为了达到环保法规要求,现代中重型汽车都加装了尾气后处理系统。SCR选择性催化还原系统是广泛应用于柴油发动机上的尾气后处理技术、SCR技术通过向排气中喷射尿素,尿素分解产生Ni ANHf与废气中有害气体NO发生反应,生成无害的N2,从而达到净化发动机尾气的效果。
SCR尾气后处理系统构成
SCR 系统可分为三部分:喷射尿素的尿素喷射系统、起催化消声作用的SCR催箱总成以及传感器等零部件。主要包括尿素供给单元 ( 尿素泵 )、尿素喷射单元 ( 尿素喷嘴 )、尿素箱、尿素管路及喷射控制单元(DCU)。
尿素泵
尿素泵负责将尿素箱中的尿素溶液加压并且送往尿素喷嘴,同时将多余的尿素溶液泵回尿素箱,将系统的压力维持在9bar左右。发动机停机后,尿素泵将系统中的尿素溶液倒抽回尿素箱,以避免残留的尿素溶液引起系统失效。尿素泵内有一个可更换的过滤器,防止尿素溶液中的微尘颗粒(直径>30 um)进入喷射阀,滤芯及其附属平衡元件需定期更换。
尿素喷嘴
尿素喷嘴的作用是将尿素泵提供的一定压力的尿素溶液喷入排气管尾气中。尿素喷嘴有1个尿素管接头和2个冷却水接头,两个冷却水接头是发动机冷却液对尿素喷嘴进行冷却的进水口和回水口,防止尿素喷嘴高温失效。
尿素箱
尿素箱主要用来存储尿素溶液,尿素箱上有液位温度传感器。
尿素管
尿素管路即是尿素的流通通道,尿素管路上有防止尿素溶液结晶的加热装置。
SCR箱
即催化器,是SCR尾气后处理系统的另一个核心单元,兼有尾气催化转化和噪音消声两个功能。SCR箱总成分为箱式和桶式两种,其中桶式SCR箱总成有两种外观,一种是侧面进气、后端面出气(侧进端出);一种是前端进气、后端出气(端进端出)。SCR箱总成用托架和拉带固定在汽车合适位置上,通过进气法兰与发动机排气连接管相连,SCR箱总成上集成了尿素唢嘴、排温传感器及氮氧传感器,为了防止在运输和搬运过程中磕碰等造成尿素喷嘴和氮氧传感器失效,尿素唢嘴和氮氧传感器都安装有保护架。SCR催化器里面装有蜂窝状载体,拆装时避免进入大块物体(如塑料袋、石块等),否则会造成发动机排气堵塞。
尿素水溶液
尿素水溶液(DieselEmission Fluid),简称 DEF。车用尿素使用的是国际上标准的质量分数为32.5%的尿素水溶液,由32.5%高纯尿素和67.5%的去离子水组成。
SCR尾气后处理系统维护保养注意事项
1.SCR系统的尿素泵滤芯每使用3年或者10万公里需要更换。如应用环境恶劣,对尿素水溶液污染较重,则需按实际情况更换。更换前,需要对尿素泵外表面进行清洁,并在安装过程中严防滤芯区域被外界污染,过滤器盖旋紧时使用20 5Nm 的力矩。尿素泵滤芯的更换步骤(以博世DeNOx 2.2系统尿素泵为例):
- 旋开过滤器盖;
- 取出平衡器;
- 观察滤芯的颜色,若为灰色,使用专业工具的灰色端;若为黑色,则使用工具黑色端。将正确的工具端伸入滤芯,直到听到“咔嚓”声,表明工具已经安装到位;
- 将滤芯拔出,必要时可利用工具的卡槽借其他工具帮助拔出;
- 用水清洗滤芯盖外表面;f.润滑滤芯两端的О型密封圈后,安装滤芯(推荐使用MobilVelociteNo.6,使用其他润滑油可能会带来失效的风险);
- 旋紧过滤器盖。
2.尿素喷嘴底部的密封片是一次性部件,每次拆卸后均需要更换。更换时勿使用尖锐的工具撬边缘,应使用镊子拨动三个圆盘触点,取下后清洁密封区域但避免碰触尿素唢嘴,然后重新装上新的密封片。
3.尿素箱最高液位应添加尿素溶液至100%,当尿素溶液消耗到剩余20%时,需要添加尿素溶液;每年发动机进行保养时打开尿素箱底部放水螺塞进行清洗,放出箱内沉淀;不定期检查尿素箱,如发现通气阀或加液口处出现白色结晶,可用清水冲洗,也可用湿布擦拭,通气阀如发现堵塞,可用清水清洗或更换;使用2至3年需更换箱内滤网;不定期检查插件及管路接头是否良好。
3.尿素箱最高液位应添加尿素溶液至100%,当尿素溶液消耗到剩余20%时,需要添加尿素溶液;每年发动机进行保养时打开尿素箱底部放水螺塞进行清洗,放出箱内沉淀;不定期检查尿素箱,如发现通气阀或加液口处出现白色结晶,可用清水冲洗,也可用湿布擦拭,通气阀如发现堵塞,可用清水清洗或更换;使用2至3年需更换箱内滤网;不定期检查插件及管路接头是否良好。
4.尿素管路安装要对应正确,不正确会导致系统无法工作。在安装前保证管路两端防护良好,防止脏物和杂质进入管路,进而进入系统,导致系统失效。安装时尿素管不能弯折,否则将导致系统不能工作。
5.传感器线束应防止接触高温物体,环境温度传感器应安装在能够客观反应环境温度的位置,避免其它热源对传感器测量的影响。
6.检查系统线束电缆到接插件的连接应没有可见导线暴露在空气中,线束绝缘护套应完整,保护措施良好,外部无磨损现象;插接件应插接到位,无油污、泥巴等污物。
7.尿素溶液应该保存在紧闭容器中,储存于阴凉、干燥的空间,远离强氧化剂存放。加注时,直接倾倒尿素进入尿素箱易溅洒,并污染环境,建议采用专业加注设备。尿素溶液对皮肤有腐蚀性,在添加时若不慎碰到皮肤或者眼睛,尽快用水冲洗。
8.当尿素箱液位低于10%时,仪表盘相应的指示灯闪烁警告,此时需及时加注尿素溶液。禁止使用私自配置或不达标的尿素溶液,以及其他替代液体,杂质和金属离子会影响系统正常工作,缩短系统寿命。
9.发动机停机后,系统进入倒抽阶段,清空系统内的尿素溶液,该阶段将持续两到三分钟,请不要在系统尚处于工作状态时断开电源总开关。
10.系统正常关闭(整个倒抽过程结束)后,在-40~25℃的环境中可停机4个月而无须拆卸保存,在较高的温度下,无拆卸停机时间上限会相应缩短。但此期间不得断开液力和电气连接;应避免尿素喷嘴和泵中的尿素水蒸气的蒸发,建议停机前注满尿素箱以减少管路中的蒸发。
11.车辆长时间不用,启动系统前应先预运转,以保证能正常启动,步骤如下:
- 尿素箱重新注满尿素溶液;
- 更换泵中的过滤器;
- 启动SCR系统;
- 若系统启动异常,关闭系统,在DCU/ECU主继电器停止后(停止时间以不同车型而异),重启系统。
12.若需要更换或拆卸尿素喷嘴,须在发动机完全停机一小时,排气管冷却后方可进行。并注意尿素喷嘴底部的密封片为一次性器件,每次安装均须更换。3SCR尾气后处理系统使用误区中重型汽车SCR尾气后处理系统需定期加注尿素溶液。为了节省尿素钱,一些驾驶员存在使用误区,使用各种办法节省尿素。
SCR 尾气后处理系统使用误区
1.刷电脑板。将国Ⅳ、国Ⅴ发动机刷成国Ⅲ发动机。理论上来说,相同型号的发动机国Ⅳ、国Ⅴ排放比国Ⅲ排放的要节油1%~5%,这种方法反而使车辆油耗增加,并且年检时不能通过。
2.改装传感器。例如拆除排气温度传感器或将传感器移开一些距离,给电脑板一个“温度达不到200°以上”的错误信息,使其不指令喷射尿素。这种方法暂时有效,但系统长期检测到温度不够,就会判断排温传感器故障,一段时间后会导致发动机限扭。
3.将尿素喷管折回尿素箱。将尿素喷管折回尿素箱来循环流动,不让尿素喷出去。这种方法系统自诊断功能可以探测到,电脑板持续检测到排放不合格、前后温度没有变化,就会判定是故障,导致发动机限扭。
4.拆除尿素喷射系统。这种做法,就是打算把大马力车当小马力车开,根本不考虑油耗、年检等问题。
5.稀释尿素。用纯净水或者清水稀释尿素,以减少尿素使用量。SCR系统为“选择性催化还原技术”,作用就使尾气达标后再排放,当电脑板探测到尾气超标,就会指令尿素泵不断加量喷射,尿素使用量反而会增多。本来系统是选择性的工作,现在变成不间断工作,会造成系统过度磨损。另外正品的尿素溶液是由32.5%高纯尿素与67.5%去离子水组合而成,其密度、折光率、碱度、金属离子、阴离子、杂质等含量都有着严格的要求。这个去离子水并非日常生活中的普通水,普通用水中的离子一般为溶解的电解质,包含如钙、镁、钾、钠等阳离子及碳酸根、硫酸根、氯酸根等阴离子。金属阳离子对SCR系统的催化剂有毒害作用,会造成催化剂中毒影响氮氧化物转化还原效率。用非去离子水的尿素溶液还会造成杂质含量超标,堵塞滤清器、尿素溶液输送管道和喷嘴,降低SCR系统雾化效果,杂质过多甚至还会损坏尿素泵。另外,非去离子水中所含有的离子和杂质会影响尿素溶液的碱度,在加热情况下会生成氨气溢出,降低氮氧化物的转化率。
结语
以上使用误区不仅会损坏尿素泵,而且停用SCR后处理系统后高温尾气会损坏尿素喷嘴。安装于排气管中的尿素喷嘴,长期处于高温环境中,工作时是通过尿素溶液的循环进行冷却,如果得不到尿素溶液的冷却效果,尿素喷嘴在高温下很容易损坏。另外,SCR系统长期不工作,后处理器容易被氧化;发动机控制系统为了降低PM排放会调校偏向充分燃烧,也会造成氮氧化物排放升高。系统检测到尾气的氮氧化物排放超标,会报故障使发动机限扭。中重型汽车在设计制造时,根据车辆的使用性质,动力系统与传输系统要完美匹配,也就是多大马力的发动机配什么样的变速箱与差数器的速比。如果人为因素导致马力下降,将会导致整车动力匹配不平衡,比如在超车或者爬坡过程中动力不足,再加上速比又小,这时候驾驶员很自然的会把油门踩到底,甚至比原动力要减一个档才能完成,车辆的油耗就会升高,导致更大的经济损失。
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