淺析柴油車(chē)尾氣管尿素結(jié)晶分析及預(yù)防措施

范青海

（安徽江淮汽車(chē)股份有限公司，安徽 合肥 230601）

淺析柴油車(chē)尾氣管尿素結(jié)晶分析及預(yù)防措施

范青海

（安徽江淮汽車(chē)股份有限公司，安徽 合肥 230601）

針對(duì)柴油車(chē)SCR系統(tǒng)開(kāi)發(fā)及應(yīng)用過(guò)程中出現(xiàn)的尿素結(jié)晶問(wèn)題展開(kāi)研究。首先對(duì)尿素結(jié)晶成分進(jìn)行特性分析，研究尾氣管壁面溫度對(duì)尿素結(jié)晶的影響，并對(duì)減少尿素結(jié)晶的生成進(jìn)行探索，結(jié)果表明:優(yōu)化尾氣管布置，修正低溫下尿素噴射量，提高尾氣管壁面溫度，可有效減少尿素結(jié)晶的生成。

尿素結(jié)晶；液膜；壁面溫度；尾氣管路布置

CLC NO.:U469.7Document Code:AArticle ID:1671-7988(2015)07-107-03

引言

為滿(mǎn)足國(guó)五排放法規(guī)，柴油車(chē)采用機(jī)內(nèi)凈化燃燒降PM加SCR機(jī)外還原NOx的技術(shù)路線(xiàn)。尾氣管尿素結(jié)晶是應(yīng)用SCR系統(tǒng)的車(chē)輛在開(kāi)發(fā)階段比較容易出現(xiàn)問(wèn)題，會(huì)導(dǎo)致排氣背壓升高、發(fā)動(dòng)機(jī)限扭，影響車(chē)輛正常運(yùn)行，甚至嚴(yán)重時(shí)會(huì)損壞發(fā)動(dòng)機(jī)硬件。

1、結(jié)晶的分類(lèi)和特性

1.1 結(jié)晶分類(lèi)

結(jié)晶主要分為兩大類(lèi)，尿素結(jié)晶和尿素副產(chǎn)物結(jié)晶。

尿素結(jié)晶:由于尿素水溶液蒸發(fā)，尿素析出產(chǎn)生的，易溶于水，熔點(diǎn)132oC。

尿素副產(chǎn)物結(jié)晶:由尿素發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的一種具有粘性物質(zhì)。這種物質(zhì)容易沉積在尾氣管路上。

1.2 尿素溶液噴出后在尾氣管里發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)

NH3生成反應(yīng):

2、結(jié)晶生成因素研究

2.1 液膜形成原理

尿素噴霧壁面上生成液膜是結(jié)晶產(chǎn)生的必要條件。

當(dāng)液滴噴到壁面時(shí)，基本可分為4種結(jié)果:反彈、熱分解、濺起、沉積形成液膜。

液膜的生成主要因素:壁面溫度，噴霧粒徑，噴射速度。壁面溫度越高越不容易生成液膜；噴霧粒徑越小、噴射速度越慢越容易生成液膜。

2.2 尾氣管壁面溫度與結(jié)晶的關(guān)系

結(jié)晶敏感溫度區(qū)間正好包含在發(fā)動(dòng)機(jī)常見(jiàn)排溫范圍內(nèi)。

3、避免結(jié)晶生成的方法及應(yīng)用實(shí)例

在不同壁面溫度下，噴霧碰壁量需要有一定的限制，避免噴霧碰壁形成液膜，否則會(huì)生成結(jié)晶。要避免生成結(jié)晶，首先要避免液膜的形成。在一定壁面溫度下，壁面上單位面積的尿素流量決定壁膜的形成。

評(píng)估結(jié)晶風(fēng)險(xiǎn)的三個(gè)重要因素:壁面溫度，噴射流量和尾氣管的布置。相應(yīng)的，避免結(jié)晶風(fēng)險(xiǎn)的辦法:

1.提高壁面溫度；

2.低溫工況下限制噴射流量；

3.優(yōu)化尾氣管路布置。

3.1 選擇合適的噴嘴安裝角度

3.2 噴嘴法蘭管長(zhǎng)度盡量短

3.3 避免直接噴射到彎管處

3.4 避免低溫下過(guò)量噴射

3.5 車(chē)輛尾氣管采用保溫措施

車(chē)輛經(jīng)常運(yùn)行在低工況或者環(huán)境溫度低的情況下（城市公交車(chē)），在尾氣管上增加保溫棉，提高壁面溫度，壁面生成結(jié)晶。

4、結(jié)論

本文分析了尿素結(jié)晶的成分、形成過(guò)程及影響因素，通過(guò)優(yōu)化尾氣管布置，對(duì)尿素噴射策略進(jìn)行優(yōu)化標(biāo)定，提高尾氣管管壁溫度，可有效減少尿素結(jié)晶的生成。

[1] 趙航，王務(wù)林，楊建軍，等．車(chē)用柴油機(jī)后處理技術(shù)[M]．北京:中國(guó)科學(xué)技術(shù)出版社，2010.

[2] 柴油機(jī)管理系統(tǒng):系統(tǒng)、組成和新實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)/德國(guó)BOSCH公司編；何勇靈等譯.-北京:北京理工大學(xué)出版社，2010.1.

[3] Q/JQ 1098-2014_重型柴油機(jī)SCR標(biāo)定方法.

Analysis of diesel vehicle exhaust pipe urea crystallization and preventive measures

Fan Qinghai
（Anhui Jianghuai Automobile Co., Ltd., Anhui Hefei 230601）

Research on urea crystallization problems appeared in the development and application of SCR system in the process of diesel engine. First analyzes the properties of urea crystal composition, study on the exhaust pipe wall temperature on the effect of urea crystallization, and the reduced production of urea crystallization is studied, results show that: to improve the exhaust pipe wall temperature, the amount of urea injection correction under low temperature, the tail pipe layout optimization, which can effectively reduce the formation of urea crystal.

Urea crystallization; Wall film; Wall temperature; Exhaust pipe layout

U469.7

A

1671-7988(2015)07-107-03

范青海，就職于安徽江淮汽車(chē)股份有限公司，從事汽車(chē)電控系統(tǒng)標(biāo)定開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)工作。