SCR系統(tǒng)在重型載貨汽車中的應用

SCR系統(tǒng)在高催化效率下的正常運行是柴油機滿足排放法規(guī)的關鍵因素。SCR系統(tǒng)該系統(tǒng)具有結構簡單、性能優(yōu)越等特點，能夠從根本上解決我國中重型載貨汽車尾氣排放問題，對保護環(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)境及能源問題，國Ⅳ排放法規(guī)在國內(nèi)開始逐步實施，節(jié)能減排已成為車輛技術革新的熱點。在重型車面對日益嚴格的排放法規(guī)應對策略中， SCR技術路線表現(xiàn)出較好的經(jīng)濟性、排放法規(guī)繼承性并保持了良好的車輛動力性，且對燃料中硫的含量不敏感等諸多優(yōu)點，適合我國現(xiàn)階段的基本國情。

中國重型載貨汽車排放路線

出于對國內(nèi)柴油品質(zhì)的擔憂，重型載貨汽車發(fā)動機制造商都選擇了SCR技術路線，以應對高含硫的柴油。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)，紛紛進入批量生產(chǎn)階段（中國重型載貨汽車排放路線見圖1）。

SCR系統(tǒng)結構及工作原理

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催化轉化器以及溫度和排氣傳感器等。SCR系統(tǒng)結構如圖2所示。

SCR系統(tǒng)的基本工作原理是：尾氣從渦輪出來后進入排氣管，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行熱分解反應，產(chǎn)生還原劑NH3，NH3與發(fā)動機尾氣中的NOx在由TiO2、WO3和V2O5等材料組成的蜂窩狀催化轉換器中反應，生成N2和H2O。一般情況下，消耗100 L燃油的同時會消耗5 L液體尿素水溶液。在SCR中發(fā)生的化學反應如下：

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，具有堅實可靠、耐腐蝕性強，結構簡單及使用方便等特點，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，從而降低危險的發(fā)生，保證SCR系統(tǒng)的正常運轉。尿素箱液位傳感器采用干簧管原理，它是利用磁鐵產(chǎn)生的磁場控制干簧管通斷的原理，將被測液位的變化轉化成電阻電壓信號輸出，然后與二次儀表相連接，達到檢測油箱液位高度的目的。干簧管液位傳感器具有使用壽命長、安裝維護簡便、動作安全可靠和無火花等特點，廣泛用于油箱液位和發(fā)電機組液位檢測中。液位傳感器結構如圖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)中提供尿素噴射動力的裝置，其安裝位置振動加速度需小于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，以防對電器接頭和液體接頭造成損壞。

SCR催化轉化器（見圖6，也成為“SCR消聲器”）是一個整體式的催化和消聲裝置，裝在一個密封的不銹鋼外殼中。在箱體內(nèi)有三個串聯(lián)、獨立的單元，分別是氨擴散器、催化器和消聲裝置。首先尿素水解產(chǎn)生的NH3與發(fā)動機尾氣形成的混合氣體由排氣管導入至氨擴散器內(nèi)，擴散器將混合氣體均勻的噴灑至B腔，再由B、C腔間隔板孔進入到C腔，C腔的混合氣體從催化器右側進入均勻分散在催化器表面，催化器促進NOx轉換，轉換后混合氣體進入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。

結束語

目前國內(nèi)尿素產(chǎn)量有限，也沒有專門提供尿素的站點，所有尿素必須通過貨車生產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)銷商店獲取。此外，現(xiàn)階段國內(nèi)的柴油品質(zhì)普遍含硫量過高，也對重型國Ⅳ排放標準施行產(chǎn)生不利影響。但從環(huán)保角度來看，中重型載貨汽車確實已經(jīng)成為影響整個汽車產(chǎn)業(yè)節(jié)能減排的重要因素。隨著大眾環(huán)保意識的增強以及排放法規(guī)的日趨嚴格，相信SCR系統(tǒng)技術很快會得到推廣應用。(end)