某商用车尿素滤清器容尘量优化开发及验证

劳金平

摘要：商用车后处理系统中的尿素滤清器作用是为后处理系统提供足够的、干净的尿素液。在对某商用车的尿素滤清器芯进行台架试验时，发现其PP熔喷滤材容尘量较低，因此在原有滤材基础上进行了优化，结果容尘量达到了原有滤材的15倍以上，并对此种方案进行了试验验证，说明这种优化的方案在提高容尘量上是有很大效果的，同时亦可保证滤清器的原始阻力及原始过滤效率要求。

关键词：尿素滤清器;阻力;过滤效率;容尘量;试验验证

0  引言

SCR（选择性催化还原）技术是中重型商用车达到欧Ⅳ及以上排放法规的一条重要途径，主要原理是向发动机排气管中摄入一定量的尿素液，在催化剂的作用下，尿素溶液中的NH3与排气中的NOX发生氧化还原反应，生成无害的气体排出，达到降低NOX排放的目的[1]。尿素滤清器用于去除尿素溶液中的颗粒杂质，为后处理尿素喷射系统提供充足清洁的尿素溶液，避免尿素中的颗粒杂质磨损尿素喷嘴或堵塞管路，导致尿素喷射系统功能失效。

尿素滤清器位于SCR系统中尿素罐内，如图1所示。尿素滤清器的滤材对保证后处理系统正常运行起着至关重要的作用，本文采用与原有不同外表面处理的PP熔喷滤材对某商用车尿素滤清器进行了优化及验证，在保证其原始过滤效率的前提下，容尘量方面获得了改善。

1  尿素滤清器结构

试验结果原始滤清器容尘量为95mg，杂质进入PP熔喷滤材表层后，由于PP熔喷滤材表面经过处理，纤维之间所形成的孔隙过于致密，导致杂质被拦截在滤材表层，无法进入其内部，也就是说其内部PP熔喷滤材未起到容尘纳污的作用。

2  尿素滤清器性能优化目标

本着创新的理念，本文考虑SCR系统对尿素滤清器性能的要求，以及尿素溶液的化学性能，为避免使用尿素溶液进行实验损坏试验仪器，故采用液压油作为实验液，所采用的液压油粘度约为尿素溶液的10倍，因此将试验压差增量？驻P设为400kPa，滤材仍然选择PP熔喷滤材，采用两种不同表面处理试件进行容尘量对比验证，同时通过实验验证其各相关性能参数。

3  试件制备

本文采用以下两种不同外表面的PP熔喷滤材进行了分析验证，1#滤材为表面经过处理的PP熔喷滤材，其PP熔喷滤材接收轴侧有滚压及烘烤设备，其目的是为了使滤材获得光滑的外观而设置，见图3、图4。

被滚压并烘烤后的1#PP熔喷滤材目视外观光滑，利用复纳科学仪器（上海）有限公司生产的Phenom ProX型电子显微镜进行观察，发现PP熔喷滤材表面纤维变形对孔隙堵塞严重见图5、图6。

未被滚压及烘烤处理的2#PP熔喷滤材目视外观有明显凹凸现象，同样利用复纳科学仪器（上海）有限公司生产的Phenom ProX型电子显微镜进行观察，发现试件表面孔隙尺寸及分布相对保持了纤维原始状态，见图7、图8。

4  实验装置

采用德国PAMAS S4031型便携式颗粒计数器、西安东风机电有限公司生产的N5D101B3AB4G1B型质量流量计、上海航发机械有限公司生产的NB2-C20F型内啮合齿轮泵、淮安市威力泵业科技有限公司生产的J1-72/1.0型柱塞式计量泵，将试件安装于某商用车的尿素罐内，按照如图9所示原理图进行了试验台架的搭建。

5  试验

采用以下试验台架（图10），按照ISO11171和ISO4402对其进行校准，在试验液中加入ISO 12103-1：2016[E]标准中的A3灰，针对两种不同的PP熔喷滤材试件进行了试验验证。

两种样件经过试验后状态如图11、图12，可以清晰看出1#试件PP熔喷滤材内部无明显杂质渗入，而2#试件则有大量杂质渗入其PP熔喷滤材内部，由此可初步判断2#试件容尘量明显大于1#试件。

试验过程中获得的压差-時间关系曲线如图13、图14所示， 1#试件阻力在44min时达到最大阻力值， 2#试件最大阻力值是在336min以后达到最大阻力值，从两个试件达到最大阻力值的时间上可说明2#试件容尘量远大于1#试件。

试验测得两个试件的性能参数如表2所示。

6  结论

①采用优化PP熔喷滤材的尿素滤清器容尘量容尘量达到了原有滤材的15倍以上，满足了设计要求（≥1000mg），并且简化了PP熔喷滤材的加工工艺，台架试验验证也证明了这种新滤材的可行性。②采用优化PP熔喷滤材的尿素滤清器在满足容尘量的同时，原始阻力有所降低，原始过滤效率亦满足SCR系统要求（≥99%@25um），对以后的研究具有较大的参考意义。

参考文献：

[1]于千.国内外SCR催化剂应用概述[J].应用化工，2010-6.

[2]彭小飞，许新，陶春松.空气辅助混合式气驱尿素喷射系统及方法[P].中国.105626204.B.2019-2-15.

[3]GB/T 35359-2017，燃油滤清器 单次通过原始滤清效率试验方法[S].