊聊符合歐洲、美國和日本標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)器上的這套“減排系統(tǒng)”吧！順帶看看靚機(jī)！太過專業(yè)的內(nèi)容咱也不提（絕世武功和太監(jiān)高手之類的自然也是沒有的），但本帖可以為有意愿購機(jī)或有操作國四機(jī)器需要的人提供參考，順便科普一下原理。

SK210DLC-10

一.“減排系統(tǒng)”原理篇
  國四工程機(jī)械的“減排系統(tǒng)”可以簡單地分為兩部分：DPF和SCR。這兩套裝置各司其職。另外，“減排系統(tǒng)”中也可能包含起輔助作用的DOC。
1.DPF/DPD
  DPF，你也可以叫它DPD，意為“柴油顆粒過濾器”（Diesel Particulate Filter）是以過濾柴油燃燒渣(以下簡稱PM)產(chǎn)生的微粒子物質(zhì)（俗稱渣子，學(xué)名PM）為目的而制作的。簡單來說，DPF算是一種特殊過濾器，捕捉柴油的燃燒渣并利用大油門時(shí)較高的尾氣溫度再次燃燒，最后釋放較干凈的（PM量減少）廢氣。其原理比較簡單，只有氧化和燃燒兩個(gè)基本步驟。其中氧化催化部分叫做DOC，主要作用就是輔助DPF。
2.SCR
  “SCR”的意思是“選擇性催化還原”(Selective Catalytic Reduction) ，主要針對的是大氣污染物中最可怕的存在之一：氮氧化合物（以下簡稱為NOx）。尿素SCR系統(tǒng)由氧化催化劑、SCR催化劑和尿素水噴射裝置等構(gòu)成。其基本原理是先用前段的DPF凈化廢氣中的PM。接下來噴射尿素水，通過從尿素水中獲得的氨和SCR催化劑的作用，將NOx還原為無害的氮和水，進(jìn)而減少NOx的排放。
3.DOC
  DOC，即柴油氧化催化劑（Diesel Oxidation Catalyst）的作用是促進(jìn)氧氣對廢氣成分的氧化。DOC的存在就是為了利用廢氣中的氧氣氧化廢氣中的污染成分。DOC是一種用于提高DPF內(nèi)柴油顆粒燃燒效果的顆粒氧化裝置。相比DPF和SCR，DOC更多的是起到輔助作用，你可以把它理解成是“增強(qiáng)DPF和SCR的效果”的設(shè)備。
  值得注意的是，不同功率段的“減排設(shè)備”也不盡相同。37-75千瓦功率段主要采用的技術(shù)路線是加裝DPF；75-130千瓦功率段主要技術(shù)路線是加裝DOC和DPF；130-560千瓦功率段主要技術(shù)路線是加裝DOC和DPF外加SCR。升級成本約占總成本的10%-15%。37千瓦以下功率段的柴油機(jī)，技術(shù)上只需要進(jìn)一步優(yōu)化進(jìn)氣、燃油噴射系統(tǒng)即可，成本在量產(chǎn)的情況下幾乎可以忽略不計(jì)。說白了就是根本不加限制，比國外標(biāo)準(zhǔn)寬松很多。

DPF+SCR示意圖
翻譯：すすフィルター：碳灰過濾器（firuta- filter）；タンク：水箱（tanku-tank）；アンモニア：氨，尿素主要成分（anmonia-ammonia）；制御ユニット：控制單元（yunitto-unit）；基準(zhǔn)をクリアした：達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)（kuria-clear）；ガス：氣體（gasu-gas）；觸媒：催化劑，中文也有此說法；窒素：氮?dú)?；酸素：氧氣；酸化：氧化。括號里的都是外來詞日文羅馬音-英語寫法，好在英文詞匯都還沒超綱。剩下的日文漢字應(yīng)該都還能看懂吧……

DPF+SCR的兩個(gè)“罐子”（HD820-7）

二.尿素水使用篇
1.尿素水的處理
  千萬不要用水稀釋尿素水，也不要摻入添加劑。如果尿素水有水分，那排放的氣體就有可能不滿足檢查標(biāo)準(zhǔn)，而且發(fā)動(dòng)機(jī)大概率會趴窩！而且必須加注符合機(jī)器標(biāo)準(zhǔn)的尿素水，日本機(jī)器一般要求必須使用符合國際ISO 22241標(biāo)準(zhǔn)的尿素水，國內(nèi)尚不明確。反正你只要按照要求保證尿素水的質(zhì)量就行了。
2.尿素水的保存
  尿素水容器要保持密封，長期儲存需要保證陽光不直射且通風(fēng)良好。而且不能混入異物。尿素水需要專用容器（聚乙烯或是不銹鋼）。尿素的溫度最好保持在-11度至35度。值得注意的是這玩意兒還有保質(zhì)期。
3.尿素水的補(bǔ)充
  要注意清掃尿素水箱的蓋子及給水口周邊、尿素水容器和補(bǔ)給裝置。注意不要讓灰塵等異物進(jìn)入。尿素水如果粘在你的機(jī)器上，請用抹布等清潔。如果不清理的話尿素成分會結(jié)晶化，很難去除。挖機(jī)的外觀就是司機(jī)的臉面，所以不清理也說不過去吧……當(dāng)尿素結(jié)晶而難以擰緊瓶蓋時(shí)，應(yīng)該用晶棒去除。
PS：尿素水聞起來有一股淡淡的年久失修的公共廁所的“芳香”，非常帶勁兒！就是不知道喝起來味道怎么樣（免責(zé)聲明：嘗試者后果自負(fù)）……

位于原工具箱位置的尿素箱（ZX200-6），工具箱換了個(gè)地方

尿素箱裝在工具箱里面（HD820-7）

三.操作篇
1.自動(dòng)/手動(dòng)/強(qiáng)制再生
  一整套“減排系統(tǒng)”都是自動(dòng)化的，在一定條件下（較高轉(zhuǎn)速）會自動(dòng)進(jìn)行再生。顯示屏上會顯示剩余尿素量和再生狀態(tài)（自動(dòng)再生/清潔中）。手動(dòng)再生是選配的，日本人很少用，在歐洲機(jī)器上比較普遍。手動(dòng)再生只建議在以下情況下使用：怠速、小油門駕駛較多的情況；頻繁啟動(dòng)、停止引擎時(shí)；在氣溫非常低的狀態(tài)下運(yùn)行的情況；低負(fù)荷駕駛較多的情況（比方說混臺班）；由于油品較差等原因造成自動(dòng)再生失效的情況；在發(fā)動(dòng)機(jī)冷機(jī)狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)、停止的情況較多時(shí)。一般來說需要10-30分鐘，期間保持全油門運(yùn)轉(zhuǎn)。DPF的強(qiáng)制再生需要在經(jīng)銷商或特定的維修工廠使用專用測試儀等進(jìn)行。是強(qiáng)制將DPF內(nèi)部上升到接近600度，再燃燒DPF內(nèi)殘留PM的方法。至于SCR內(nèi)部由尿素結(jié)晶所造成的堵塞則只能清理。
2.熱機(jī)狀態(tài)下才能使用
  在冷機(jī)狀態(tài)下發(fā)動(dòng)機(jī)持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的話，尿素水無法和NOx發(fā)生反應(yīng)并結(jié)晶。只有在熱機(jī)狀態(tài)（較高轉(zhuǎn)速）下尿素才能充分反應(yīng)。DPF也需要較高轉(zhuǎn)速才能自動(dòng)再生。
3.禁止突然熄火
  發(fā)動(dòng)機(jī)停止時(shí)，排氣管內(nèi)的空氣會流入尿素水泵。空氣和尿素水的溫差大時(shí)，尿素水泵內(nèi)殘留的尿素水會干燥結(jié)晶。在發(fā)動(dòng)機(jī)停止前要注意充分冷卻。再生過程中如果突然停止發(fā)動(dòng)機(jī)也可能會造成DPF堵塞。
4.不能頻繁添加尿素
  在尿素箱內(nèi)的尿素水還沒用掉多少的情況下就往死里灌的話，再生程序可能判斷為“尿素水沒有減少=故障”，功率輸出可能會受到限制。所以必須在尿素水減少一定程度的狀態(tài)下再補(bǔ)充。

儀表右一，最小的那個(gè)就是尿素余量（日立新款ZX175W-7）

顯示屏上有尿素剩余量（PC138US-11）。尿素不足時(shí)會降功率哦！

絕對不能在大油門狀態(tài)下突然熄火，可能會導(dǎo)致尿素結(jié)晶。到時(shí)候清理起來想必會讓你崩潰！

手動(dòng)再生按鈕（神鋼新款SK210LC-11）。歐洲人之所以鐘情于手動(dòng)再生，其實(shí)是因?yàn)樘鞖夂洌?/pre>
				
			

DPF/DPD強(qiáng)制再生監(jiān)控畫面

四.禁忌篇
  這個(gè)部分是為國內(nèi)操作手量身定制的。我了解過國內(nèi)一些日本進(jìn)口本土機(jī)（日本2011年規(guī)制）的使用案例，簡直“慘不忍睹”，不按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行操作的“非死即傷”。為什么會發(fā)生這種事呢？其實(shí)說到底還得歸咎于國內(nèi)操作手的“陋習(xí)”。防患于未然，現(xiàn)在我們就來著手解決它們！
1.補(bǔ)充
  禁止使用私油，必須買中石化或中石油的正規(guī)油品！也許你每升油可以省個(gè)兩塊錢，但維修將會十分昂貴，而且對機(jī)器的壽命也有不良影響，完了還耽誤生產(chǎn)（賺錢），簡直是得不償失?。〗雇ㄟ^不可靠渠道購買尿素水，你當(dāng)然不會在里面摻水或加添加劑，但保不齊別人會啊！必須購買符合使用手冊中要求的機(jī)油，不要小看了這件事兒！想在這方面省錢？三思后也不行！
2.更換
  DPF、SCR的消耗部品需要通過正規(guī)渠道購買！哪怕經(jīng)銷商坐地起價(jià)也必須使用原廠件，即使壞了也不是你的問題！
3.操作
  請嚴(yán)格按照本帖和隨車操作手冊進(jìn)行操作！
4.故障
  操作錯(cuò)誤或油品質(zhì)量低劣都有可能造成故障。如果DPF和SCR出現(xiàn)故障，發(fā)動(dòng)機(jī)會降功率。這種情況下必須找售后！找游擊隊(duì)的一定會悔不當(dāng)初，嗯，悔不當(dāng)初、欲哭無淚！極有可能花了錢還修不好，甚至越修越壞！日本和歐洲機(jī)器有故障判定程序，會根據(jù)故障程度和種類限制發(fā)動(dòng)機(jī)功率。先是70%，再是60%，完了再50%，心理戰(zhàn)玩死你—讓你不修！

PC240NLC-11

R918 Compact

五.購買國四機(jī)器的必要性
  國四排放標(biāo)準(zhǔn)將不再延遲，預(yù)計(jì)于本年十二月正式開始實(shí)施，如期而至。其實(shí)國四落地并不代 表國三機(jī)器的謝幕，所以購買國四機(jī)器的必要性不能“一棍子打死”。
  購買機(jī)器有兩種情況：第一種是比較普遍的“追求快速回本”。可行性咱暫且不論，但在這種情況下沒必要購買國四排放機(jī)器，因?yàn)槟憔褪琴I臺減配機(jī)完了用吧用吧（就是短暫、不愛護(hù)地使用）就扔了，整臺國四還貴了不少，何必呢？第二種情況則是長期使用，不考慮短期內(nèi)回本。這種情況下就完全有必要購買國四排放的機(jī)器，這樣一來以后你就不需要再向國家繳納“環(huán)保稅”（姑且先這么稱呼）了，省心省力還省錢。兩種情況不能一概而論，請視實(shí)際情況決定。剩余的國三機(jī)器將于明年以二手機(jī)的形式銷售。
  另外，國四的落地并不意味著國三、國二之流就得謝幕，為了讓這些機(jī)器繼續(xù)為祖國的建設(shè)發(fā)光發(fā)熱，相關(guān)部門也有可能引進(jìn)國外的機(jī)制。相信很多人都不知道其實(shí)還有年齡快趕上我爸的老東西仍然在歐洲和日本服役中！這是為啥？交錢了唄！我們不妨大膽地預(yù)測一下，隨著碳回收的產(chǎn)業(yè)化，你們或許會有新的希望。或許在不久的未來，空氣污染物交易就會成為新興產(chǎn)業(yè)。既然是新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)，國家自然會大力支持。但這又是一筆新的開支，你得為機(jī)器的“排泄物”買單！權(quán)衡利弊之后發(fā)現(xiàn)如果是長期使用還是兩個(gè)罐子好哇！這“買碳錢”就好比房貸，也許每次不需要那么多錢，但就是還不完！但用這種方式榨干舊機(jī)的剩余價(jià)值倒也不錯(cuò)。

HD820-7

336F

  由于國內(nèi)缺乏相關(guān)資料，筆者采用了大量日本、歐洲方面的資料以及國外機(jī)器操作手冊的內(nèi)容，外加一篇日本人寫的研究論文，可能與國內(nèi)政策有少許出入。筆者才疏學(xué)淺，文章如有錯(cuò)漏之處，還請各位甲友不吝賜教！

PC238US-11

EWR150E

SH250-7 
PS：本帖所用圖片中的機(jī)器均能滿足國四標(biāo)準(zhǔn)哦！