浅析柴油车尾气管尿素结晶分析及预防措施

范青海

（安徽江淮汽车股份有限公司，安徽 合肥 230601）

浅析柴油车尾气管尿素结晶分析及预防措施

范青海

（安徽江淮汽车股份有限公司，安徽 合肥 230601）

针对柴油车SCR系统开发及应用过程中出现的尿素结晶问题展开研究。首先对尿素结晶成分进行特性分析，研究尾气管壁面温度对尿素结晶的影响，并对减少尿素结晶的生成进行探索，结果表明:优化尾气管布置，修正低温下尿素喷射量，提高尾气管壁面温度，可有效减少尿素结晶的生成。

尿素结晶；液膜；壁面温度；尾气管路布置

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

引言

为满足国五排放法规，柴油车采用机内净化燃烧降PM加SCR机外还原NOx的技术路线。尾气管尿素结晶是应用SCR系统的车辆在开发阶段比较容易出现问题，会导致排气背压升高、发动机限扭，影响车辆正常运行，甚至严重时会损坏发动机硬件。

1、结晶的分类和特性

1.1 结晶分类

结晶主要分为两大类，尿素结晶和尿素副产物结晶。

尿素结晶:由于尿素水溶液蒸发，尿素析出产生的，易溶于水，熔点132ºC。

尿素副产物结晶:由尿素发生化学反应产生的一种具有粘性物质。这种物质容易沉积在尾气管路上。

1.2 尿素溶液喷出后在尾气管里发生的化学反应

NH3生成反应:

2、结晶生成因素研究

2.1 液膜形成原理

尿素喷雾壁面上生成液膜是结晶产生的必要条件。

当液滴喷到壁面时，基本可分为4种结果:反弹、热分解、溅起、沉积形成液膜。

液膜的生成主要因素:壁面温度，喷雾粒径，喷射速度。壁面温度越高越不容易生成液膜；喷雾粒径越小、喷射速度越慢越容易生成液膜。

2.2 尾气管壁面温度与结晶的关系

结晶敏感温度区间正好包含在发动机常见排温范围内。

3、避免结晶生成的方法及应用实例

在不同壁面温度下，喷雾碰壁量需要有一定的限制，避免喷雾碰壁形成液膜，否则会生成结晶。要避免生成结晶，首先要避免液膜的形成。在一定壁面温度下，壁面上单位面积的尿素流量决定壁膜的形成。

评估结晶风险的三个重要因素:壁面温度，喷射流量和尾气管的布置。相应的，避免结晶风险的办法:

1.提高壁面温度；

2.低温工况下限制喷射流量；

3.优化尾气管路布置。

3.1 选择合适的喷嘴安装角度

3.2 喷嘴法兰管长度尽量短

3.3 避免直接喷射到弯管处

3.4 避免低温下过量喷射

3.5 车辆尾气管采用保温措施

车辆经常运行在低工况或者环境温度低的情况下（城市公交车），在尾气管上增加保温棉，提高壁面温度，壁面生成结晶。

4、结论

本文分析了尿素结晶的成分、形成过程及影响因素，通过优化尾气管布置，对尿素喷射策略进行优化标定，提高尾气管管壁温度，可有效减少尿素结晶的生成。

[1] 赵航，王务林，杨建军，等．车用柴油机后处理技术[M]．北京:中国科学技术出版社，2010.

[2] 柴油机管理系统:系统、组成和新实践经验/德国BOSCH公司编；何勇灵等译.-北京:北京理工大学出版社，2010.1.

[3] Q/JQ 1098-2014_重型柴油机SCR标定方法.

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，就职于安徽江淮汽车股份有限公司，从事汽车电控系统标定开发、设计工作。