SCR系統(tǒng)在重型載貨汽車中的應(yīng)用

SCR系統(tǒng)在高催化效率下的正常運(yùn)行是柴油機(jī)滿足排放法規(guī)的關(guān)鍵因素。SCR系統(tǒng)該系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能優(yōu)越等特點(diǎn)，能夠從根本上解決我國(guó)中重型載貨汽車尾氣排放問(wèn)題，對(duì)保護(hù)環(huán)境起到積極重要的作用。

隨著空氣質(zhì)量的惡化，陰霾天氣現(xiàn)象增多，危害越來(lái)越重，而影響空氣質(zhì)量的主要原因之一則為汽車尾氣。為解決環(huán)境及能源問(wèn)題，國(guó)Ⅳ排放法規(guī)在國(guó)內(nèi)開始逐步實(shí)施，節(jié)能減排已成為車輛技術(shù)革新的熱點(diǎn)。在重型車面對(duì)日益嚴(yán)格的排放法規(guī)應(yīng)對(duì)策略中， SCR技術(shù)路線表現(xiàn)出較好的經(jīng)濟(jì)性、排放法規(guī)繼承性并保持了良好的車輛動(dòng)力性，且對(duì)燃料中硫的含量不敏感等諸多優(yōu)點(diǎn)，適合我國(guó)現(xiàn)階段的基本國(guó)情。

中國(guó)重型載貨汽車排放路線

出于對(duì)國(guó)內(nèi)柴油品質(zhì)的擔(dān)憂，重型載貨汽車發(fā)動(dòng)機(jī)制造商都選擇了SCR技術(shù)路線，以應(yīng)對(duì)高含硫的柴油。目前，所有重型載貨汽車制造商均已完成SCR路線的整車排氣后處理系統(tǒng)，紛紛進(jìn)入批量生產(chǎn)階段（中國(guó)重型載貨汽車排放路線見(jiàn)圖1）。

SCR系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理

SCR系統(tǒng)包括：尿素控制單元、尿素箱總成、尿素噴射裝置、電器連接裝置、SCR催化轉(zhuǎn)化器以及溫度和排氣傳感器等。SCR系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

SCR系統(tǒng)的基本工作原理是：尾氣從渦輪出來(lái)后進(jìn)入排氣管，在排氣管上安裝有尿素噴射裝置，噴入尿素水溶液，尿素和水在排氣管中進(jìn)行熱分解反應(yīng)，產(chǎn)生還原劑NH3，NH3與發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣中的NOx在由TiO2、WO3和V2O5等材料組成的蜂窩狀催化轉(zhuǎn)換器中反應(yīng)，生成N2和H2O。一般情況下，消耗100 L燃油的同時(shí)會(huì)消耗5 L液體尿素水溶液。在SCR中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)如下：

尿素水解：（NH2）2 CO + H2O → 2NH3 + CO2
NOx還原：NO+NO2+2NH3→2N2+3H2O
NH3氧化：4NH3＋3O2→2N2＋6H2O

中國(guó)重汽SCR裝置

尿素箱總成是容納尿素的裝置，采用線性低密度聚乙烯材料制造，具有堅(jiān)實(shí)可靠、耐腐蝕性強(qiáng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單及使用方便等特點(diǎn)，具有加注、放液和平衡壓力等功能。我公司的尿素箱外形如圖3所示。

在尿素箱總成中安裝有尿素液位傳感器，該裝置可有效避免車輛在缺少尿素的環(huán)境下使用，從而降低危險(xiǎn)的發(fā)生，保證SCR系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。尿素箱液位傳感器采用干簧管原理，它是利用磁鐵產(chǎn)生的磁場(chǎng)控制干簧管通斷的原理，將被測(cè)液位的變化轉(zhuǎn)化成電阻電壓信號(hào)輸出，然后與二次儀表相連接，達(dá)到檢測(cè)油箱液位高度的目的。干簧管液位傳感器具有使用壽命長(zhǎng)、安裝維護(hù)簡(jiǎn)便、動(dòng)作安全可靠和無(wú)火花等特點(diǎn)，廣泛用于油箱液位和發(fā)電機(jī)組液位檢測(cè)中。液位傳感器結(jié)構(gòu)如圖4所示。

噴射裝置是把尿素溶液送入排氣管的裝置，其在管內(nèi)以居中位置，便于噴出的尿素與排氣充分混合，而且噴嘴放在最不容易受到損壞的地方。其安裝位置如圖5所示。

尿素泵是后處理系統(tǒng)中提供尿素噴射動(dòng)力的裝置，其安裝位置振動(dòng)加速度需小于6g，安裝平面度要求在0.5mm以內(nèi)，且要安裝在雨水飛濺和泥污較少的位置，以防對(duì)電器接頭和液體接頭造成損壞。

SCR催化轉(zhuǎn)化器（見(jiàn)圖6，也成為“SCR消聲器”）是一個(gè)整體式的催化和消聲裝置，裝在一個(gè)密封的不銹鋼外殼中。在箱體內(nèi)有三個(gè)串聯(lián)、獨(dú)立的單元，分別是氨擴(kuò)散器、催化器和消聲裝置。首先尿素水解產(chǎn)生的NH3與發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣形成的混合氣體由排氣管導(dǎo)入至氨擴(kuò)散器內(nèi)，擴(kuò)散器將混合氣體均勻的噴灑至B腔，再由B、C腔間隔板孔進(jìn)入到C腔，C腔的混合氣體從催化器右側(cè)進(jìn)入均勻分散在催化器表面，催化器促進(jìn)NOx轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后混合氣體進(jìn)入A腔即消聲裝置中以消除排氣系統(tǒng)的噪聲，最后從出氣管排出。

結(jié)束語(yǔ)

目前國(guó)內(nèi)尿素產(chǎn)量有限，也沒(méi)有專門提供尿素的站點(diǎn)，所有尿素必須通過(guò)貨車生產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)銷商店獲取。此外，現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)的柴油品質(zhì)普遍含硫量過(guò)高，也對(duì)重型國(guó)Ⅳ排放標(biāo)準(zhǔn)施行產(chǎn)生不利影響。但從環(huán)保角度來(lái)看，中重型載貨汽車確實(shí)已經(jīng)成為影響整個(gè)汽車產(chǎn)業(yè)節(jié)能減排的重要因素。隨著大眾環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)以及排放法規(guī)的日趨嚴(yán)格，相信SCR系統(tǒng)技術(shù)很快會(huì)得到推廣應(yīng)用。(end)