国四柴油车后处理系统的匹配探讨

梁小刚

（陕汽集团宝鸡华山工程车辆有限责任公司，陕西 宝鸡 721013）

国四柴油车后处理系统的匹配探讨

梁小刚

（陕汽集团宝鸡华山工程车辆有限责任公司，陕西 宝鸡 721013）

在国四汽车产品开发中，国四发动机后处理系统的匹配是很重要的。文章通过介绍后处理系统的技术路线、组成部分、注意事项等内容，对产品开发起到推进作用。

国四柴油车；后处理系统

CLC NO.:U464 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2016)07-224-02

1、概述

国四柴油车主要装配满足国四排放的发动机，目前以高压共轨的发动机为主。在国四汽车产品开发中，后处理系统若与整车匹配不好，就不能起到好的减少排放的作用。甚至会增加油耗，影响车辆的动力性。因此为使整车的排放尾气满足国四排放标准，必须通过合理的设计，使后处理装置对发动机燃烧后的尾气进行有效处理。

国IV排放标准是国家第四阶段机动车污染物排放标准，排放污染物主要有HC（碳氢化合物）、NOx（氮氧合物）、CO（一氧化碳）、PM（微粒）等，通过更好的催化转化器的活性层、二次空气喷射以及带有冷却装置的排气再循环系统等技术的应用，控制和减少汽车排放污染物到规定数值以下的标准。

国内的排放标准主要是参考欧洲的标准。国III，国IV排放标准污染物排放限值上与欧III、欧IV标准完全相同，从图1中我们可以看到，国四标准比国三对NOX和PM要求更为严格。

从图1可以看出，从国四到国五，其它排放限值都保持不变，只有对NOx的排放要求更严，从3.5g/kWh降低到2g/kWh。

图1 排放标准限值

2、国四后处理的技术路线

国四后处理的主要技术路线有两种：电控高压共轨系统+EGR+DOC+POC和电控高压共轨系统+SCR。两种技术路线的优缺点对比，可详见表一中的内容。通过对比发现，目前，中重型国四柴油车主要配装电控高压共轨发动机，采用SCR后处理系统。

SCR是由Selective（选择性）、Catalytic（催化）、Reduction（还原）三个英文单词的第一个字母组成。

其工作原理是车辆启动后，一方面高压共轨发动机内部燃烧排出的废气沿着涡轮增压器的排气口向排气管路流入，同时另一方面后处理控制单元通过总线束与发动机ECU通讯，通过发动机的运行参数和催化还原消声器温度信号，计算出添蓝喷射量，控制喷嘴喷射出雾状形态的添蓝到混合器内。这时混合器内的添蓝在高温的情况下分解成氨气（NH3）和水（H2O），与排气充分混合后进入SCR催化消声器。在催化消声器里，NH3和NOx反应生成无毒的氮气氮气和水，排出到大气。

表1 两种技术路线的优缺点对比

3、SCR后处理系统的构成及匹配

国四SCR后处理系统主要由尿素箱、计量喷射泵、催化消声器、喷嘴、氮氧传感器、冷却水电磁阀、油水分离器、温度传感器等零件构成。详见图2。

图2 SCR后处理系统的构成

以下将主要零部件和各部件在整车设计中的匹配做个简单介绍：

3.1 尿素箱用于储存32.5%的尿素水溶液，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。目前采用集成块的设计，将尿素箱和泵集成在一起，有时为了更大的集成化，也会将空气流量计和冷却水电磁阀集成上去。

在车辆设计中，为便于加注，尿素箱一般与油箱布置在同侧，但两者距离不能太近。

3.2 计量喷射泵的作用是根据采集的信息，控制喷嘴喷射十分精确的尿素。为避免尿素溶液在管路中结晶造成堵塞，当发动机熄火后，泵会持续工作，将管道内的残留液体倒吸回尿素箱。

由于泵在工作时需要散热，在布置中，需将泵布置远离热源，不能靠近排气管、催化消声器等部件。

3.3 共轨柴油发动机的催化消声器外形有两种：方箱式或圆桶式，内部装有SCR催化器和消声器管路，表层采用不锈钢的材料，然后是隔热材料，保证使用过程中的外面温度不会过高。外观与消声器类似，但体积更大一些。

由于催化消声器比普通消声器重了很多，这就要求设计的支架要有足够的强度。另外，支架拉带的位置尽量不要固定在载体上。由于后处理的化学反应对温度要求很高，这就要求催化消声器布置在靠近发动机端。

3.4 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。

3.5 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。

4、注意事项

（1）用水冲洗工作中的氮氧传感器会导致传感器损坏。

（2）车辆进行焊接作业时必须拔下尿素泵的针插头。

（3）安装过程中保证线束防水塞不被破坏。

（4）给尿素箱中加注尿素必须在干净的环境下，以防止尿素被污染，导致后处理系统不能正常运转。

（5）SCR系统在发动机停机后，计量喷射系统要抽干管道中的残液，以防结晶堵塞，所以点火开关关闭一分钟后再断开蓄电池总开关。

（6）加注的尿素溶液必须满足标准要求，否则会导致计量喷射泵严重损坏。

5、结语

近两年来，随着国家对环保力度的不断加大，重型柴油车的后处理系统也在加快升级换代。本文通过介绍国四后处理系统的技术路线、组成部分、注意事项等内容，对产品开发起到推进作用。

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

梁小刚，助理工程师，就职于陕汽集团宝鸡华山工程车辆有限责任公司技术中心。主要从事发动机系统研发工作。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.07.071