尿素在柴油车中的工作原理

尿素在柴油车中的工作原理主要依托SCR（选择性催化还原）系统，通过化学反应将尾气中的有害氮氧化物（NOx）转化为无害物质。以下是详细解析：

一、核心工作流程

1. 尿素喷射
   ECU（行车电脑）根据发动机的转速、喷油量等数据计算氮氧化物的理论生成量，控制尿素喷嘴向排气管内喷射雾化的尿素溶液（AdBlue）。喷射量需与尾气中NOx浓度精确匹配，过量或不足均会导致排放问题。
2. 高温分解
   尿素溶液在排气管高温（180~300℃）环境下分解为氨气（NH₃）和二氧化碳（CO₂）：
   CO(NH₂)₂ + H₂O→高温2NH₃+CO₂
   这一步骤需要严格保证尿素溶液的纯度和浓度（32.5%尿素+67.5%去离子水），否则可能产生结晶或副反应。
3. 催化还原反应
   氨气与尾气中的氮氧化物（NOx）在SCR催化转化器中发生氧化还原反应，生成无害的氮气（N₂）和水（H₂O）：
   4NO+4NH₃+O₂→催化剂4N₂+6H₂O
   2NO₂+4NH₃+O₂→催化剂3N₂+6H₂O
   催化剂通常为钒基或铁基材料，需在300~500℃的高效温度窗口工作。

二、SCR系统组成

1. 尿素储存与供给单元尿素箱：存储尿素溶液，容量通常为柴油箱的3%~5%（每百升柴油消耗约4升尿素）。尿素泵与喷嘴：负责精确计量和雾化喷射尿素溶液，需抗高温和腐蚀。
2. 传感器与控制模块NOx传感器：监测尾气中NOx浓度，反馈至ECU调整喷射量。温度传感器：确保排气管温度处于尿素分解的适宜范围。
3. 催化转化器
   内置蜂窝状催化剂载体，增大反应接触面积，提升转化效率。

三、关键技术要求

1. 尿素浓度精准性
   浓度偏差超过±0.5%会导致反应效率下降，甚至堵塞喷嘴或损坏催化器。
2. 温度控制
   排气管温度需维持在180℃以上，低温时尿素无法分解，高温（>500℃）可能损坏催化剂。
3. 抗污染设计
   需使用超纯水（电导率≤0.5μS/cm）配制尿素溶液，避免杂质引起催化剂中毒或管路堵塞。

四、实际应用与注意事项

1. 适用场景
   主要用于商用车（卡车、客车）及国四以上排放标准的柴油车，家用柴油车因空间限制较少配置。
2. 维护要求
3. 定期检查尿素液位，避免耗尽触发“限扭模式”（动力下降、油耗增加）。
4. 使用劣质尿素可能导致SCR系统报废，维修成本高达数万元。

总结

尿素在柴油车中的作用本质是通过SCR系统实现氮氧化物的无害化处理，兼顾环保法规与发动机性能。其工作原理依赖于精准的喷射控制、高温分解和催化反应，需严格遵循浓度与维护标准以确保系统长期稳定运行。