SCR后處理系統(tǒng)催化器堵塞失效原因分析

楊君喜

摘 要：SCR后處理系統(tǒng)是發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣排放控制的關(guān)鍵，出現(xiàn)故障時(shí)會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)性能異常及尾氣排放超標(biāo)，催化器是后處理系統(tǒng)中核心部件，在車輛出現(xiàn)故障診斷維修時(shí)要重點(diǎn)考慮。

關(guān)鍵詞：SCR后處理;催化器;堵塞

中圖分類號(hào)：TG316 ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2020.03.068Open Science Identity（OSID）

隨著國(guó)家排放法規(guī)的日益提高，國(guó)IV、國(guó)V排放的車輛已經(jīng)廣泛普及，采用SCR尿素后處理尾氣排放系統(tǒng)。該系統(tǒng)的基本工作原理是：SCR后處理系統(tǒng)是選擇型催化還原，在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)后處理應(yīng)用中用于降低發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣氮氧化物的含量。氮氧化物是柴油發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣主要有害成分之一，其他有害成分包括顆粒物、碳?xì)洹⒍趸嫉取CR的原理是：向排氣管路中噴入還原劑，在催化劑的催化作用下，還原劑與尾氣中氮氧化物發(fā)生反應(yīng)，從而達(dá)到降低氮氧化物濃度的目的。目前SCR使用的還原劑是氨氣。在實(shí)際應(yīng)用中，為方便存儲(chǔ)、運(yùn)輸，隨車裝載的是尿素水溶液。尿素在尾氣管路中預(yù)熱發(fā)生水解，生成氨氣和水;氨氣與尾氣中的氮氧化物（主要是NO和NO2）發(fā)生還原反應(yīng)，生成氮?dú)夂退CR系統(tǒng)主要構(gòu)成部件為尿素噴射計(jì)量裝置、電腦控制單元、SCR催化裝置（如圖1）。

SCR催化器是該系統(tǒng)的關(guān)鍵核心部件，SCR催化器堵塞是一個(gè)很普遍的問題，由于SCR催化器本身長(zhǎng)期處于高溫環(huán)境及其化學(xué)反映原理的特性，在使用中會(huì)有各種各樣的故障產(chǎn)生。例如：由于SCR催化器堵塞會(huì)造成發(fā)動(dòng)機(jī)功率下降限制發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩及尾氣排放氮氧化合物超標(biāo)等現(xiàn)象，SCR催化器堵塞嚴(yán)重會(huì)讓排氣管燒紅，很可能造成車輛自燃。

SCR催化器堵塞的原因有很多，針對(duì)不同的堵塞原因，會(huì)有不同的解決方法，導(dǎo)致SCR催化器堵塞的原因主要有以下幾點(diǎn)。

1 高溫催化還原性能降低

SCR催化器長(zhǎng)期處于過高溫度條件下，會(huì)降低尾氣催化還原性能，SCR催化器長(zhǎng)期處于高溫環(huán)境下會(huì)引起氧化助劑、催化劑的性能迅速降低，從而產(chǎn)生發(fā)動(dòng)機(jī)的性能異常，尾氣排放超標(biāo)故障。即使發(fā)動(dòng)機(jī)性能良好，駕駛員操作不當(dāng)也會(huì)導(dǎo)致SCR催化器溫度過高。

SCR催化器產(chǎn)生高溫的原因：（1）發(fā)動(dòng)機(jī)在高轉(zhuǎn)速下突然熄火，會(huì)導(dǎo)致未燃混合氣在催化器中燃燒，導(dǎo)致SCR催化器溫度過高;（2）發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期處于高轉(zhuǎn)速，超負(fù)荷運(yùn)行會(huì)產(chǎn)生SCR催化器溫度過高;（3）如果發(fā)動(dòng)機(jī)采用缸內(nèi)制動(dòng)，突然制動(dòng)、減速會(huì)導(dǎo)致未燃燒混合氣進(jìn)入SCR催化器，產(chǎn)生高溫現(xiàn)象;（4）發(fā)動(dòng)機(jī)混合氣過濃會(huì)產(chǎn)生SCR催化器溫度過高。

2 化學(xué)中毒

SCR催化器里面的主要成分是催化劑（如圖2），如果燃油質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，燃油里面的硫、磷等物質(zhì)會(huì)吸附在催化器上，未完全燃燒物，一氧化碳、鉛、錳等也會(huì)有吸附在催化器上作用，造成SCR催化器堵塞。

這些原因都會(huì)造成SCR催化劑堵塞中毒失效，所謂的“中毒”指的是催化載體層表面被其他物質(zhì)覆蓋，阻止了廢氣中的有害成分與之接觸而失去催化作用，這就是人們常說的SCR催化器“中毒”。

SCR催化器中毒的原因：（1）燃油質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，添加劑成分過高;（2）燃油不完全燃燒產(chǎn)生的一氧化碳;（3）柴油含硫量高。

3 積碳堵塞

SCR催化器積碳堵塞是逐步形成的，SCR催化器積碳堵塞常見形式有：（1）長(zhǎng)期使用劣質(zhì)燃油產(chǎn)生膠質(zhì)積碳燒蝕堵塞;（2）燃油添加劑成分過高產(chǎn)生硫磷化學(xué)燃燒結(jié)合物堵塞;（3）鉛錳金屬沉積物，不完全燃燒物堵塞;（4）發(fā)動(dòng)機(jī)失火造成催化載體燒溶堵塞。

4 道路擁擠

發(fā)動(dòng)機(jī)在急加速狀態(tài)、急減速狀況下會(huì)產(chǎn)生大量的不完全燃燒物，并且在道路擁擠的路段上行駛，發(fā)動(dòng)機(jī)處于低怠速狀態(tài)，排氣溫度達(dá)不到要求，ECU控制尿素噴射計(jì)量裝置禁止噴射，發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣沒有進(jìn)行催化還原直接經(jīng)催化器排除，容易造成SCR催化器堵塞。

5 錯(cuò)誤的洗清

SCR催化器的價(jià)格比較昂貴，堵塞后通常會(huì)采用高壓水進(jìn)行清洗，在清洗過程中會(huì)沖洗下來大量膠質(zhì)積碳，原來這些積碳是比較分散的，通過高壓水的沖擊很可能聚集到一起造成SCR催化器堵塞，另外清洗后催化器里面的水分如果不清理干凈的情況下，催化器在高溫下會(huì)導(dǎo)致催化劑性能失效，碎裂。催化器堵塞一定要使用專用的清洗劑，通過化學(xué)原理來分解清洗堵塞物質(zhì)，并且一定要用壓縮空氣將里面的水分雜質(zhì)等吹凈。

6 SCR催化器磕碰或者拖地

催化器的催化載體是一個(gè)陶瓷或金屬器件。當(dāng)車輛行駛在山路或者泥洼道路時(shí)，有可能會(huì)造成SCR催化器磕碰或者拖地，導(dǎo)致SCR催化器變形，使催化器陶瓷芯破碎并報(bào)廢。

7 燃油系統(tǒng)故障

柴油車燃油系統(tǒng)是發(fā)生故障較多的部位，一旦燃油系統(tǒng)出現(xiàn)故障，比如燃油噴射量過大，燃油噴射壓力過低，會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)的混合氣過濃不完全燃燒，其不完全燃燒物將會(huì)導(dǎo)致SCR催化器堵塞。

8 后處理系統(tǒng)故障

當(dāng)后處理系統(tǒng)中的尿素泵有下列問題：尿素系統(tǒng)上的噴嘴出現(xiàn)堵塞或本身質(zhì)量問題，尿素本身質(zhì)量不合格，尾氣管有泄漏的情況，都會(huì)導(dǎo)致尿素噴射霧化效果差，尿素溶液直接噴到排氣管壁上。同時(shí)因?yàn)槲矚夤苁冀K處于500℃高溫下，水分很容易蒸發(fā)，進(jìn)而出現(xiàn)結(jié)晶的現(xiàn)象，時(shí)間久了，結(jié)晶的現(xiàn)象就會(huì)很嚴(yán)重，導(dǎo)致SCR催化器催化效率低，從而出現(xiàn)動(dòng)力不足的現(xiàn)象。

以上幾點(diǎn)是SCR催化器堵塞失效的原因，希望能引起廣大駕駛員的關(guān)注，規(guī)范操作運(yùn)用車輛，以及給維修人員提供一點(diǎn)思路，及時(shí)有效的判斷維修。