柴油機尾氣后處理主要的失效模式、成因及預防

陳曦，馬江

（埃貝赫排氣技術（西安）有限公司，陜西 西安 710200）

前言

柴油機尾氣后處理的失效會造成車輛無法運行，必須解決問題才能繼續運行，柴油機尾氣后處理的主要失效模式有以下幾點：

1 箱體開裂

1.1 箱體開裂的主要位置

箱體開裂，主要是指尾氣后處理箱體上出現開裂，開裂位置主要集中在受力較大且有懸臂部分的位置，比如箱體進氣口連接位置，排氣口連接位置。大部分開裂位置為焊縫和焊縫熱影響區，母材上出現開裂的可能性較小。

1.2 箱體開裂的原因

造成箱體開裂的原因主要有：制造過程中的焊接缺陷，比如焊縫中的微裂紋虛焊，焊穿等；產品的設計缺陷，比如進氣口位置在車輛運行過程中會受到發動機振動會通過排氣管傳遞到尾氣后處理的進氣口，而設計過程中沒有對發動機傳動的振動進行分析和設計預防，產生設計缺陷，造成產品開裂。

1.3 箱體開裂的預防

為避免箱體開裂，需要控制焊接過程，避免出現焊接缺陷，定期進行切片試驗，監控制造過程中的焊接質量；結構設計過程中，了解產品使用工況，進行模擬分析和試驗驗證，對受力較大且出現懸臂的連接位置，可以在連接處增加的翻邊等結構以增加強度。

2 尿素結晶

2.1 尿素結晶的失效形式

尿素結晶主要體現為未參與反應的尿素在噴嘴附近堆積，固化，造成尿素噴嘴和進氣口堵塞（如圖1 所示），從而增大背壓，增加油耗，影響尾氣處理效率。

2.2 尿素結晶形成的原因

造成尿素結晶的主要原因為：尿素噴射后需要于排氣尾氣充分混合，混合均勻后才能充分反應；若混合距離和時間太短，尿素與尾氣混合不充分，部分參與尿素未完全參與反應，產生結晶。

2.3 尿素結晶的預防

在結構設計過程中，尿素與尾氣充分混合主要影響因素為混合距離和混合時間；但是在尾氣后處理設計過程中，若是增加混合距離和混合時間，則會影響箱體的背壓和降噪性能，并且主機廠一般會對箱體的體積有要求。所以需要在有限的體積內，背壓和噪音不超標的前提下，盡量增加混合距離和混合時間，使尿素充分混合并反應，減少尿素液滴殘留，避免結晶風險。

3 載體失效

3.1 載體失效的表現形式

載體主要作用是催化尾氣后處理中的化學反應，對尾氣 中的顆粒物進行捕積，使經過處理的尾氣滿足排放標準。所以一旦載體失效，整個尾氣后處理箱體就會失效。載體失效主要表現為尾氣后處理箱體中的載體出現位移，脫落，碎裂等（如圖2 所示）。

圖2 載體失效

3.2 載體失效的原因

載體失效的主要原因為：在車輛運行過程中，由于車輛的振動造成載體與載體筒之間出現位移，隨著位移的增大，載體會慢慢脫落，脫落后隨著車輛的持續振動載體出現碎裂。另外還有一種情況也會造成載體失效，油品不達標，若在車輛運行過程中使用柴油品質不達標，發動機燃燒后會有大量的碳灰隨著尾氣進入尾氣后處理箱體中，附著在載體表面，造成載體孔堵塞。載體孔堵塞后會箱體背壓增大，推力增大，出現載體脫落的現象。

3.3 載體失效的預防

為了防止載體失效，首先要保證油品，用戶在使用過程中不能使用劣質油。其次在設計過程中，需根據封裝間隙和載體的直徑，選擇面密度和厚度適當的襯墊；因為是陶瓷載體，所以選擇襯墊時要考慮以下幾個方面：

（1）載體不能被壓碎；

（2）載體在車輛運行的過程中不會出現位移和脫落；

（3）載體筒與陶瓷載體熱膨脹系數不一致。

選擇合適襯墊后需要進行封裝單元的耐久驗證。后期在制造過程中，監控載體壓裝過程，避免出現襯墊褶皺，溢出等缺陷，保證壓裝質量。

4 結語

根據對尾氣后處理器售后件的問題原因分析和總結，針對性的提出了預防措施，為后期產品設計和制造過程提供了經驗，能有效的避免設計和制造缺陷，有效的提升產品質量。