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摘 要：：SCR后处理系统是柴油发动机排气后处理技术的核心，合理设计后处理系统能对大气排放进行有效控制，以满足国家的排放法规，所以势在必行，刻不容缓。
关键词：柴油发动机；SCR；排放
柴油发动机控制排放的物体主要包括NOx和PM[1]，其中NOx的排放需要通过SCR处理系统才能得以实现。目前，为控制碳烟和NOx的排放，柴油发动机主要利用SCR处理系统以促使NOx排放的降低。
一、SCR处理系统
（一）系统构成
高压共轨柴油发动机的SCR系统包括：排气传感器、尿素水溶液储罐及计量、输送和喷射装置等。SCR系统的作用主要是将排气中的NOx排除，它以尿素作还原剂，在催化剂的作用下可将NOx还原为氮气和水。发动机的催化消声器内部装有消声器管路及SCR催化器，其表层不锈钢板下的隔热材料确保了对边面温度的控制。尿素溶液储存罐用来进行尿素溶液的储存，其内部的化冰热交换装置通过柴油机冷却水的热量进行化冰。粗滤器装在出液口内部可以避免喷射系统进入大于0.1mm的颗粒。
计量喷射泵总成由控制器与泵组成，控制器借助柴油机ECU通讯和CAN总线能够获取SCR系统内部各传感器的不同数值及发动机运行状态；泵则用于尿素溶液的输送。计算柴油机工作状态下SCR系统尿素喷射量采用的是标定好的脉谱，其可以精确还原排气中的NOx成分。由于受排空能力及吸力的限制，泵的进液口距镨底面平面和垂直距离不能超过10m和700mm。尿素喷嘴的制成材料主要为不锈钢，安装于排气管上用于对尿素溶液的喷射。通过尿素温度传感器，电控单元能够感应到尿素温度，在温度较低的情况下容易出现结冰，经由控制器则会将加热水电磁阀打开。顺着管道流向热交换器和储存罐的柴油机冷却液就会迅速融化结冰。
（二）工作原理
控制器（ECU）通电后，尿素计量泵开始运转并抽吸尿素溶液。计量泵在前期的工作压力最大，压力的建立速度快，当泵腔压力至5bar时，由ECU闭环控制计量泵以保持泵腔压力，实现尿素喷嘴的喷射或冷却。在排气温度和转速达到预设条件时，尿素溶液就会由尿素喷嘴中喷射而出。喷射尿素溶液至排气管中，混合柴油机排气形成化学反应，可以对排气进行净化。因为气温低于-11℃时尿素溶液容易结冰，配置有化冰功能的系统可以确保系统的正常运转。当电控单元感应到较低温度时，尿素溶液则会出现结冰现象，经ECU控制可以打开加热水电磁阀。此时热的柴油机冷却液流向换热器和储存罐，结冰之处就会融化。
（三）系统设计
SCR载体内化学反应的发生与混和管布置设计的联系紧密。在柴油机开发设计环节当中，混和管的优化设计是最为重要的一项工作。混和管的优化设计部分主要包括尿素喷射角度和装置位置、管道形状等，对其部分进行优化设计可以避免管路不会出现粒子撞壁后产生的结晶。对SCR载体入口速度及载体压力损失情况进行分析，控制入口速度均匀分布可以控制系统的压力损失。优化尿素喷射角度和装置位置可以避免尿素水溶液的沉积，否则容易出现管路堵塞情况。通过管路设计和喷射装置的优化，可以实现对催化效率的有效预测，利于成本的降低。
二、SCR处理系统的特点
SCR处理技术用于废气中NOx的处理，在排气中喷入尿素溶液及氨水，通过这些还原性物质可以将NOx还原。还原后的气体十分洁净，无气味、无毒、无爆炸危险，由于还原后的气体具有腐蚀性，需要储存在特殊容器当中。发动机管理系统会控制尿素的剂量，NOx浓度必须与尿素喷入量匹配。如果喷入尿素的量过多，排入大气的氨气就会增多，对环境的污染较大；而喷入尿素的量过少，处理水平就会较低。因此需要配置传感器和喷射装置，以控制NOx浓度和尿素喷射量。SCR的使用会增加整体装置的重量，同时尿素溶液及溶液箱的配置会消耗汽车的有效载荷。SCR处理技术的成本较高，同时需要配备复杂的控制系统对还原剂喷射量进行调节，因此商用汽车柴油机内SCR系统的应用有待进一步推广。SCR系统可以解决尿素溶液的喷射、注入及储存问题，其耐久性良好，但需要继续研究以降低SCR系统的生产及应用成本。
三、SCR系统的使用问题
自动控制系统SCR在开关处于ON挡时，其电压处于正常，连接管路准确。在控制器的调节下，系统会自动化冰、排空及喷射。SCR系统的维护成本较小，确保尿素的加注符合标准，其内部的维护基本可以免除。作为使用者，则需要保持系统表面的卫生，并确保相关接头的干燥。尿素溶液在储存罐中的液位较低是不能进行工作，尿素溶液用于喷嘴的冷却，而过少的尿素溶液影响对喷嘴的冷却。当动机停停止运行时，计量喷射系统就会将残液抽取干净，否则会因结晶出现堵塞问题，需要关闭开关一分钟后再将蓄电池总开关切断。如果SCR系统在运行过程中发生问题，一般不会影响发动机的运转。但SCR系统运行停止时，车辆排放无法达到标准对环境造成污染，所以避免故障持续过长时间。若持续时间较长，发动机的功率就会降低，故障状态下SCR故障指示灯就会点亮。
共轨柴油发动机的特点是“压力+时间”的双重控制，其控制技术的先进性及高精度特点十分突出。由于排放标准的提升，当前发动机排放后处理技术的应用十分广泛，能够有效满足国家规定的排放要求。作为高压共轨柴油发动机的SCR处理系统，控制排放NOx的效果突出，需要进一步推广其技术的应用，以促使柴油发动机的完善及发展。
参考文献：
[1]杨建军、刘双喜.柴油机SCR后处理系统的应用研究[C].中国汽车工程学会年会，2013.
[2]白丹丹.Urea-SCR催化器系统的仿真与研究[J].大连理工大学，2012.
[3]赵海光.柴油机SCR尿素喷射系统开发及试验研究[J].吉林大学，2013.
[4]宁斌.电控柴油发动机SCR后处理系统研究与开发[J].武汉纺织大学，2012.
关键词：柴油发动机；SCR；排放
柴油发动机控制排放的物体主要包括NOx和PM[1]，其中NOx的排放需要通过SCR处理系统才能得以实现。目前，为控制碳烟和NOx的排放，柴油发动机主要利用SCR处理系统以促使NOx排放的降低。
一、SCR处理系统
（一）系统构成
高压共轨柴油发动机的SCR系统包括：排气传感器、尿素水溶液储罐及计量、输送和喷射装置等。SCR系统的作用主要是将排气中的NOx排除，它以尿素作还原剂，在催化剂的作用下可将NOx还原为氮气和水。发动机的催化消声器内部装有消声器管路及SCR催化器，其表层不锈钢板下的隔热材料确保了对边面温度的控制。尿素溶液储存罐用来进行尿素溶液的储存，其内部的化冰热交换装置通过柴油机冷却水的热量进行化冰。粗滤器装在出液口内部可以避免喷射系统进入大于0.1mm的颗粒。
计量喷射泵总成由控制器与泵组成，控制器借助柴油机ECU通讯和CAN总线能够获取SCR系统内部各传感器的不同数值及发动机运行状态；泵则用于尿素溶液的输送。计算柴油机工作状态下SCR系统尿素喷射量采用的是标定好的脉谱，其可以精确还原排气中的NOx成分。由于受排空能力及吸力的限制，泵的进液口距镨底面平面和垂直距离不能超过10m和700mm。尿素喷嘴的制成材料主要为不锈钢，安装于排气管上用于对尿素溶液的喷射。通过尿素温度传感器，电控单元能够感应到尿素温度，在温度较低的情况下容易出现结冰，经由控制器则会将加热水电磁阀打开。顺着管道流向热交换器和储存罐的柴油机冷却液就会迅速融化结冰。
（二）工作原理
控制器（ECU）通电后，尿素计量泵开始运转并抽吸尿素溶液。计量泵在前期的工作压力最大，压力的建立速度快，当泵腔压力至5bar时，由ECU闭环控制计量泵以保持泵腔压力，实现尿素喷嘴的喷射或冷却。在排气温度和转速达到预设条件时，尿素溶液就会由尿素喷嘴中喷射而出。喷射尿素溶液至排气管中，混合柴油机排气形成化学反应，可以对排气进行净化。因为气温低于-11℃时尿素溶液容易结冰，配置有化冰功能的系统可以确保系统的正常运转。当电控单元感应到较低温度时，尿素溶液则会出现结冰现象，经ECU控制可以打开加热水电磁阀。此时热的柴油机冷却液流向换热器和储存罐，结冰之处就会融化。
（三）系统设计
SCR载体内化学反应的发生与混和管布置设计的联系紧密。在柴油机开发设计环节当中，混和管的优化设计是最为重要的一项工作。混和管的优化设计部分主要包括尿素喷射角度和装置位置、管道形状等，对其部分进行优化设计可以避免管路不会出现粒子撞壁后产生的结晶。对SCR载体入口速度及载体压力损失情况进行分析，控制入口速度均匀分布可以控制系统的压力损失。优化尿素喷射角度和装置位置可以避免尿素水溶液的沉积，否则容易出现管路堵塞情况。通过管路设计和喷射装置的优化，可以实现对催化效率的有效预测，利于成本的降低。
二、SCR处理系统的特点
SCR处理技术用于废气中NOx的处理，在排气中喷入尿素溶液及氨水，通过这些还原性物质可以将NOx还原。还原后的气体十分洁净，无气味、无毒、无爆炸危险，由于还原后的气体具有腐蚀性，需要储存在特殊容器当中。发动机管理系统会控制尿素的剂量，NOx浓度必须与尿素喷入量匹配。如果喷入尿素的量过多，排入大气的氨气就会增多，对环境的污染较大；而喷入尿素的量过少，处理水平就会较低。因此需要配置传感器和喷射装置，以控制NOx浓度和尿素喷射量。SCR的使用会增加整体装置的重量，同时尿素溶液及溶液箱的配置会消耗汽车的有效载荷。SCR处理技术的成本较高，同时需要配备复杂的控制系统对还原剂喷射量进行调节，因此商用汽车柴油机内SCR系统的应用有待进一步推广。SCR系统可以解决尿素溶液的喷射、注入及储存问题，其耐久性良好，但需要继续研究以降低SCR系统的生产及应用成本。
三、SCR系统的使用问题
自动控制系统SCR在开关处于ON挡时，其电压处于正常，连接管路准确。在控制器的调节下，系统会自动化冰、排空及喷射。SCR系统的维护成本较小，确保尿素的加注符合标准，其内部的维护基本可以免除。作为使用者，则需要保持系统表面的卫生，并确保相关接头的干燥。尿素溶液在储存罐中的液位较低是不能进行工作，尿素溶液用于喷嘴的冷却，而过少的尿素溶液影响对喷嘴的冷却。当动机停停止运行时，计量喷射系统就会将残液抽取干净，否则会因结晶出现堵塞问题，需要关闭开关一分钟后再将蓄电池总开关切断。如果SCR系统在运行过程中发生问题，一般不会影响发动机的运转。但SCR系统运行停止时，车辆排放无法达到标准对环境造成污染，所以避免故障持续过长时间。若持续时间较长，发动机的功率就会降低，故障状态下SCR故障指示灯就会点亮。
共轨柴油发动机的特点是“压力+时间”的双重控制，其控制技术的先进性及高精度特点十分突出。由于排放标准的提升，当前发动机排放后处理技术的应用十分广泛，能够有效满足国家规定的排放要求。作为高压共轨柴油发动机的SCR处理系统，控制排放NOx的效果突出，需要进一步推广其技术的应用，以促使柴油发动机的完善及发展。
参考文献：
[1]杨建军、刘双喜.柴油机SCR后处理系统的应用研究[C].中国汽车工程学会年会，2013.
[2]白丹丹.Urea-SCR催化器系统的仿真与研究[J].大连理工大学，2012.
[3]赵海光.柴油机SCR尿素喷射系统开发及试验研究[J].吉林大学，2013.
[4]宁斌.电控柴油发动机SCR后处理系统研究与开发[J].武汉纺织大学，2012.