國四柴油車后處理系統的匹配探討

梁小剛

（陜汽集團寶雞華山工程車輛有限責任公司，陜西 寶雞 721013）

國四柴油車后處理系統的匹配探討

梁小剛

（陜汽集團寶雞華山工程車輛有限責任公司，陜西 寶雞 721013）

在國四汽車產品開發中，國四發動機后處理系統的匹配是很重要的。文章通過介紹后處理系統的技術路線、組成部分、注意事項等內容，對產品開發起到推進作用。

國四柴油車；后處理系統

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動機，目前以高壓共軌的發動機為主。在國四汽車產品開發中，后處理系統若與整車匹配不好，就不能起到好的減少排放的作用。甚至會增加油耗，影響車輛的動力性。因此為使整車的排放尾氣滿足國四排放標準，必須通過合理的設計，使后處理裝置對發動機燃燒后的尾氣進行有效處理。

國IV排放標準是國家第四階段機動車污染物排放標準，排放污染物主要有HC（碳氫化合物）、NOx（氮氧合物）、CO（一氧化碳）、PM（微粒）等，通過更好的催化轉化器的活性層、二次空氣噴射以及帶有冷卻裝置的排氣再循環系統等技術的應用，控制和減少汽車排放污染物到規定數值以下的標準。

國內的排放標準主要是參考歐洲的標準。國III，國IV排放標準污染物排放限值上與歐III、歐IV標準完全相同，從圖1中我們可以看到，國四標準比國三對NOX和PM要求更為嚴格。

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，從3.5g/kWh降低到2g/kWh。

圖1 排放標準限值

2、國四后處理的技術路線

國四后處理的主要技術路線有兩種：電控高壓共軌系統+EGR+DOC+POC和電控高壓共軌系統+SCR。兩種技術路線的優缺點對比，可詳見表一中的內容。通過對比發現，目前，中重型國四柴油車主要配裝電控高壓共軌發動機，采用SCR后處理系統。

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

其工作原理是車輛啟動后，一方面高壓共軌發動機內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，同時另一方面后處理控制單元通過總線束與發動機ECU通訊，通過發動機的運行參數和催化還原消聲器溫度信號，計算出添藍噴射量，控制噴嘴噴射出霧狀形態的添藍到混合器內。這時混合器內的添藍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入SCR催化消聲器。在催化消聲器里，NH3和NOx反應生成無毒的氮氣氮氣和水，排出到大氣。

表1 兩種技術路線的優缺點對比

3、SCR后處理系統的構成及匹配

國四SCR后處理系統主要由尿素箱、計量噴射泵、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成。詳見圖2。

圖2 SCR后處理系統的構成

以下將主要零部件和各部件在整車設計中的匹配做個簡單介紹：

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。其內部裝有化冰熱交換裝置，利用柴油機冷卻水的熱量進行化冰。出液口內部裝有粗濾器，以防大于0.1mm的大顆粒進入噴射系統。目前采用集成塊的設計，將尿素箱和泵集成在一起，有時為了更大的集成化，也會將空氣流量計和冷卻水電磁閥集成上去。

在車輛設計中，為便于加注，尿素箱一般與油箱布置在同側，但兩者距離不能太近。

3.2 計量噴射泵的作用是根據采集的信息，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晶造成堵塞，當發動機熄火后，泵會持續工作，將管道內的殘留液體倒吸回尿素箱。

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

3.3 共軌柴油發動機的催化消聲器外形有兩種：方箱式或圓桶式，內部裝有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，這就要求設計的支架要有足夠的強度。另外，支架拉帶的位置盡量不要固定在載體上。由于后處理的化學反應對溫度要求很高，這就要求催化消聲器布置在靠近發動機端。

3.4 尿素噴嘴的作用是按照控制器的指令來進行尿素溶液的噴射。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化冰服務的。當電控單元通過尿素溫度傳感器感應到尿素溫度較低，可能會出現結冰的情況，那么控制器將打開加熱水電磁閥。熱的柴油機冷卻液就會順著管道流向儲存罐和泵內置的熱交換器，這些地方的冰就會迅速融化。閥體上一般標有流動方向，安裝時請注意安裝方向。

4、注意事項

（1）用水沖洗工作中的氮氧傳感器會導致傳感器損壞。

（2）車輛進行焊接作業時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境下，以防止尿素被污染，導致后處理系統不能正常運轉。

（5）SCR系統在發動機停機后，計量噴射系統要抽干管道中的殘液，以防結晶堵塞，所以點火開關關閉一分鐘后再斷開蓄電池總開關。

（6）加注的尿素溶液必須滿足標準要求，否則會導致計量噴射泵嚴重損壞。

5、結語

近兩年來，隨著國家對環保力度的不斷加大，重型柴油車的后處理系統也在加快升級換代。本文通過介紹國四后處理系統的技術路線、組成部分、注意事項等內容，對產品開發起到推進作用。

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，就職于陜汽集團寶雞華山工程車輛有限責任公司技術中心。主要從事發動機系統研發工作。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.07.071