摘 要：汽車的節(jié)能環(huán)保已作為一個世界性的課題在全球范圍內(nèi)為人們所重視，我國隨著柴油車國IV排放法規(guī)的全面實施，選擇性催化還原（簡稱SCR）技術(shù)也逐漸應用于我們的生活和生產(chǎn)中。尿素管路成為SCR系統(tǒng)的組成部分，由于尿素液的低溫結(jié)晶，開發(fā)出帶加熱性能的尿素管路。文章詳細介紹了目前柴油車電加熱尿素管的研究進展，總結(jié)了電加熱尿素管的研究情況，指出目前系統(tǒng)存在的問題，并提出相應的解決方法。

關(guān)鍵詞：柴油機；SCR系統(tǒng)；尿素結(jié)晶；電加熱尿素管

1 SCR系統(tǒng)簡介

1.1 SCR系統(tǒng)工作原理

SCR是Selective（選擇性）、Catalyic（催化）、Reduction（還原）的英文縮寫，是一種尾氣后處理系統(tǒng)。基本原理是以氨氣作為還原劑，在催化劑的作用下將柴油機排氣中有害的NOx轉(zhuǎn)化為無害的氮氣（N2）和水蒸氣，其中發(fā)生的化學反應相當復雜，主要反應的化學方程式如下：

（NH2）2O+H2O→CO2+2NH3

4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O

2NO2+2NO+4NH3→4N2+6H2O

1.2 SCR系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)

SCR系統(tǒng)由尿素箱總成、SCR催化器總成、尿素泵總成、DCU、尿素噴射器、噴射器安裝組件、傳感器、電加熱尿素管以及線束組成

1.3 SCR系統(tǒng)部件組成-電加熱尿素管路

電加熱尿素管是連接尿素箱、尿素泵、噴嘴以供尿素在系統(tǒng)內(nèi)部流動的管路，電加熱尿素管路系統(tǒng)共有3根尿素管，分別為：低壓管路（連接從尿素箱到尿素泵總成），壓力管路（從尿素泵總成到噴射器），回流管路（從噴射器到尿素箱）。要求材質(zhì)耐尿素腐蝕性，可以使用聚四氟乙烯（PTFE）、可熔融四氟乙烯（PFA）、三元乙丙橡膠（EPDM）。為了阻止尿素轉(zhuǎn)換成氨氣揮發(fā)及管路損壞，管路不要靠近如何發(fā)熱的部件，平均循環(huán)溫度不能超過50℃，超過60℃時的最大允許時間是700h，溫度絕不允許超過70℃。管路直徑按照后處理廠商要求設(shè)計，以滿足流量和壓力要求。

2 電加熱尿素管的功能介紹

2.1 工作使用前提

由于濃度為32.5%的尿素水溶液的凝固點為-11℃，因此，在環(huán)境溫度低于此溫度的地區(qū)，SCR系統(tǒng)需要啟動SCR管路加熱系統(tǒng)，對尿素管路里面尿素水溶液進行加熱。這樣即使在低溫環(huán)境下尿素水溶液也能解凍變成液體狀態(tài)，從而使整個系統(tǒng)能正常工作。

2.2 組成結(jié)構(gòu)和工作原理

電加熱尿素管由耐尿素尼龍管、加熱單元、帶加熱功能的快插接頭、線束組成。當環(huán)境溫度低于-5℃條件下，由控制裝置使用車載電源（24V）對其進行加熱，持續(xù)對管路進行加熱，防止尿素溶液在低溫環(huán)境下結(jié)晶。

3 電加熱尿素管的發(fā)展現(xiàn)狀

3.1 電阻絲材料

由加熱電阻絲纏繞在尼龍管和兩端接頭上（圖1），其中一端與線束相連接。優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，工藝方便在非加熱的基礎(chǔ)上增加加熱功能，功率穩(wěn)定，能匹配不同要求的單位長度功率，能匹配不同要求的接線方式（并串聯(lián)），缺點：加熱不夠均勻，存在加熱盲區(qū)。

3.2 熱敏電阻材料

本結(jié)構(gòu)分為多層管路結(jié)構(gòu)（圖2），內(nèi)層由耐尿素材料組成，中間是加熱層，外層由保溫材料覆蓋。優(yōu)點：熱層發(fā)熱為環(huán)向加熱，加熱均勻、能匹配各種長度，能做各種形狀的異形管路，在管路布置方面更有優(yōu)勢，接頭和管路都有過溫保護，使用壽命長。缺點：產(chǎn)品擠出工藝復雜，生產(chǎn)成本高。

3.3 可加熱膠管

這種可加熱膠管，內(nèi)裝有三元乙丙橡膠（EPDM）內(nèi)襯，兩個電熱導體裝在滌綸網(wǎng)紗上以起到傳導壓力的作用，繞在膠管上。優(yōu)點：產(chǎn)品容易彎曲，適應不同裝車環(huán)境，管路不需要成型。缺點：產(chǎn)品工藝復雜，生產(chǎn)成本高。

4 現(xiàn)行電加熱尿素管存在的問題

電加熱尿素管作為一種新技術(shù)，能有效解決尿素溶液低溫結(jié)晶的難題。但是距離大規(guī)模批量生產(chǎn)還有很長的路要走，目前電加熱尿素管結(jié)構(gòu)存在的問題有以下幾點：

（1）電觸頭絕緣處理方式需要改進?，F(xiàn)行的膠水密封方式，工作效率低下，固化時間太長，防水等級不高。

（2）狹小空間尿素管的裝配還存在缺陷。當連續(xù)出現(xiàn)轉(zhuǎn)彎半徑相切的管路，現(xiàn)有工藝無法滿足裝車，由于整車空間限制，后續(xù)尿素箱和尿素泵將整合為一體，對尿素管匹配提出更高要求。

（3）低溫解凍效果有待提高。當溫度低于-30℃以下時候，加熱解凍時間比較長，這方面的性能有待提高，才能適應極寒地區(qū)，有利于整車出口到寒冷地區(qū)的國家，提高綜合競爭力。

5 建議與展望

為了盡快解決使用上的缺陷，作者認為：

（1）應加快電加熱尿素管加熱材料的研究開發(fā)，提高加熱性能，才能提高企業(yè)的核心競爭力。

（2）盡快出臺相應的國家標準，加大對相應企業(yè)的扶持力度，這有利我國環(huán)境的改善。

（3）針對目前低溫電加熱尿素管的性能開發(fā)和應用情況，應加大這一方面的進一步研究，以期開發(fā)出適應市場應用的產(chǎn)品。

參考文獻

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[3]張建才.基于柴油機排氣后處理的排放控制技術(shù)應用研究[J].汽車實用技術(shù)， 2015（8）：56-59.

作者簡介：陳書杰（1984-），2005畢業(yè)于武漢船舶職業(yè)技術(shù)學院，現(xiàn)代汽車檢測，05到10年供職無錫格爾頓傳動軸有限公司，10年至今供職上海亞大汽車塑料制品有限公司，產(chǎn)品開發(fā)。