最近几天，大众汽车排废数据造假的丑闻震惊全球，大众汽车股价一度暴跌约40%，市值缩水约250亿欧元，更拖累了德国股市重挫。市场预期大众恐面临高达180亿美元的罚款，公司商誉更已严重受挫。截至发稿时，大众CEO文德恩宣布因失察辞职。

美国环保局表示，大众汽车在柴油车中安装了一种特殊软件，以识别汽车是否在接受美国政府的尾气排放检测，如果发现在接受检测，就会启动汽车的全部排放控制系统，使尾气排放达标，但汽车在日常使用时，则不会启动，从而导致汽车日常的氮氧化物排放量最高可至法定标准的40倍。

1、大众怎么骗过检测？

这种特殊软件究竟是怎么起作用的？

相对汽油车，柴油车尾气中常含有大量氮氧化物。为达到美国严格的环保标准，柴油车除了安装微粒过滤装置外，通常还会采用喷射尿素溶液的方法，将有毒的氮氧化物还原成无污染的氮气和水蒸气。不过尿素溶液一旦用完，就需要到修车厂填充，既麻烦又费钱。

为赢得客户芳心，大众选择了一种违规做法，即在客户平时用车时不开启喷射尿素溶液的尾气后处理系统，而是通过软件让这一系统只在尾气排放检测时启动。车主无法自己打开或关闭这一软件。

说到这儿，大家一定想了解柴油机的尾气处理系统到底是怎么样的？

2、柴油机的尾气处理系统：SCR和EGR+路线

图为在法国Esquibien拍摄的一辆大众帕萨特TDI柴油车的排气系统

与汽油机不同，柴油机的主要污染物为PM 颗粒物和NOx，这两种污染物生成机理不同，且相互制约，即在减少PM 颗粒物的同时又增加了NOx 的排放，而NOx 减少的同时又使得PM 颗粒物的排放升高。正是由于柴油机污染物生成机理相互制约的影响，为使柴油机达到国Ⅳ及更高排放水平，传统的机内净化（优化燃烧）技术已无能为力，必须与机外净化（即加装尾气处理系统）技术相结合来降低污染物排放量。

柴油车实现国Ⅳ排放标准的技术路线可分为两种： 

（1）SCR技术路线（此次大众作弊门的柴油车采用该路线）

简介：全称为“优化燃烧+SCR”技术路线，通过优化燃烧，先降低PM 颗粒物的生成量（机内净化重点解决PM），再加装转化NOx 的尾气后处理装置（机外净化重点解决NOx）。

应用：SCR路线在欧洲占主流，欧洲长途载货车几乎全部采用这一方案，相关生产企业主要有雷诺、沃尔沃、达夫、依维柯等。

SCR基本工作原理：利用尿素喷射系统将尿素水溶液喷入排气系统，尿素分解产生氨气与尾气混合，经过催化反应器与NOx发生反应，使之转化为无害的氮气和水，达到净化尾气的目的。

SCR（选择性催化还原）系统简图

博世 SCR Denoxtronic2.2系统示意图

尾气处理过程中主要涉及的化学反应如下：

(NH2)2CO + H2O = 2NH3 + CO2（尿素喷射系统）

NO + NO2 + 2NH3 = 2N2 + 3H2O（SCR 催化器）

4NO + O2 + 4NH3 = 4N2 + 6H2O（SCR 催化器）

2NO2 + O2 + 4NH3 = 3N2 + 6H2O（SCR 催化器）

（2）EGR+（DOC/POC/DPF）技术路线

简介：通过降低燃烧温度，从而降低NOx 的生成量（机内净化重点解决NOx），然后再加装吸收PM 颗粒物的尾气后处理装置（机外净化重点解决PM）。其中又以“EGR+DOC+DPF”应用最为广泛。

应用：EGR+路线在北美市场占主流（欧洲短途运输和城市公交车也主要选择此方案），相关生产企业主要有康明斯、卡特彼勒、纳威司达、斯堪尼亚、曼等。

 

EGR+基本工作原理：将部分废气经过冷却后，再次引入气缸与新鲜空气混合降低缸内氧气浓度，从而在燃烧过程中有效降低最高温度，可有效降低NOx排放，缸内较低的氧气浓度又会增加PM的排放，使发动机排放的废气中PM增加，于是需要加装DOC/ DPF 等尾气处理装置来降低PM排放量。

国Ⅳ标准柴油机EGR+技术路线有：EGR+DOC、EGR+DOC+DPF、EGR+DOC+POC三种技术路线。

EGR（废气再循环）简图

EGR系统示意图

 

EGR后添加的三种PM颗粒净化技术解析：

DOC（氧化催化转化器）技术原理：通过催化剂的氧化反应来降低柴油车尾气中的HC、CO 和SOF（可溶性有机成分）及部分SOOT（碳颗粒）微粒。主要反应如下：

HC/CO + O2 → H2O + CO2（氧化HC和CO）

NOx + O2 → NO2（氧化氮氧化合物）

SOF + O2 → CO2+ H2O（氧化可溶性有机物SOF）

SO2 + O2 → SO3（氧化形成硫酸盐）

SOOT + O2 → CO2（氧化颗粒物中部分碳颗粒）

POC（颗粒氧化催化转化器）技术原理：使废气通过一个多褶皱而不阻塞的通道，颗粒物被吸附在 POC 内，并通过氧化燃烧来清除积累下来的微粒。即吸附+氧化燃烧。

DPF（微粒捕集器）技术原理：微粒捕集器的壁面是多孔陶瓷，相邻的两个通道中，一个通道的出口侧被堵住，而另一通道的进口侧被堵住，这样尾气从一个通道进来以后，必须穿过多孔陶瓷壁面进入相邻的口，而微粒就被过滤在通道壁面。在捕集了一定量的颗粒物粒子以后， DPF系统通过燃烧堆积的炭颗粒达到清洗过滤器的效果。即过滤+燃烧。

DPT工作示意图

DOC/POC/DPT三种技术对比

（3）SCR与EGR+究竟哪一种好？

SCR 和 EGR+技术路线各有优缺点，这两种路线在国际上均被广泛应用，美国以 EGR 为主流路线，欧洲以 SCR 为主。

SCR和 EGR+技术路线对比

SCR 系统燃油经济性较好，不需要对发动机本体进行改动，实现较为容易，但系统成本较高，需要每 5000 公里加注一次尿素溶液。

相比之下，EGR+系统成本较低，维护简单，但燃油经济性较差，对发动机本体技术要求高。特别需要提到的是，EGR+路线不涉及加注尿素等消耗物，只需定期清理过滤器即可，维护方便，并且尾气处理装置安装后即自动运行，无需人为干预，环保监管更为方便。

3、国内尾气后处理系统生产企业简介

（1）系统生产企业

国外著名生产商，有法国佛吉亚、美国天纳克、德国埃贝赫等

国内具备 SCR 系统研发和生产能力的企业有：威孚力达、无锡凯龙、康明斯排放系统（中国）有限公司、浙江银轮等。

（2）催化剂及载体生产企业

SCR、 DOC、 POC、 DPF 等尾气后处理系统均需要使用催化剂。催化剂活性组分大多为贵金属及其氧化物，如Pt系、Pd系贵金属及稀土金属，载体材料有陶瓷、氧化铝等金属载体。

全球催化剂生产基本掌握在巴斯夫、优美科、庄信万丰等化工巨头手中。

国内催化剂主要生产企业有威孚环保、贵研铂业和四川中自等。

而全球催化剂载体生产企业较多，如美国康宁、 NGK、德国依米泰克等。

（3）零部件生产企业

EGR+DOC/POC/DPF 尾气处理系统包含 EGR和催化器（或捕集器），主要成本在后者，国内主要催化器生产企业为威孚力达和四川中自。

SCR 系统主要由 SCR 催化器，尿素溶液供给单元、喷射单元等部分组成，其中后两者技术含量高，利润水平也高。部分企业专注于尿素供给和喷射模块的研究和生产，如博世汽柴、苏州派格力等。还有部分从事 SCR 催化器生产的企业，如银轮股份等。