梁小剛

（陜汽集團(tuán)寶雞華山工程車輛有限責(zé)任公司，陜西 寶雞 721013）

國四柴油車后處理系統(tǒng)的匹配探討

梁小剛

（陜汽集團(tuán)寶雞華山工程車輛有限責(zé)任公司，陜西 寶雞 721013）

在國四汽車產(chǎn)品開發(fā)中，國四發(fā)動(dòng)機(jī)后處理系統(tǒng)的匹配是很重要的。文章通過介紹后處理系統(tǒng)的技術(shù)路線、組成部分、注意事項(xiàng)等內(nèi)容，對產(chǎn)品開發(fā)起到推進(jìn)作用。

國四柴油車；后處理系統(tǒng)

CLC NO.:U464 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2016)07-224-02

1、概述

國四柴油車主要裝配滿足國四排放的發(fā)動(dòng)機(jī)，目前以高壓共軌的發(fā)動(dòng)機(jī)為主。在國四汽車產(chǎn)品開發(fā)中，后處理系統(tǒng)若與整車匹配不好，就不能起到好的減少排放的作用。甚至?xí)黾佑秃模绊戃囕v的動(dòng)力性。因此為使整車的排放尾氣滿足國四排放標(biāo)準(zhǔn)，必須通過合理的設(shè)計(jì)，使后處理裝置對發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒后的尾氣進(jìn)行有效處理。

國IV排放標(biāo)準(zhǔn)是國家第四階段機(jī)動(dòng)車污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，排放污染物主要有HC（碳?xì)浠衔铮?、NOx（氮氧合物）、CO（一氧化碳）、PM（微粒）等，通過更好的催化轉(zhuǎn)化器的活性層、二次空氣噴射以及帶有冷卻裝置的排氣再循環(huán)系統(tǒng)等技術(shù)的應(yīng)用，控制和減少汽車排放污染物到規(guī)定數(shù)值以下的標(biāo)準(zhǔn)。

國內(nèi)的排放標(biāo)準(zhǔn)主要是參考?xì)W洲的標(biāo)準(zhǔn)。國III，國IV排放標(biāo)準(zhǔn)污染物排放限值上與歐III、歐IV標(biāo)準(zhǔn)完全相同，從圖1中我們可以看到，國四標(biāo)準(zhǔn)比國三對NOX和PM要求更為嚴(yán)格。

從圖1可以看出，從國四到國五，其它排放限值都保持不變，只有對NOx的排放要求更嚴(yán)，從3.5g/kWh降低到2g/kWh。

圖1 排放標(biāo)準(zhǔn)限值

2、國四后處理的技術(shù)路線

國四后處理的主要技術(shù)路線有兩種：電控高壓共軌系統(tǒng)+EGR+DOC+POC和電控高壓共軌系統(tǒng)+SCR。兩種技術(shù)路線的優(yōu)缺點(diǎn)對比，可詳見表一中的內(nèi)容。通過對比發(fā)現(xiàn)，目前，中重型國四柴油車主要配裝電控高壓共軌發(fā)動(dòng)機(jī)，采用SCR后處理系統(tǒng)。

SCR是由Selective（選擇性）、Catalytic（催化）、Reduction（還原）三個(gè)英文單詞的第一個(gè)字母組成。

其工作原理是車輛啟動(dòng)后，一方面高壓共軌發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部燃燒排出的廢氣沿著渦輪增壓器的排氣口向排氣管路流入，同時(shí)另一方面后處理控制單元通過總線束與發(fā)動(dòng)機(jī)ECU通訊，通過發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行參數(shù)和催化還原消聲器溫度信號，計(jì)算出添藍(lán)噴射量，控制噴嘴噴射出霧狀形態(tài)的添藍(lán)到混合器內(nèi)。這時(shí)混合器內(nèi)的添藍(lán)在高溫的情況下分解成氨氣（NH3）和水（H2O），與排氣充分混合后進(jìn)入SCR催化消聲器。在催化消聲器里，NH3和NOx反應(yīng)生成無毒的氮?dú)獾獨(dú)夂退?，排出到大氣?/p>

表1 兩種技術(shù)路線的優(yōu)缺點(diǎn)對比

3、SCR后處理系統(tǒng)的構(gòu)成及匹配

國四SCR后處理系統(tǒng)主要由尿素箱、計(jì)量噴射泵、催化消聲器、噴嘴、氮氧傳感器、冷卻水電磁閥、油水分離器、溫度傳感器等零件構(gòu)成。詳見圖2。

圖2 SCR后處理系統(tǒng)的構(gòu)成

以下將主要零部件和各部件在整車設(shè)計(jì)中的匹配做個(gè)簡單介紹：

3.1 尿素箱用于儲存32.5%的尿素水溶液，集成有液面高度和溫度傳感器。其內(nèi)部裝有化冰熱交換裝置，利用柴油機(jī)冷卻水的熱量進(jìn)行化冰。出液口內(nèi)部裝有粗濾器，以防大于0.1mm的大顆粒進(jìn)入噴射系統(tǒng)。目前采用集成塊的設(shè)計(jì)，將尿素箱和泵集成在一起，有時(shí)為了更大的集成化，也會將空氣流量計(jì)和冷卻水電磁閥集成上去。

在車輛設(shè)計(jì)中，為便于加注，尿素箱一般與油箱布置在同側(cè)，但兩者距離不能太近。

3.2 計(jì)量噴射泵的作用是根據(jù)采集的信息，控制噴嘴噴射十分精確的尿素。為避免尿素溶液在管路中結(jié)晶造成堵塞，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)熄火后，泵會持續(xù)工作，將管道內(nèi)的殘留液體倒吸回尿素箱。

由于泵在工作時(shí)需要散熱，在布置中，需將泵布置遠(yuǎn)離熱源，不能靠近排氣管、催化消聲器等部件。

3.3 共軌柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的催化消聲器外形有兩種：方箱式或圓桶式，內(nèi)部裝有SCR催化器和消聲器管路，表層采用不銹鋼的材料，然后是隔熱材料，保證使用過程中的外面溫度不會過高。外觀與消聲器類似，但體積更大一些。

由于催化消聲器比普通消聲器重了很多，這就要求設(shè)計(jì)的支架要有足夠的強(qiáng)度。另外，支架拉帶的位置盡量不要固定在載體上。由于后處理的化學(xué)反應(yīng)對溫度要求很高，這就要求催化消聲器布置在靠近發(fā)動(dòng)機(jī)端。

3.4 尿素噴嘴的作用是按照控制器的指令來進(jìn)行尿素溶液的噴射。噴嘴的主體由不銹鋼材料制成，安裝在排氣管上。

3.5 冷卻液電磁閥是為系統(tǒng)化冰服務(wù)的。當(dāng)電控單元通過尿素溫度傳感器感應(yīng)到尿素溫度較低，可能會出現(xiàn)結(jié)冰的情況，那么控制器將打開加熱水電磁閥。熱的柴油機(jī)冷卻液就會順著管道流向儲存罐和泵內(nèi)置的熱交換器，這些地方的冰就會迅速融化。閥體上一般標(biāo)有流動(dòng)方向，安裝時(shí)請注意安裝方向。

4、注意事項(xiàng)

（1）用水沖洗工作中的氮氧傳感器會導(dǎo)致傳感器損壞。

（2）車輛進(jìn)行焊接作業(yè)時(shí)必須拔下尿素泵的針插頭。

（3）安裝過程中保證線束防水塞不被破壞。

（4）給尿素箱中加注尿素必須在干凈的環(huán)境下，以防止尿素被污染，導(dǎo)致后處理系統(tǒng)不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

（5）SCR系統(tǒng)在發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)后，計(jì)量噴射系統(tǒng)要抽干管道中的殘液，以防結(jié)晶堵塞，所以點(diǎn)火開關(guān)關(guān)閉一分鐘后再斷開蓄電池總開關(guān)。

（6）加注的尿素溶液必須滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，否則會導(dǎo)致計(jì)量噴射泵嚴(yán)重?fù)p壞。

5、結(jié)語

近兩年來，隨著國家對環(huán)保力度的不斷加大，重型柴油車的后處理系統(tǒng)也在加快升級換代。本文通過介紹國四后處理系統(tǒng)的技術(shù)路線、組成部分、注意事項(xiàng)等內(nèi)容，對產(chǎn)品開發(fā)起到推進(jìn)作用。

The medium-duty diesel countries four post-processing system matching

Liang Xiaogang
( Baoji huashan construction vehicle of Shaan steam group Co., Ltd., Shaanxi Baoji 721013 )

In the four automobile product development, the four engine after-treatment system of matching is very important. In this paper, through the introduction of the technical route of post-processing system, component, matters needing attention, etc, to promote product development.

The four diesel; The aftertreatment system

U464

A

1671-7988(2016)07-224-02

梁小剛，助理工程師，就職于陜汽集團(tuán)寶雞華山工程車輛有限責(zé)任公司技術(shù)中心。主要從事發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)研發(fā)工作。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.07.071