某商用車尿素濾清器容塵量?jī)?yōu)化開發(fā)及驗(yàn)證

勞金平

摘要：商用車后處理系統(tǒng)中的尿素濾清器作用是為后處理系統(tǒng)提供足夠的、干凈的尿素液。在對(duì)某商用車的尿素濾清器芯進(jìn)行臺(tái)架試驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)其PP熔噴濾材容塵量較低，因此在原有濾材基礎(chǔ)上進(jìn)行了優(yōu)化，結(jié)果容塵量達(dá)到了原有濾材的15倍以上，并對(duì)此種方案進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證，說明這種優(yōu)化的方案在提高容塵量上是有很大效果的，同時(shí)亦可保證濾清器的原始阻力及原始過濾效率要求。

關(guān)鍵詞：尿素濾清器;阻力;過濾效率;容塵量;試驗(yàn)驗(yàn)證

0 ?引言

SCR（選擇性催化還原）技術(shù)是中重型商用車達(dá)到歐Ⅳ及以上排放法規(guī)的一條重要途徑，主要原理是向發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管中攝入一定量的尿素液，在催化劑的作用下，尿素溶液中的NH3與排氣中的NOX發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成無害的氣體排出，達(dá)到降低NOX排放的目的[1]。尿素濾清器用于去除尿素溶液中的顆粒雜質(zhì)，為后處理尿素噴射系統(tǒng)提供充足清潔的尿素溶液，避免尿素中的顆粒雜質(zhì)磨損尿素噴嘴或堵塞管路，導(dǎo)致尿素噴射系統(tǒng)功能失效。

尿素濾清器位于SCR系統(tǒng)中尿素罐內(nèi)，如圖1所示。尿素濾清器的濾材對(duì)保證后處理系統(tǒng)正常運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用，本文采用與原有不同外表面處理的PP熔噴濾材對(duì)某商用車尿素濾清器進(jìn)行了優(yōu)化及驗(yàn)證，在保證其原始過濾效率的前提下，容塵量方面獲得了改善。

1 ?尿素濾清器結(jié)構(gòu)

試驗(yàn)結(jié)果原始濾清器容塵量為95mg，雜質(zhì)進(jìn)入PP熔噴濾材表層后，由于PP熔噴濾材表面經(jīng)過處理，纖維之間所形成的孔隙過于致密，導(dǎo)致雜質(zhì)被攔截在濾材表層，無法進(jìn)入其內(nèi)部，也就是說其內(nèi)部PP熔噴濾材未起到容塵納污的作用。

2 ?尿素濾清器性能優(yōu)化目標(biāo)

本著創(chuàng)新的理念，本文考慮SCR系統(tǒng)對(duì)尿素濾清器性能的要求，以及尿素溶液的化學(xué)性能，為避免使用尿素溶液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)損壞試驗(yàn)儀器，故采用液壓油作為實(shí)驗(yàn)液，所采用的液壓油粘度約為尿素溶液的10倍，因此將試驗(yàn)壓差增量？駐P設(shè)為400kPa，濾材仍然選擇PP熔噴濾材，采用兩種不同表面處理試件進(jìn)行容塵量對(duì)比驗(yàn)證，同時(shí)通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證其各相關(guān)性能參數(shù)。

3 ?試件制備

本文采用以下兩種不同外表面的PP熔噴濾材進(jìn)行了分析驗(yàn)證，1#濾材為表面經(jīng)過處理的PP熔噴濾材，其PP熔噴濾材接收軸側(cè)有滾壓及烘烤設(shè)備，其目的是為了使濾材獲得光滑的外觀而設(shè)置，見圖3、圖4。

被滾壓并烘烤后的1#PP熔噴濾材目視外觀光滑，利用復(fù)納科學(xué)儀器（上海）有限公司生產(chǎn)的Phenom ProX型電子顯微鏡進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)PP熔噴濾材表面纖維變形對(duì)孔隙堵塞嚴(yán)重見圖5、圖6。

未被滾壓及烘烤處理的2#PP熔噴濾材目視外觀有明顯凹凸現(xiàn)象，同樣利用復(fù)納科學(xué)儀器（上海）有限公司生產(chǎn)的Phenom ProX型電子顯微鏡進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)試件表面孔隙尺寸及分布相對(duì)保持了纖維原始狀態(tài)，見圖7、圖8。

4 ?實(shí)驗(yàn)裝置

采用德國(guó)PAMAS S4031型便攜式顆粒計(jì)數(shù)器、西安東風(fēng)機(jī)電有限公司生產(chǎn)的N5D101B3AB4G1B型質(zhì)量流量計(jì)、上海航發(fā)機(jī)械有限公司生產(chǎn)的NB2-C20F型內(nèi)嚙合齒輪泵、淮安市威力泵業(yè)科技有限公司生產(chǎn)的J1-72/1.0型柱塞式計(jì)量泵，將試件安裝于某商用車的尿素罐內(nèi)，按照如圖9所示原理圖進(jìn)行了試驗(yàn)臺(tái)架的搭建。

5 ?試驗(yàn)

采用以下試驗(yàn)臺(tái)架（圖10），按照ISO11171和ISO4402對(duì)其進(jìn)行校準(zhǔn)，在試驗(yàn)液中加入ISO 12103-1：2016[E]標(biāo)準(zhǔn)中的A3灰，針對(duì)兩種不同的PP熔噴濾材試件進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證。

兩種樣件經(jīng)過試驗(yàn)后狀態(tài)如圖11、圖12，可以清晰看出1#試件PP熔噴濾材內(nèi)部無明顯雜質(zhì)滲入，而2#試件則有大量雜質(zhì)滲入其PP熔噴濾材內(nèi)部，由此可初步判斷2#試件容塵量明顯大于1#試件。

試驗(yàn)過程中獲得的壓差-時(shí)間關(guān)系曲線如圖13、圖14所示， 1#試件阻力在44min時(shí)達(dá)到最大阻力值， 2#試件最大阻力值是在336min以后達(dá)到最大阻力值，從兩個(gè)試件達(dá)到最大阻力值的時(shí)間上可說明2#試件容塵量遠(yuǎn)大于1#試件。

試驗(yàn)測(cè)得兩個(gè)試件的性能參數(shù)如表2所示。

6 ?結(jié)論

①采用優(yōu)化PP熔噴濾材的尿素濾清器容塵量容塵量達(dá)到了原有濾材的15倍以上，滿足了設(shè)計(jì)要求（≥1000mg），并且簡(jiǎn)化了PP熔噴濾材的加工工藝，臺(tái)架試驗(yàn)驗(yàn)證也證明了這種新濾材的可行性。②采用優(yōu)化PP熔噴濾材的尿素濾清器在滿足容塵量的同時(shí)，原始阻力有所降低，原始過濾效率亦滿足SCR系統(tǒng)要求（≥99%@25um），對(duì)以后的研究具有較大的參考意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]于千.國(guó)內(nèi)外SCR催化劑應(yīng)用概述[J].應(yīng)用化工，2010-6.

[2]彭小飛，許新，陶春松.空氣輔助混合式氣驅(qū)尿素噴射系統(tǒng)及方法[P].中國(guó).105626204.B.2019-2-15.

[3]GB/T 35359-2017，燃油濾清器 單次通過原始濾清效率試驗(yàn)方法[S].