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国四车为什么要用尿素
发布时间:2015-10-14 15:10:37    查看次数:1529

目前国四车为了符合排放标准,一般采用SCR系统,所以需要用到车用尿素溶液,它是一种无味无毒的溶液,存储在卡车上特别的储存容器内。当废气从发动机排出后,它会与废气一起到达卡车催化转化器,然后将氮氧化物转化为无害的氮和水,从而大大减低废气排放量。

  柴油发动机的排气后处理技术是柴油发动机技术发展的核心。SCR处理系统是当前柴油机排气后处理技术之一,它能有效地去除柴油机排气中的NOx。通过将SCR处理系统与共轨柴油发动机结合并合理匹配,可满足更高排放标准的要求。

  柴油发动机的排放控制主要是对排放中的PM和NOx的处理。控制PM排放的措施有氧化催化器(可溶性颗粒物)、颗粒捕集器(固体颗粒物)。而研究开发中的柴油机NOx后处理方法有选择性非催化还原SNCR、选择性催化还原SCR、非选择性催化还原NSCR和吸附还原催化剂以及最新提出的等离子体-催化转化技术——低温等离子体技术具有同时去除NOx和颗粒物PM的潜力。目前,国内的几家大型柴油机厂大都通过机内净化降低碳烟,然后利用SCR系统降低NOx排放的方法来满足国Ⅳ排放法规对碳烟和NOx的限制。

  一、高压共轨柴油发动机的SCR系统

  1、SCR系统的构成

  SCR系统的作用是去除柴油发动机排气中的NOx。系统采用尿素作还原剂(又名添蓝),在选择性催化剂的还原作用下,NOx被还原成氮气和水。SCR系统包括:尿素水溶液储罐、输送装置、计量装置、喷射装置、催化器以及温度和排气传感器等。

  共轨柴油发动机的催化消声器可以是箱式或桶式,内部装有SCR催化器和消声器管路,表层的不锈钢板下的隔热材料,保证使用过程中的边面温度不会过高。

  尿素溶液储存罐用于储存尿素溶液,集成有液面高度和温度传感器。其内部装有化冰热交换装置,利用柴油机冷却水的热量进行化冰。出液口内部装有粗滤器,以防大于0.1mm的大颗粒进入喷射系统。

  计量喷射泵总成包括计量喷射泵和控制器。泵的作用是以一定的压力输送尿素溶液。控制器的作用是通过CAN总线与柴油机ECU通讯,获取柴油机运行状态信息和SCR系统上的各种传感器的数值,根据事先标定好的各种脉谱,适时计算柴油机实际工作情况下SCR系统的尿素喷射量,从而使柴油发动机排气中的NOx成分被精确还原。由于泵的吸力和自动排空能力有限,泵的进液口距罐底面垂直距离不能超过700mm,平面距离不能超过10m。

  尿素喷嘴的作用是按照控制器的指令来进行尿素溶液的喷射。喷嘴的主体由不锈钢材料制成,安装在排气管上。

  冷却液电磁阀是为系统化冰服务的。当电控单元通过尿素温度传感器感应到尿素温度较低,可能会出现结冰的情况,那么控制器将打开加热水电磁阀。热的柴油机冷却液就会顺着管道流向储存罐和泵内置的热交换器,这些地方的冰就会迅速融化。阀体上一般标有流动方向,安装时请注意安装方向。

  2、SCR系统的工作原理

  在SCR系统中发生的复杂的物理和化学反应包括:尿素水溶液的喷射、雾化、蒸发、尿素的水解和热解气相化学反应以及NOx在催化剂表面与NH3发生的催化表面化学反应。其主要化学方程式如下:

  NO+NO2+2NH3→2N2+3H2O

  4NO+O2+4NH3→4N2+6H2O

  2NO2+O2+4NH3→3N2+6H2O

  SCR系统的工作过程是:当车辆的钥匙开关打到ON挡的时候,控制器(ECU)开始通电,与此同时尿素计量泵开始转动,从尿素储存罐中抽吸尿素溶液,前期计量泵以最大工作压力进行工作,目的是快速建立压力,当泵腔中的压力达到5bar后,计量泵将由ECU进行闭环控制,保持泵腔的压力,用于尿素喷嘴的冷却和喷射。当转速和排气温度达到预先标定好条件后,尿素喷嘴才会喷射尿素溶液。尿素溶液的喷射量由ECU根据柴油机的工况、催化器温度和环境状态来精确计量。尿素溶液被喷射到排气管中,与柴油机排气进行均匀混合并进行化学反应,净化排气。由于尿素溶液在气温低于-11℃的时候会结冰,为了保证系统在低温时候的正常使用,系统配置有化冰功能,化冰的热源来源于柴油机的冷却水。当电控单元通过尿素温度传感器感应到尿素溶液温度较低,可能会出现结冰的情况,那么ECU将打开加热水电磁阀。热的柴油机冷却液就会顺着管道流向尿素储存罐和尿素计量泵内置的换热器,这些地方的冰就会迅速融化。由于冷却液管道和尿素胶管扎在一起,外套保温管,所以尿素管道内部的冰也会同时融化。


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