刘凡 杨含笑 张珂 付磊 夏浩 张婉盈

摘 要：文章针对某平台化设计国VI-b阶段重卡项目，设计一款通用型尿素喷射系统，自主开发异型尿素箱及尿素品质传感器，匹配一套电控阀计量喷射系统（尿素泵及喷嘴），并通过试验验证其稳定性及可靠性。

关键词：国VI;异型尿素箱;尿素品质传感器

中图分类号：U463  文献标识码：A  文章编号：1671-7988（2020）22-49-02

Abstract： This article aims at a long head heavy truck project of stage VI in a platform design， develop a general urea supply system. Developing a special urea tank and urea quality sensor， matching a set of electronic control valve metering injection system （urea pump and nozzle）. And verify its stability and reliability through test.

Keywords： Stage VI; Special urea tank; Urea quality sensor

CLC NO.： U463  Document Code： A  Article ID： 1671-7988（2020）22-49-02

引言

随着环保力度及政策法规的加严，选择性催化还原技术（Selective Catalyst Reduction，SCR）是目前解决重型卡车尾气中氮氧化物（NOX）的主要技术手段[1][2]。

SCR后处理技术是通过向排气管内喷入还原剂（通常是尿素水溶液），使还原剂经过热解、水解产生NH3，随后存储在催化器中，与废气中的NOX反应，生成无害的氮气和水[3][4]。

本文针对某平台化设计重型卡车，考虑其布置形式，设计一款国VI平台化应用的尿素喷射系统。采用32.5%的尿素水溶液（该浓度能够在保证尿素在使用过程不析出条件下，获得最广泛的温度适用范围）作为还原剂，设计开发合理尺寸尿素溶液存储装置（尿素箱）及相匹配的集成式尿素品质传感器;同时选配相应的尿素泵及喷嘴。

1 尿素箱匹配设计

根据车型油箱容积及10%的国VI尿燃比匹配经验，定型平台化开发尿素箱容积为60L。传统方形尿素箱结构规整，便于箱体固定及生产加工，但是无法集成系统其余零部件，空间利用率不高，为此设计如图1所示异型尿素箱。

设计如图所示台阶式异型尿素箱，台阶一平面用于安装尿素品质传感器，保證系统最高点为尿素箱上平面;台阶二台阶三所留空间用于布置尿素泵，便于泵箱集成同时保证尿素泵滤芯拆卸空间;台阶一与台阶二平面之间设计通气管卡槽，使系统布置更加规整。

尿素箱加工工艺目前主要有吹塑和滚塑两种，吹塑工艺使用高密度聚乙烯作为原材料，其分子链小，密度高，产品结构牢固可靠同时生产周期较短，为此本次开发采用吹塑工艺生产尿素箱[5]。

2 尿素品质传感器开发

为满足国VI排放法规要求，考虑长头车布置空间紧凑，开发如图2所示的一款集成式尿素品质传感器。

尿素品质传感器集成尿素液位及温度传感器、尿素浓度传感器、冷却水电磁阀;同时管路中布置200um冷却水滤网、70um及30um尿素溶液滤网。采用双级尿素溶液滤网，避免杂质进入尿素泵或喷嘴，导致零部件损坏影响排放效率。增加的尿素滤网布置于传感器头部，方便拆卸保养。

尿素品质传感器尿素进回液接头、冷却水进回液接头设计开发为SAE快插型式，配合使用SAE快插接头，便于管路及传感器后期拆卸维修。

3 尿素喷射泵选型

匹配BOSCH无空气辅助式尿素喷射泵，如图3所示，该泵由内部加热器加热，防止尿素结冰，取消尿素泵加热水管。尿素泵尿素溶液接头配置SAE快插接头，保证管路维修便利性。

车辆打开钥匙后能听到泵运转时发出的短促的声音，当发动机启动后，内部尿素喷射装置开始运转，尿素管道内建立起压力，使管道内压力始终维持一定范围，为尿素喷射做好准备，如果排气温度高于尿素启喷温度，ECU控制喷嘴喷射尿素。当启动钥匙关闭后，尿素喷射装置将持续工作一段时间，将管道内的尿素残液倒吸回尿素箱，避免因尿素结晶而造成管路堵塞。

4 结语

文中针对国VI-b阶段重型卡车设计一款平台化尿素喷射系统，自主开发设计尿素箱、尿素品质传感器，选配相应的尿素泵及喷嘴（集成于后处理器总成），最后通过实车验证了其稳定性及可靠性。

参考文献

[1] 张纪元.重型柴油机SCR系统应用技术研究[D].山东大学，2013.

[2] 张春润，黄利平，等.柴油机Urea-SCR还原剂供给系统国外研究现状[J].内燃机，2010.

[3] 俞妍，卜建国，等.基于SCR技术的尿素供给系统设计[J].汽车工程， 2014.

[4] 刘甲伟，韩永强，等.通用型SCR还原剂喷射系统的设计与控制策略研究[J].车用发动机，2014.

[5] 佟德辉.降低柴油机NO_X排放的SCR系统控制策略研究[D].山东大学，2009.